实训教学引领的自制仪器设备的探索与实践

摘 要：实训教学是训练学生动手操作，培养动手能力的重要环节。自制仪器设备诞生于教学、应用于教学，在电工电子实训教学过程中开发研制自制仪器设备——电子电路故障排除实验箱，应用于电工电子实训和职业技能鉴定考试中。原有的训练及技能鉴定项目应用的设备已经不适应教学需要，传统方法无法满足教学和职业技能鉴定的要求，迫切需要自制仪器设备。自制仪器设备目的是电子电路教学中训练学生分析电子电路故障并排除故障的技能，促进学生对电子电路原理的理解，提高分析问题、解决问题的能力，目前作为电工职业技能鉴定的专项设备应用于教学技能考试，克服了诸多弊端。推动实践教学改革，深受老师和学生的喜欢。

关键词：自制仪器设备;电工电子实训;职业技能鉴定

中图分类号：G641 文献标识码：A

实训是职业技能实际训练的实践教学，是学校按照专业人才培养方案与目标、对学生进行职业技术应用能力训练和培养学生结合专业知识分析问题、解决问题能力的教学过程，电工电子实训是培养学生操作技能的重要环节，而技能的形式是通过观察、实践和反复练习实现的。以实习实例激发兴趣，让教学贴近生产和生活。通过这样的实习，使学生产生好奇心，凝聚学生的注意力，以保持兴趣。通过实际的学习，提高学生分析能力、增强独立工作、独立思考的能力。同时在讨论中，培养了学生的团结协作能力。

电工电子实训课程教学过程中的电子电路故障分析及故障排除项目，是电子电路实训中必不可少的一项内容，也是高级电工职业技能鉴定考试中的一项内容。此项目的设备功能为：训练学生分析电子电路原理、掌握电子电路性能、查找电子电路故障所在、训练分析电子电路综合的技能。训练的操作传统方法为：需要人为在训练用印刷电路板上设置故障点，然后让学生运用电路原理分析现象，查找故障位置。设置故障点的常规方法不便于培养学生电子电路分析排除故障的能力、又要频繁地更换印刷电路板，造成大量浪费。多种不利因素，迫切需要教学改革，凭借多年的实践教学经验，探索研发自制仪器设备。此项自制仪器设备用于电子电路故障诊断实训教学设备，颠覆了传统的教学手段，在人才培养、环境保护和降低成本方面收到显著的社会效益和经济效益。

一、实训教学中自制仪器的必要性

实训在教学过程中使学生了解电子器件，掌握其基本种类和工作原理，并能应用到一些简单的电气控制系统中，为学生的实践能力和创新精神构筑一个基础扎实而又充满活力的平台。展示实训环节在人才培养中的不可替代的地位。电子电路实训是通过学生动手，掌握一定操作技能并亲自制作电子产品的实训过程，将基础技能训练、基本工艺知识和创新启蒙有机结合。该实训旨在使学生能将理论知识与实践操作相结合，既锻炼了学生的动手能力，同时又为学生树立起安全生产的意识和严谨的工作作风。科技不断进步，对学生的学习提出了更高的要求，保证学生实训教学的前提便是教师与实训设备的使用。飞速发展的社会，教学设备必须更新适应教学需求。教师凭借丰富的教学经验，发挥创新创业的科研优势，在实训教学迫切需求的环境下，大胆提出自制仪器设备的设想。

自制实验仪器设备项目——电子电路故障排除实验箱，属于电子电路故障诊断实训教学器具技术领域。传统方法存在诸多弊端，通常的手段是在训练用印刷电路板上划断覆铜线以形成断路故障。这种方法存在四个方面的弊端：一是设置断路故障的隐蔽性不强，部分学生通过寻找划痕来走捷径，从而达不到训练目的;二是无法隐蔽设置短路故障;三是训练用印刷电路板不能灵活组合设置故障，这样不便于培养学生分析排除电子电路故障的能力，不便于教师的讲授与辅导，更不便于技能鉴定考试;四是训练用印刷电路板重复利用率低，需要大量频繁地更换印刷电路板，训练成本高。如图1所示教学现状结构图，在教学中迫切需要一种适应教与学的设备，完成电子电路故障诊断并及时排除故障，恢复电路原有功能。使学生能将专业理论知识，应用在具体实际电路中，培养学生具体问题具体分析的能力，突出实训教学的重要性。

