新工科背景下电子技能训练课程改革与实践*

高家利 赖家美 汪科

摘  要  针对传统电子技能训练课程教学手段单一、教学内容与社会需求脱节等问题，设计虚实结合多层递进的实践教学体系。该体系将虚拟实验平台与基于电子实训综合平台的实物实验相结合，实践结果表明，这种虚实结合、多层递进、优势互补的实践教学体系可以拓宽实训教学的时空限制，激发学生进行自主性、探究性、创新性学习，有利于培养学生的实践能力和创新意识，提高学生就业竞争力，满足新工科背景下对高校应用型人才的培养要求。

关键词  新工科；电子技能训练；云实验平台；实训

中图分类号：G642.44    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）24-0154-03

0  引言

电子技能训练课程是一门围绕电子技术实践知识和实践技能两个核心进行教学的实践类课程[1-4]。根据教育部对大学本科生基本素养的要求，全国大部分高校开展了类似的电子技术实践类课程[5-8]。重庆理工大学电子技能训练课程开设较早，目前已有20年的历史，主要授课对象为大部分工科专业和部分文科专业的本科生，每学年近3 000人，覆盖专业数较广，受益学生较多。

国家新工科建设规划、高校工程教育改革和重庆市建设国家重要现代制造业基地规划的出台，对大学本科生的综合素质提出新的要求，为高校人才培养指出新的目标方向。因此，在新工科背景下，电子技能训练课程教学内容和教学方式改革势在必行，只有这样才能培养出符合区域发展需求的高素质工科类应用型人才。基于此，对电子技能训练课程的教学内容和教学方式进行全方位改革与创新，预设符合新工科背景下实践教学改革要求的教学目标，并进行试点教学实践。

1  电子技能训练课程改革的必要性

传统电子技能训练课程主要包括手工焊接技术讲解及训练、常用电子元器件识别、常用仪器仪表使用、电子产品安装与调试、PCB设计与制作、机电控制电路实训等内容[9]。在教学模式上，一般采取教师课堂讲解，学生按照实习指导书进行实践操作的方式开展[10]。这种自上而下的灌输式教学方式单一，教学形式古板，学生学习过程比较被动，无法激发学生的创新意识和学习兴趣，受课程时间限制，教学内容拓展困难，教学效果较差[11]。

显然，上述传统的电子技能训练课程无法满足新工科背景下企业对高校人才培养的实际要求，因此亟须对现有的课程进行改革和实践。新工科教育改革的重要目标是培养符合企业要求的、具有较强学习能力和创新意识的高素质“即插即用”型人才。要想达到这一教学目标，高校实训类课程责无旁贷，该类课程承担着衔接高校人才培养目标和企业实际需求的重要任务，因为实训课程是链接理论和实践的桥梁。因此，实训类课程的目标设定和教学内容安排要时刻注意避免出现高校人才培养与企业实际需求严重脱节的问题。

项目组电子技能训练课程采取以能力培养为核心目标的“顶层设计，整体布局，虚实结合”的教学改革理念，对教学内容和教学方式进行全新布局，利用现代信息技术，借助技术的力量为教育服务。

2  虚实结合多层递进教学模式设计

电子技能训练的教学时间是有限的（一般为16学时），实训场地和实训设备等硬件条件也是固定的。为了培养学生的学习能力、创新意识和主动学习的积极性，必须对现有教学模式进行时空上的拓展，以期融入更多的教学内容。因此，课程的教学模式改革基于虚实结合、优势互补的教学理念设计。

建立电子技能训练云实验平台，让学生充分利用课下时间，借助云实验平台上丰富的教学资源，开展电子技术实践理论知识的学习、虚拟仪器仪表的使用、常用电子元器件的识别与测量、电路原理图设计与仿真、PCB线路图设计等。平台具有互动功能，学生可以在学习过程中与教师和同学交流互动，提高学习效率。实训的大部分教学内容在线上进行，学生在云实验平台完成规定的学习内容，经初步考核合格后，才有资格依次预约实训场地进行实物训练，包括THT与SMT焊接技能训练、PCB实物电路板制作、电子产品安装与调试。这种线上线下虚实结合的实训模式可以拓宽教学内容，让学生自主安排学习时间，有利于培养学生的学习能力。同时，这种线上线下虚实结合的实训模式可以极大提高线下实训设备的利用效率，解决实训设备短缺和实训耗材费用大等问题。

上述教学模式中，云实验平台建设至关重要。近年来引进的实训设备均要求厂家提供配套的虚拟仿真模型，或互联网虚拟实验访问接口，鼓励教师制作丰富的多媒体教学资源，包括课程PPT、虚拟软件使用教程、详细的电路设计案例等。与线下实践教学体系有机融合，经过不断补充完善，逐渐形成图1所示虚实结合多层递进的电子技能实践教学模式。教学内容分为认知实验、基础实验、综合实验和创新实验四个层次，虚拟实验技术和云技术贯穿其中。

1）认知实验工程认知，以图片展示、多媒体演示、现场参观为主。让学生基本了解电子技术发展史、电子产品制造过程、常用电子元器件、电子制作工艺流程发展史、安全操作规程、工程管理等。该层面面向大一学生，旨在普及电子产品基本知识，初步建立工程概念，激发学生学习兴趣和好奇心。

2）基础训练，包括仪器仪表使用、电子元器件识别和检测、手工焊接技术、SMT焊接技术、电子产品安装与调试等教学模块。以实践操作为主，同时融入一定的工程管理、成本分析等内容。该层面面向大二、大三学生，让学生通过动手操作安装实用小的电子产品，掌握电子实践的操作技能和电子实践基础知识，培养工程实践能力。

