工程认证下电子实践课的研究与探索

王亚林， 查文华， 蓝贤桂

(东华理工大学， 江西 南昌 330013)

0 引言

“电子技术实训”课程是电子信息、电子科学等电类专业的实践类课程，目前，较成熟的教学方式主要体现在培养学生基本实践技能、提升工程综合思考能力和创新能力等方面，内容难度由简单到复杂、循序渐进模式施行[1]；通常以一个作品构思开始，布局、安装，最终经过调试后，再验收完作品作为终点，基本流程如图1所示。

但在当前工程认证要求下，认证的核心理念是坚持以学生为中心的OBE(产出导向教育)模式，需对传统实践方式进行深化和革新[2]。

本文以电子信息工程专业为研究对象，提出工程认证下电子实践课的研究、探索方法，研究思路框图如图2所示。

1 需解决的教学问题

工程认证要求的实践教学，核心是以学生为中心、成果为导向和持续性创新，需具有持续改进经验和内容，任务以项目式方式展开，完整的项目内容可增强学生可持续性学习的动力和耐力，方便解决以下问题：保持优势方法的基础上，以通俗易懂的方式将理论过渡到实践，让学生做到知行合一、理实兼融；注重实践收获和经验积累，最终培养学生具有解决工程问题的思维能力、具有持续学习、创新和设计等能力。

图1 基本流程框图

图2 研究思路框图

2 改革目的

抓住大学生在大学阶段是学习能力最强、创新兴趣最浓的特征，真正做到学思结合、研教结合，完成作品验收只是阶段性成果，此后再对作品持续性研究和改进，深加工完成的实践作品，引导学生参加大学生“创新创业”竞赛、电子技能大赛、“互联网+”、“创青春”等各种国赛省赛活动和申报大学生基金项目等，进行深度历练和考验，这对其以后的就业方向选择和个人发展目标明确都有着积极深远的影响[3]。

3 经典实训案例

将电子技能大赛题目“纪念馆游客进出自动计数显示器”作为实践项目，此电路现在已经被作为经典实训内容之一，电路涉及到的元件和电路图等理论知识，均具有代表意义。对“电工电子技术”、“电路”等对应基础课程知识的综合性应用较好，经此锻炼，学生对元件、工具的选择和采购等有了初级经验。

3.1 实践内容

1)项目功能介绍

设计一种可红外线检测、声响、累加计数的装置，安装在会场、展馆等场所的入口与出口处，,一旦游人经过该装置的进、出口时,黄色发光管变亮且扬声器立即发出清晰、响亮“…叮…铛…”声,然后计数器自动加1。该项目可自动统计每天的进出人数,当工作人员下班、关闭场地前先检查出、入口累加计数器的计录，看进出人数是否相等，可大大减轻场地清理的工作量[4]。

2)原理图的绘制

根据功能要求，利用AD 15绘制出实践原理图，如图3所示。采用AD 15的优点是在SCH编辑环境绘制原理图时，可同时创建出材料报表文件，点击Bill of materials可列出元件清单，如图4所示，根据这一清单可以方便购买实际需要的元件，所购元件如图5所示[5]。

图3 项目实践原理图

图4 元件清单

图5 购买实践元件

3)元件介绍

实践开始前，学生需研读图3，弄懂每个元件在电路中的连结逻辑、工作原理，对采购清单上的主要元件做理论回顾和特征介绍。其中色环电阻R、NE555、集成芯片S9013、CD4518BD、CD4511BE、喇叭这些重要元件的功能和工作特性，务必要清晰明了。

3.2 焊接要求

(1)备用工具需要准备电烙铁、万能板、铅锡焊料、烙铁、烙铁架、海绵纸、吸锡器、镊子、斜口钳、操作台等，需熟悉这些器件及设备的规格特性。

需要注意的是，直插式元件要用镊子夹住引脚，做一定角度调整，方便顺利插入万能板孔；在万能板顶层放置间距合适的元件，底层走线以横平竖直为主，在实现功能前提下兼顾作品的美观；当个别元件在顶层无法放置时，可焊接在万能板底层；当底层少数地方走线会造成短路时，则用带塑胶的导线进行飞线联结或从顶层布线。

(2)焊接技巧上，注意手拿电烙铁姿势为执钢笔写字状，烙铁头距离鼻子40厘米左右，烙铁头与万能版角度在45°；由于元件各异，在焊接红外接收头、二极管、三极管时，温度设在260°左右，插槽、阻容类不超过350°。由于实践元件以插件为主，先将烙铁头呈45℃角放在被焊元件一个引脚上﹐再将锡丝靠近烙铁尖，烙铁与锡丝停留时长2～4 s，直到焊锡完全自然包覆在引脚周围和焊盘上，焊锡形状以椭圆锥型为佳，焊锡与焊盘接触完整光滑，无毛刺和缝隙。

4 持续性研究及产出

经过一系列实践训练，学生能按质按量完成实践要求，理论和实践基础均得到巩固；此过程奠定了对项目进行深度开发和研究的基础，对专业构架有了更深一步的认识[5～6]。

4.1 持续研究

1)简单课题申报

在前期实践基础上，推动学生进行深度学习研究。初次实践的作品，在作品布局布线和焊接技能技巧方面，需要再次研究学习，使作品更加精细化。

方法是将图3架构的内容，功能进行扩展，利用开放性实验室场地，做出成品，调试成功后，引导学生参与大学生校级基金申报等；由于此处有支撑的作品，可起到启发性的效果，使学生的学习目的性更加具体化和形象化。

2)深度研究

此方法是在熟悉了图3对应的元器件特性后，独立思考，创新一个新的作品，添加新的元器件，此即巩固了老的学习内容，也锻炼了发掘新作品和新元器件的能力；此过程延续时间一般较长，可延续到大学毕业甚至更高一阶段的学习研究。

比如，学生经过查阅知识产权等文献，研究一个新的课题“便携式多用途红外光电安全保护装置电路”，该课题功能多样、安装容易、性能稳定、结构紧凑、对光容易等特点，可以很方便地安装于冲床、门窗防盗等环境中，给工作人员提供安全保障；根据使用需求，还能扩展出火灾报警等传感功能，思路框图如图6所示。框图中所涉及红外收发器件、555时基电路、控制自检等知识，在本文的典型实践例子中，均有系统地掌握了；而涉及其他的元件，则是小范围的新知识拓展。

图6 多用途红外光电保护框图

4.2 产出

在体现产出成果上，当是简单性的研究内容时，可发表一般刊物的论文或者申请实用新型专利。对于研究度更深的作品，可引导学生参与校级基金申报、参与技能竞赛、在校大学生“创新创业”竞赛、“互联网+”、“创青春”等各种国赛省赛；指导申请发明专利、发表更高级别科研论文等。

5 结语

学生在学习中养成这些良好的思维习惯、基本自主研究能力、创新能力时，已具备了学习的持续兴趣和基础。过程的正向实施和反向实施形成闭环反馈方式，使实训方式方法持续性改进和提高，良性循环。实训内容、方案的正向实施过程中，做到由知识课堂向能力课堂的转变，研教结合，真正做到产出式教学；再由反向实施，进一步验证、改进实训架构的逻辑性、严密性和可靠性，使学生的自主学习能力、设计创新能力得到提高。