综合电子实训课程的教学改革与实践

张商州，何建强，韩美林

综合电子实训课程的教学改革与实践

张商州，何建强，韩美林

（商洛学院 电子信息与电气工程学院，陕西 商洛 726000）

综合电子实训课程是电子电气类专业重要的实践教学环节之一，以商洛学院电气专业为例，分析了目前该课程的教学现状，结合应用型人才和工程教育专业认证中对人才培养提出的要求，提出将实训分解为5个阶段8个步骤，针对每个阶段不同的特点提出改革方法，并以二阶低通滤波器为例对每个步骤的实施过程进行了说明．通过对比改革前后课程的开展过程与综合考核结果，证明了改革在提高学生综合应用能力、优化人才培养等方面都有促进作用．

电子实训；低通滤波器；应用型人才；创新能力

综合电子实训是电类专业一门综合性较强的实训课程，通过该课程的学习旨在培养学生创新能力、实践动手能力和对知识的综合应用能力[1-2]．结合近几年应用型人才和工程教育专业认证中对人才培养提出的要求[3]，众多高校和学者对该课程的实施进行了广泛深入地探究．张宪峰[4]等从金课视角下对电子实训课程进行了分析，结合教改实践，探索了改革的方法，给出了相关的改革建议．曹海平[5]等针对目前高校电工电子实训教学中存在的问题，引入CDIO教育理念，并将CDIO项目教学法运用于该课程的教学改革中．董海燕[6]等针对电子实训教学在教学内容、教学方式以及实验设备等方面不足，以工程技术为导向，以工程应用为主线，对电工电子实验课程设计教学模式进行改革和创新．穆艳[7]等按照国家引导高校向应用型转变的要求，从建立分层次教学课程结构，构建综合型电工电子实训基地，建立和完善课程考核标准3个方面进行了教学改革研究．

结合众多学者对电子实训课程的改革研究，以商洛学院电气工程及其自动化专业为例，通过对综合电子实训课程内容的梳理分析，结合应用型人才培养的要求以及工程教育认证目标，提出并实施了新的教学方法，以此来提高学生的创新能力和实践能力．

1 综合电子实训课程教学现状分析

综合电子实训课程是电子电气类专业必修实践课程，时间为2周，主要培养学生综合应用能力，在巩固教材理论知识的同时，为学生创造独立开展电路分析、焊接、测试的条件，是培养应用型人才不可或缺的重要教学环节．结合近几年的教学实际，以往的教学手段虽然可以达到该课程的基本要求，但是结合应用型人才、工程教育认证中对人才培养提出的新要求，该课程还存在问题：

（1）学生可以通过该实训掌握一定的电路仿真和焊接技巧，但实训所用到的电路板多为万用板或印制好的电路板，所涉及到的电路图一般较为复杂，大部分学生只是完成了电路的焊接，没有搞清楚电路工作的原理．

（2）通过该实训学生只参与到了电路焊接与调试，对电路板雕刻工艺流程没有掌握，实训完成后不具备独立完成刻板能力．

（3）电路测试中由于学生对电路原理理解不透彻，导致一旦出现问题学生不知道从何入手去解决，缺乏解决问题的能力．

（4）实训要求与企业要求有所脱节，对先进的计算机辅助设计、贴装工艺技术等引入不足，在实训过程中缺乏对学生就工程职业规范、履行责任等方面的引导．

2 综合电子实训教学改革与实践

2.1 教学改革内容

综合电子实训课程的教学要体现以学生为中心，以应用型人才培养要求为导向，学生通过该课程的进行能够加深对理论知识的理解，切实提高学生的创新能力和实践能力．本文结合电气专业电子技术实验室、电子工艺实验室、虚拟仿真实验室等专业实验室，按照人才培养中新的要求，将实训分为5个阶段8个步骤（见图1），对各个阶段根据不同的特点进行改革．

图1 实训实施步骤

2.1.1 任务布置阶段 改革实训内容，由指导教师和企业导师结合学生前期课程、学科竞赛、创新创业项目等确定4～6个实训题目．实训题目要求紧贴课程内容，有一定实用性．将题目分为基础型、专业型和拓展型，满足各个层次学生的需求．

2.1.2 电路设计阶段 此阶段包括原理分析和电路设计，主要培养学生设计能力，学生选定题目后自行组队，针对题目要求广泛查阅资料，确定设计方案，要求学生对题目中所涉及的各部分电路的原理进行分析、计算，按照要求完成电路的设计．

2.1.3 电路仿真阶段 利用Multisim，PSPICE等软件对电路进行仿真，使学生进一步理解电路工作原理，利用软件中虚拟仪器对电路的各方面性能进行测试，提高设计过程中学生分析问题、解决问题的能力．

2.1.4 电路制作与测试阶段 此阶段包括PCB制作、电路焊接和电路测试，首先利用立创EDA或Altium Designer完成PCB电路板的设计．在制作的PCB电路板上完成电路的焊接与调试，撰写实训报告，指导教师逐一对实训作品进行测试、提问，要求学生能够结合设计思路、工作原理、问题分析、测试结果等方面进行汇报．

2.1.5 实训考核阶段 该课程原考核方式为：考勤（20%）+设计过程（30%）+设计报告（50%），考核更注重实训结果．改革后在考核体系上加强对学生基础知识、问题分析与研究、使用现代工具、个人和团队等多个方面进行评价．学生需要提交设计说明、仿真电路图、PCB电路板、实训作品、实训总结，教师对实训过程中每一个环节都进行记录和考核，最终成绩注重学生综合能力的表现．

2.2 教学改革实践

以电气专业2019级综合电子实训课程的实施为例，对改革实践过程进行介绍．实训要求学生设计截止频率为340 Hz、通带电压放大倍数为6 dB的压控二阶低通滤波器，并完成原理分析、电路设计与仿真、焊接与测试等．

