Protel99 se与SMT电子技术实训对工科学生创新思维能力的培养

林连山，李锡，戴伏生

高等教育的理念是以培养创新思维能力为基础，以素质教育为核心的创新式教育。而创新思维是在一般思维的基础上由后天不断培养与训练逐步形成。创新思维的发展离不开人的实践活动，只有在实践中创造性思维才能得到充分发挥。任何学科都具有培养和发展学生创造性思维的功能。创造发明不仅要认识事物的本质和规律，而且能在此基础上产生新颖的、具有社会价值的前所未有的思维成果以及新的产品。要创造新的事物，就必须具有一定的想象力，而想象力是人类运用储存在大脑中的信息进行设想和推断的综合分析的思维能力，使抽象的事物本质与变化规律以及创造想象相结合。而发明创造所要求的创造性思维，是一种发散性思维。所谓发散性思维是指思考者能从各种设想出发，思考与问题有关的向不同方向扩散的各种信息，并引出更多的可能有用的新的信息，不拘泥于既定的理解，不局限于一种途径，做出尽可能多的更合乎情理的解答，其主要功能是求异于创新。当然，创新思维并不是毫无根据的胡思乱想，他是以事物的本质和规律为依据的一种创造性思维[1]。

基于以上指导思想，我们在Protel99 se与SMT电子技术实训课程教学实践中，展开对工科学生创新思维能力的培养与探索。

一 Protel99 se与SMT电子技术实训课程的特点

Protel99 se与SMT现代电子技术是理论性和实践性很强的实训课程。首先要应用计算机辅助设计软件- Protel99 se，在计算机上完成电子产品电路原理图的设计、印制电路板设计、信号分析和电路仿真等过程，这期间要充分运用所学电子技术理论知识和技能进行分析和设计，然后应用SMT现代电子技术对电子产品印制电路板的制作进行全程体验。通过以上实战训练全过程，培养学生独立分析和设计以及独立研究和解决实际问题的创新思维能力。

二 工科学生的思维特点

首先是，求知欲强，精力旺盛。对任何新生事物都充满兴趣并且积极思考，他们相信自己的力量，认为自己能够且应该有所作为。这正是他们生理机能成熟的思维表现。

其次是，主动性强，标新立异。抽象思维具有很大的发展空间，他们对事物的认知不满足于直接接触，而喜欢更多的演绎和推理，使得他们的主动性和创造力都大为提高，因此具有丰富的想象力和创新思维能力。

再者是，想象力强，乐于创新。随着知识的积累和增长以及认知能力的提高，对社会发展规律的理解和认识进一步加深，对不确定的事物敢于提出怀疑甚至否定，而这种怀疑和否定正是创新思维能力的体现[2]。

基于该实训课程以及大学生的思维具有上述特点，促使我们一定要利用好课程训练这一实训环节，培养学生进一步加深理解课程内容，学会综合运用所学知识， 提高创新创造的思维能力。

三 创新能力的培养与实践

（一）优化选题布置任务

选择合适题目的关键在于选题的难易程度要适中，就是能使动手能力强的同学能独立完成，普通同学能协作完成，而动手能力弱的同学，能在教师指导下完成。布置的任务应尽可能多地体现在所学知识的综合运用上。最好是成本不太高的小型电子产品的设计与制作，比如迷你型MP3电子音乐播放器、七管调幅半导体收音机等。当学生们经过自己的努力，把美妙的音乐播放出来的时候，成就感溢于言表。而成就感的培养也是创新思维培养的一项重要内容，它可以正向激励学生思考更复杂的问题[3]。

例如，在Protel99 se软件学习过程中，要求完成一块印制电路板的制作时，先把它分解为以下四个小任务，即电路原理图的绘制、制作元器件库、PCB板制作和制作元器件封装。然后把四个小任务再分解成若干个子任务。而每个任务都有新的知识点，且这些任务之间又相互联系、相辅相成，起着承前启后的作用。这样分层次、分阶段布置任务，学生既掌握了现有的知识，又学到了新知识，同时又扩展了创新思维的想象空间。