3）综合和创新训练，全面提升学生创新能力，面向全校不同年级、不同专业学生。让学生利用课余时间参加创新创业项目、科技创新活动、学科竞赛等，以提高学生的综合素质及创新能力。

3  电子技能训练内容改革

为了避免学生在学校所学的技术与企业使用的主流技术脱节，在教学内容设计上充分调研当前电子产品制造工艺，了解电子制造技术发展趋势。例如：在电子产品安装与调试环节，该环节主要通过电子产品的安装，让学生了解和认识常用元器件及其功能，掌握电子产品的生产工艺和流程；在调试部分，训练学生使用仪器仪表的能力以及判断故障点并解决问题的能力。通过综合且灵活的教学内容的设置，培训学生分析问题和解决问题的能力，从而有效提高学生电子实践的综合水平。

电子产品安装与调试模块的改革首先体现在电子产品的选择上，选择学生日常生活中能够使用到的电子产品，比如充电宝、蓝牙小音箱、MP3音乐播放器、英语四六级考试用调频接收机等。实训结束后，学生可以带走自己亲手制作的独一无二的产品并在日常生活使用，这对他们来说是非常有意义的，可以进一步激发学习热情和兴

趣。其次体现在安装制造环节。充分调研当前企业使用的主流制造工艺，最后决定使用企业普遍使用的锡膏工艺和红胶工艺取代传统手工烙铁焊接，采购相关的教学仪器和设备，使用印刷机刮锡膏或红胶、小型贴片机贴片，利用小型回流炉或浸锡焊接，AOI在线检查焊点，做到与企业工艺流程相同。这样一来，学生在进入企业后将大大缩减适应期，更快地融入企业，提高就业竞争力，也为企业节约大量人员培养资源。

PCB电路板设计与制造模块的改革鼓励学生选择自己感兴趣的电子线路原理图，鼓励学生选择使用国产立创EDA软件取代国外的Altium Design等设计软件，以免受到国外专业软件对我国的牵制。立创EDA软件网络功能强大，无须下载，可以在线画图布线，在线获取、分享原理图库文件和封装，具有互动功能，已成为我国PCB设计行业主流软件。PCB制造工艺同样参考企业主流工艺设计，采购全自动油墨印刷机、自动曝光机、喷淋显影机和喷淋腐蚀机等设备，使用干膜或湿膜工艺进行化学制板，学生制作的实验作品与企业小批量打板的样品质量相同。

通过电子技能训练课程，学生可以掌握电子实践操作的基本技能和电子实践的基础知识，主要包括手工焊接技术、SMT焊接技术、元器件识别和检测、万用表示波器等仪器仪表使用、电子线路设计和仿真、PCB线路板设计与制作。掌握这些知识和技能，将在之后的课程设计和毕业设计中发挥重要作用，也使得学生在未来的就业竞争中具有较强的专业自信和较高的就业竞争力，契合新工科背景下对高校培养学生的高标准和严要求。

4  教学实践及效果分析

这种虚实结合、采用企业主流工艺的实训教学模式不仅可以有效缓解学生实践训练平台短缺、实习时间不足、实训内容和工艺落后、学校人才培养与社会实际需求脱节等问题，还可以有效提高学生的专业热情和学习热情，提升专业自信，从而有效提高学生实践创新能力和社会竞争力。目前，重庆理工大学电子技能训练课程改革后，已进行三个学年的试点教学，从教学效果看，由于实训过程中学生接触到的都是当前企业正在使用的技术和工艺，可以缩短学生工作后的磨合期，降低企业用人成本，受到企业的普遍欢迎。同时，学生在学校实践学习过程中培养了较高的实践创新能力和综合实践素质，为在企业的快速成长奠定坚实的基础。

参考文献

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[2] 韩文，于盛睿，徐晗.地方高校工程训练的实践教学体系构建与特色定位[J].实验室研究与探索，2017，36（1）：221-225.

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[4] 赵理英.虚拟仿真技术在中职电工电子学科中的应用[J].电子技术与软件工程，2021（1）：218-219.

[5] 杨富琴，周家乐，王嵘.实验教学中心培养大学生创新创业能力的实践与探索[J].实验技术与管理，2020，37（10）：20-22，29.

[6] 刘勇，严炳辉，徐海涛，等.电子信息类专业多技能综合训练的实践教育模式改革[J].高教学刊，2020（16）：79-81.

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[8] 王月爱.《电工技能训练》课程“3+5”教学模式的改革与实践[J].科技资讯，2019，17（36）：57-58.

[9] 党春明.论如何培养学生《电子技术技能训练》实操能力[J].中国标准化，2019（20）：257-258.

[10] 吴屏，杨静，李苑青，等.面向工程创新能力培养的电子工艺实习研究[J].实验科学与技术，2021，19（2）：116-122.

[11] 冯伟，于丹石，张新，等.电子工艺实习课程改革探索[J].实验室科学，2021，24（2）：201-203.

*项目来源：重庆市高等教育教学改革研究项目“新工科背景下的电子技能训练课程教学改革与实践”（项目编号：213254）；重庆市高等教育教学改革研究重大项目“互联网背景下基于OBE的工程训练教学模式改革与信息化平台建设”（项目编号：201011）。

作者：高家利，重庆理工大学工程训练与经管实验中心，高级工程师，主要研究方向为电子技术及实践教学；赖家美，重庆理工大学国有资产管理处，讲师，研究方向为实验安全与管理；汪科，重庆理工大学工程训练与经管实验中心，高级工程师，主要研究方向为电子实践教学（400054）。