图2 压控二阶低通滤波器

根据同相比例运算电路可知，滤波器通带电压放大倍数为

上限截止频率为0

整个频带范围内电压放大倍数为

式中：为品质因数，指外加信号频率为0时，电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比．

在Multisim软件中对电路进行仿真分析，仿真电路见图3．

利用波特测试仪对电路的幅频特性进行分析，得出结果见图4．通过在波特测试仪中测试可得，该电路的通带电压放大倍数为6.02 dB，上限截至频率约为340 Hz，通过仿真证实了理论计算的准确性．

图3 电路仿真

图4 二阶低通滤波器幅频特性曲线

2.2.3 PCB板制作与焊接 电路设计仿真无误后，学生在立创EDA中参照仿真电路搭建电路原理图（见图5），检查无误后将原理图转换成PCB图，利用热转印机将电路图印在覆铜板上（见图6）．用三氯化铁溶液对覆铜板进行腐蚀[9-10]，再根据实际元件管脚大小来选择直径合适的钻头打定位孔，PCB板制作完成（PCB板的详细制作完成篇幅较多，在这里只做简要说明）．最后，根据电路图完成电路的焊接．

图5 电路原理

图6 腐蚀前PCB板

2.2.4 电路测试 利用信号函数发生器和示波器对所焊接电路进行测试，电路输入接100 mV正弦波信号，从1～1 000 Hz逐步增大输入信号频率，观察输出波形并测量输出电压有效值，记录数据．通过测试数据判断焊接电路是否正确，数据见表1．该组数据基本符合低通滤波器输入-输出特性，说明所焊接电路基本正确．

表1 二阶低通滤波器测试数据

2.3 教学改革实施效果

对综合电子实训课程的改革已实施2年，通过学生座谈、学科竞赛成绩分析、实训开展过程与考核结果分析、指导教师总结等方面对改革前后课程的开展情况进行对比，综合来看在课程改革后取得的主要成效：

（1）学生实训的热情得到了很大的提高，不再是单纯地为了实训而实训，有些学生主动要求加班加点完成电路．

（2）通过整个实训的操作，学生熟悉了电路板制作的整个流程，也了解了行业规范，提高了综合应用能力，缩短了理论知识与实际工程的距离，对学生参加相关竞赛、就业都有积极的意义．

（3）学生通过对电路设计系统的训练后创新能力与自信心得到了增强，更多的学生主动参加各类学科竞赛和教师的科研项目中．

（4）通过实训，相关教师的各方面能力也得到了锻炼，巩固了理论知识，同时提高了动手能力．

3 结语

随着工程教育专业认证的数量越来越多，专业认证也日趋重要，为了满足专业认证中对学生提出的新要求，结合学校应用型人才培养的宗旨，以综合电子实训课程为例，对目前教学现状进行了分析，提出了新的改革思路，并且已经取得了初步的成效．今后还需要继续深化改革，推广改革措施，不断优化人才培养模式，更好地服务地方经济发展．

[1] 张书源．基于CDIO理念的中职《电子技能实训》课程教学改革研究[D]．天津：天津职业技术师范大学，2021．

[2] 方璐，陈浩文，万敏，等．“赛训融合、协同创新”构建电工电子实训教学新模式[J]．实验室科学，2020，23（2）：168-171．

[3] 袁训锋，杨燕．基于应用型人才培养的创新创业教育模式探索与实践[J]．微型电脑应用，2020，36（2）：46-49．

[4] 张宪峰，宫德龙．“金课”视角下的电子实训课程教学改革探索[J]．科技创新导报，2020（8）：188-189．

[5] 曹海平，管图华．基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践[J]．实验室研究与探索，2013，32（1）：140-142．

[6] 董海燕，杜奕智，王晓员，等．电工电子实训课程教学的改革与实践研究[J]．内蒙古师范大学学报（教育科学版），2017，30（2）：127-130．

[7] 穆艳，贺晓阳，夏伯男，等．面向应用型的电工电子实训教学改革研究[J]．科教文汇，2020（8）：71-72．

[8] 毕满清．模拟电子技术基础[M]．北京：电子工业出版社，2015：264-267．

[9] 张商州，党楠，张鑫，等．基于实践能力培养的自制实验设备教学研究[J]．微型电脑应用，2019，35（9）：23-25．

[10] 彭丹，陈少昌．电子技术类课程实验实践教学改革探索[J]．实验室研究与探索，2021，40（11）：181-183．

Teaching reform and practice of comprehensive electronic training course

ZHANG Shangzhou，HE Jianqiang，HAN Meilin

（School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shangluo University，Shangluo 726000，China）

The comprehensive electronic training course is one of the important practical teaching links of electronic and electrical majors．Taking the electrical major of Shangluo College as an example，analyzes the current teaching status of the course，and combines applied talents and engineering education professional certification．According to the requirements，it is proposed to decompose the training into five stages and eight steps，propose a reform method according to the different characteristics of each stage，and introduce the implementation process of each step by taking the second-order low-pass filter as an example．By comparing the course development process and comprehensive assessment results before and after the reform，it is proved that the reform has a promoting role in improving students′ comprehensive application ability and optimizing personnel training．

electronic training；low-pass filter；applied talens；creativity

TN7∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.06.019

1007-9831（2022）06-0103-04

2022-01- 25

陕西省教育厅项目（20JK0614）；陕西省教育科学规划“十四五”课题（SGH21Y0235）；商洛学院教育教学改革研究项目（21jyjx107）

张商州（1989-），男，陕西商洛人，讲师，硕士，从事电类教学基础研究．E-mail：809096678@qq.com