（二）策划方案分析任务

首先分析所要完成的任务，再策划解决问题的方案。在此分析和策划的过程中，要充分发挥学生的主观能动性，教师只起引领的作用。经过讨论和分析汇总问题之后，给出任务解决方案。

例如，在完成开关电源电路原理图绘制任务时，先给学生一定的时间熟悉软件的使用，再参考指导教材和相关资料，或小组讨论，最后给出完成电路原理图绘制方案。同时强调，编辑元器件属性要避免重名，否者检测ERC会报错；连线时有电气点出现即点击左键确定连接，否则会出现虚连接；以及I/O端口、电源/接地符号和节点的放置方法等。

在策划和分析如何完成任务的过程中，可以事先找几位动手能力强的学生，在教师的精心指导下制作出样板。当同学们看到走线流畅、布局合理、疏密有致、美观大方的样品时，喜悦和羡慕之情油然而生。这时我们要不失时机地给予积极鼓励和正确引导，相信我们可以制作的比这更好[4]。

（三）探索实践完成任务

如何顺利、正确地完成任务是培养创新能力关键的一环。在该阶段，指导教师首要任务是引导学生首先独立完成每一个小任务。在实践过程中，作为学生群体，因个体差异的不同，完成同样的任务会出现不同的结果。在整个任务完成过程中，始终秉持学生是主体的理念，遇到问题，指导教师只做引导，让他们既在学中做，又在做中学。要鼓励学生独立思考、敢于实践、相互交流、共同合作，以培养协同创新解决实际问题的能力。

例如，对于SMT表面贴装的印制电路板虽然有一定的特殊要求，即在制作PCB板的过程中需要重点完成，否则会直接影响电子产品制作的成功率。但是对于该环节，我们完全可以让学生独立完成。并且制作出的PCB板需要满足外观光滑平整，不能出现翘曲或高低不平；铜箔粘合牢固，抗弯强度大；同时还要测试热胀系数、导热系数和耐热性等。在完成以上环节时经常会在某些小环节出错，如果出现错误该如何解决，这对学生既是难点也是考验。这时，指导教师应及时给予解惑，提醒他们根据错误现象及参数信息，对印制电路板进行修改。最后应用SMT表面贴装技术，把电子产品制作成功，此时学生们会异常兴奋，他们的成就感会瞬间升华，从而收到意想不到的学习效果。

在完成全部教学任务之后，根据学生掌握知识的程度和课余时间，指导教师还可以继续布置若干个教学计划以外、难易程度适中的综合任务。当然，也可以鼓励学生给自己设计任务。而这些任务由学生在自由选课时间独立完成，教师不参与指导。以期对他们所学知识的理解和运用能力的拓展和加强，进一步培养和训练他们的创新思维能力[5]。

四 结束语

实践证明，基于Protel99 se与SMT电子技术实战训练对我院工科学生创新思维能力的培养是可行的。通过这一实训环节，使学生的基础理论知识更加扎实，创新设计与实践能力得到进一步提高，学习的热情由被动变为主动，学习的积极性和创新意识被充分调动起来。

近几年我院学生在创新设计大赛中屡创佳绩，获全国省市各类电子创新设计大赛一、二等奖200多项。以上表明，我们培养学生创造性思维的理念和做法是行之有效的。

与此同时，我们还练就了一支业务素质过硬、具有创新意识和奉献精神的师资队伍。也正是由于教师的创新意识和创造性思维能力活跃了起来，才保证了创新教育的顺利开展。

总之，创新教育要落实到教育的每一个环节，创新思维能力的培养要贯穿于整个教育过程的始终。我们在向学生传授知识的同时，更要注重培养学生运用知识的能力。只有这样才能更好地培养学生的创新精神和创新意识以及解决实际问题的创新思维能力[6]。