二、自制仪器设备的意义

传统方法已经不适应教学，只有通过教学实践，不断探索适应电子电路故障排除的新设备，经过多年的实践教学经验完成自制仪器设备，使之具有操作方便低成本、灵活组合、隐蔽设置断路点和短路点，并实现重复利用的特点。方便教师讲授训练，适合学生操作练习。

（一）自制仪器设备的功能

自制仪器设备采用磁扣锁将训练用印刷电路板的内表面及拨码开关锁定在此仪器设备内，学生无法看到故障点设置情况，达到训练的真实性、可靠性，学生只能接触到印刷电路板设有电子电路的外表面，从而真正训练学生分析和排除电子电路故障的能力;教师可以使用磁扣锁的解扣器很方便地开启此仪器设备进行故障点设置，使用手动操作的拨码开关设置断路点、短路点以及设置不同阶梯的故障类型，满足故障点设置的需要，提高教师的训练效果，训练学生对电子电路故障排除达到稳、准、快。由于拨码开关体积很小，符合电子电路迅速发展的需求，能夠突显训练用印刷电路板作为实训的主体的真实性。学生不配置磁扣锁的解扣器，无法轻易打开此仪器设备，从而保证了故障设置的隐蔽性。自制仪器设备不仅应用电子电路故障排除实践教学，更适应职业技能鉴定考试应用。

（二）教与学共赢

教师可以使用磁扣锁的解扣器很方便地开启此仪器设备、更便捷地设置电路故障，为学生进行电路断路点和短路点的组合设置;由于拨码开关体积很小且隐藏在设备内，能够突显训练用印刷电路板作为实训的主体，引导学生使用仪器和根据原理进行能力训练;学生不配置磁扣锁的解扣器，无法直接打开此仪器设备，从而保证了故障设置的隐蔽性和训练的实战性，突显电子电路故障排除的真实性，给教师的实践教学带来极大的便利。

学生使用设备操作增强真实性，引导学生避免弄虚作假、走捷径的心理，将注意力集中到深刻理解电路原理上来，根据故障现象查找原因。通过短路点和断路点的自由组合，合理搭建训练难度阶梯，引导学生强化对电子电路分析问题和解决问题能力的培养;培养学生研讨式交流的主动性，能参与讨论问题，互动启发，养成合作意识;引导学生通过电子电路故障排除实验箱，了解电子元件及集成电路的性能，启发学生学会用仪器仪表来观察现象，验证判断，培养科学的逻辑思维，解决电路中的实际问题。

方便教师的讲授、更方便学生操作，为高级电工职业技能鉴定提供了设备保障，促进教学服务社会，深受老师和学生的欢迎。

三、实训教学促进技术创新

以教学促进技术创新，发挥高校教师的科研优势，激发教师的创造性思维，通过教学实践，培养学生解决实际工程问题的能力，将复杂的电路故障变得易学、易懂、易上手，增强学生解决复杂电子电路工程问题的信心。探索自制仪器设备具有操作方便低成本的方法，实现印刷电路板的重复利用，节省成本、灵活组合、隐蔽设置断路点和短路点，突显训练用印刷电路板作为实训的主体，并实现重复利用。

自制仪器设备电子电路故障排除实验箱具有多项创新。设计的内部创新在于印刷电路板设置拨码开关，为电子电路设置故障点，操作方便。拨码开关点位数量可根据需要增减，因此可随机组合出各种断路、短路故障，实现印刷电路板的重复利用节省成本。设计的外部创新在于，磁扣锁将拨码开关锁定在仪器设备内，即磁扣锁将电子电路设置的故障点锁在箱体中，确保训练的真实性。教师通过解扣器来开启仪器设备以进行故障点设置，而学生不配置解扣器，无法轻易打开设备，从而可以保证故障设置的隐蔽性。能够突显实训中操作优势，确保训练实训的真实性，提供了新颖真实的技能训练对象，学生提供了电子电路故障排除技能训练的有效手段，且创新性很强，方便教师的讲授，更方便学生操作，提高了实践教学和技能鉴定的效率，推进了职业技能鉴定的新思路，此项自制仪器设备诞生已经为3家学校提供高级电工职业技能鉴定考试设备。突显实训教学中的操作优势，由5项实用新型专利孕育了此项自制教学仪器设备。此项自制仪器设备研发成功填补了电子电路故障诊断与排除操作项目的一项设备空白。在实训教学的引领下，教学与科研相长相容，展示教师教学过程中的积淀，技术创新的价值体现，同时促进学生的创新思维。能够针对电气工程中复杂问题的指标要求，运用工程科学的基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因素，获得初步解决方案，证实解决方案的合理性，并能正确表达。在工程能力方面，具有扎实的工程科学基础、较高的人文科学素质、宽广的专业知识、持续的创新精神和较强的国际竞争力;在综合素质方面，具备持续学习、自我发展能力，了解电气行业国内外发展的现状和趋势，适应电气工程领域技术的发展以及职业发展的变化。

四、自制仪器设备应用推广

自制仪器设备应用于电工电子实训课程教学中，同时在高级电工职业技能鉴定中发挥了作用，自制仪器设备研发之初用于本校的电气与自动化工程学院电工电子实训课程及高级电工职业技能鉴定中，收到较好的应用效果。之后被推荐到本校物理与电子工程学院、市职业教育中心校、市职业技术学校使用，用于高级电工职业技能鉴定中，同样收到较好的应用效果，深受职业鉴定单位的好评，并作为职业技能鉴定的指定设备。目前仪器设备已经在高级电工职业技能鉴定中发挥了不可替代的作用。普遍应用本市高级电工职业技能鉴定考试指定仪器设备并进行推广使用，是一款创新性强、可重复使用的绿色环保型实验仪器，被评为校“自制仪器设备优秀项目”，获得第五届全国高等学校教师自制实验教学仪器设备创新大赛及优秀作品展示活动三等奖。本项目仪器使用便捷、经济适用、绿色环保，深受师生喜爱。本专业培养具有扎实电气工程基础知识和基本技能，能在现代智能控制、电气自动化等相关应用领域，胜任电气系统的运行与维护、电气自动化装备的生产制造、电子产品开发设计和应用、电气工程项目实施和管理等工作，具有工程实践与创新能力，并能承担社会经济、科技及可持续发展的责任，具有社会责任感和良好职业道德的应用型工程技术人才。能够综合应用数理自然科学知识、工程基础知识、专业知识及行业技术标准等多学科知识解决电气工程领域中的复杂工程问题，具备知识的集成、融合及创新能力。具有结合现代工程技术和工具从事电气领域相关技术研发、产品设计和工程实施的知识运用能力。在人才培养、环境保护和降低成本方面收到显著的社会效益和经济效益，具有广泛的推广应用价值。

结语

自制仪器设备电子电路故障排除实验箱的创新发展过程为：起源于教师的实践教学、成长于教师创新研究、回馈于实训教学、方便于教师授课、受益于学生技能操作、服务于为社会培养应用型工程技术人才。在电工电子实训教学及目前我市高级电工职业技能鉴定使用中反馈良好，训练测试效果优良，自制仪器设备具备扎实的应用示范效应，是一款创新性强、可重复使用的绿色环保型实验仪器。其社会效益体现在人才培养和环境保护两个方面。高校教师教学环节促进教学改革，教学改革引导科技创新，科技创新诞生自制仪器设备，教学与科研共生相互促进。能够针对电气工程领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元部件或工艺流程，并能在设计环节中体现创新意识，考虑多方面有利因素。能研究和分析与电气工程相关的复杂问题，提出设计解决复杂问题的方案，并在工程实践过程中考虑经济、环境、社会、政治、健康和安全等因素的影响。

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项目（教改项目）：1.常熟理工学院院级一流课程建设项目编号：CSLG-DQ-JX-YLKC2-202011;2.常熟理工学院劳动教育研究项目编号：2021JSJG066

作者简介：罗野（1965— ），女，汉族，辽宁本溪人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，高级实验师，研究方向：电气控制及其实践教学。