“电子电工实训”课程教学体系优化探索研究

张林媛，李 钊，祁富贵，路国华

（空军军医大学 军事生物医学工程学系，陕西 西安 710032）

随着电子技术的飞速发展，小至家电（空调、冰箱、电视、音响）、计算机、手机、电子玩具、各类报警器等产品，大至航天（卫星定位、测控）、军事（雷达、电子导航）、工业（数控机床）等各个领域，都可以看到电子技术的身影。这对大学生的设计与实践能力提出了更高的要求。

电子电工实训是工科类院校专业必修实践课。它注重学员工程思维、科研思维、创新能力、动手能力的培养，是实践性、实用性很强的课程。它是一门桥梁课程，连接基础课程与专业课程，为后续学生毕业设计和岗位任职奠定坚实的实践基础。随着信息化的发展，“电子电工实训”课程体系需要不断优化，顺应时代、顺应学情。在教学过程中，注重科学创新精神和积极竞争意识尤为重要，激发学员的创新热情，培养学员求真务实、用于创新的科学精神，鼓励学员力争上游，提高积极向上的竞争意识。笔者结合多年教育教学经验和循证实践，对“电子电工实训”课程教学方式方法进行了探索研究，提出几点建议。

一、改善教学条件，为学员实训提供基础保障

长期以来，因办学资金相对匮乏，传统电子电工实验室条件较差，仅有一些常用电子电工工具及仪器仪表，设备更新缓慢。缺乏高端仪表仪器设备，比如印制电路板雕刻机、阻焊字符、孔金属化装置等。使得教学过程中，直观性差，学生仅了解概念，不懂如何操作。同时在参加竞赛过程中，短期内无法完成竞赛内容，难以取得优异成绩。对于动手能力的训练更是无从谈起。实践教学在低水平徘徊。PCB的设计采用Altium Designer软件进行，若无机房及软件支撑，教员只能通过幻灯演示，学员无法直接课堂操作。本教学组在学校经费的支持下，购置了先进的PCB雕刻机、孔金属化装置、恒温烙铁、信号发生器、示波器、稳压电源，为学员定制工具箱，包含电子电工实训的常用工具。采用项目式的教学方法，学员需在实训过程中自行完成贴片旋转流水灯等的制作。这些设备仪器足以支撑从PCB设计、制作、焊接、安装的全过程。特别是PCB雕刻机的购入，为电子产品设计研发制作的关键环节提供了极大便利。同时，在原有机房基础上，更新设备，安装最新的Altium Designer 2019软件，实现学员与教员同步操作，随堂快速解决学员在操作中遇到的实际问题。基于新工科建设对于大学生能力的培养要求，我系实验室采取半开放实验室管理机制，提高实验教学资源的使用率。在上课期间，实验室保障课程教学；在实验室不承担教学任务期间，实验室可公共开放给参加竞赛的学员，保障设计和制作。

二、完善教学内容，为学员能力培养提供合理知识结构

本门课程的教学目标是通过课堂教学、实训，让学生掌握电子系统的组成、Altium Designer软件设计PCB印制电路板、电子系统焊接与安装工艺；熟悉常用电子元器件、常用工具与仪器设备、PCB印制电路板的制作；理解电子元器件的封装、焊接常见问题；了解PCB制作工艺。突出训练学员的实际动手能力与创新思维能力，培养科研思维和工程思维，为后续的学习和科研打下良好的基础。基于此，教学内容分为主线和辅线两方面。主线内容的设计主要是培养学员的科研思维，辅线内容的设计主要培养学员的工程思维。具体的主线教学设计路线图1，从课程目标设立、PCB设计、PCB制作、焊接、电路安装、调试、排除故障到形成实验总结，一一对应科学研究中立项、设计、实验、发现并解决问题到形成报告/论文，以此来培养学员的科研思维。

图1 主线教学设计路线

工程思维是指学生运用工程领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立模型，形成解决方案。基于此，具体的辅线教学设计图2，采用工艺化流程教学，从而培养学员的工程思维。从印制电路板打孔、孔金属化处理、电路板制作、阻焊绿油、烘烤、曝光、显影到有机保焊膜工艺，全流程向学员展示PCB印制电路板制作的工艺流程。

图2 辅线教学设计路线

三、更新教材内容，为学员提供针对性的指导

经调研，其他指导书目中的实训内容与本系实验室的教学条件、本课程的教学内容不吻合，不能开展针对性的指导。故学员采用的教材也需要同步进行更新。

符合军事生物医学工程学员人才培养方案要求，遵循电工实训课程教学规律，在电子电工实习实验室建设情况基础上，编写了符合我系学员适用的《电子电工实训指导用书》，并为电子电工实训提供参考材料。教材内容包括电子系统安装工具和常用仪器、PCB设计、PCB制造工艺、焊接工艺、实训内容、电子元器件封装大全。常用工具与仪器的内容，去除过于常识性的内容，全面介绍先进的仪器设备与工具。PCB设计方面介绍功能强大且稳定的Protel 99SE软件，并非简单的介绍软件的使用，而是突出PCB设计思路与结构的逻辑性。结合实验室的建设情况，PCB制作工艺过程，重点突出理论，用于指导实践。焊接与实训内容跟进电子技术的发展，摒弃老旧的内容。电子元器件的介绍，重点在封装的介绍，与基础专业课程重复较少。根据教学目标与要求，教材编写的思路从基本常识到课程理论到学员实践，对应教材的各个章节。本《电子电工实训指导用书》大大提高了教学效果，与教学贴合度高，学员普遍反映指导性强。

四、改进教学方法，多措并举提高教学质量

传统电子电工实习项目十几年不变，教学缺少新意，方法单一，学生被动接受，缺少主动设计环节，更没有考虑学生的自主发展特性，无法实现因材施教。本门实训课程教学采用多种教学方法协同实施。

（一）项目驱动式教学，培养学员综合能力

以项目组的形式将学生进行分组，协力工作，从头到尾完整体验一个项目产品所要经历的流程。以“贴片旋转流水灯的制作”为例，学员分组合作。这种教学方法以项目为驱动，转变传统两员角色，学员变为主动学习的主体，教员向引导、组织、协助学生学习转变，有助于提高学员自主学习能力、思考能力、创新和协作的能力。

（二）线上线下结合，提高教学效率

利用现代化的信息手段和技术，为学员提供优质的MOOC资源，基础知识可在MOOC资源上自学，节约课堂教学时间，将课堂教学用于重点内容的讲解与实践。

（三）演示教学，提高学生动手能力

在PCB的制作工艺中，采取问题导入、直观演示、重点讲授到学员实操的教学思路，激发学习兴趣、观看全过程、易错点分析到实操的融会贯通。在焊接工艺的实训中，学员观看微课视频，学习焊接的方法，邀请具有丰富焊接经验的工程师现场为学员演示焊接技巧，现场指导学员焊接，学员动手能力迅速得到提升。

（四）赛教结合，充分调动积极性

另外，根据年度全国竞赛情况，采取竞赛驱动式教学方法。除常规旋转贴片流水灯之外，采用案例式教学，学生自选题目进行实践。例如，我系学员选取的“非接触式睡眠呼吸暂停监测和报警装置的设计与制作”课题。

该案例教学在第七届全国电工电子技术基础课程实验教学案例设计竞赛（鼎阳杯），获得西部赛区一等奖和全国三等奖。赛教结合调动学生学习热情，发挥竞赛对人才培养的引领作用。

五、增加思政元素，培养新时代优秀人才

在2018年9月的全国教育大会上，习近平总书记明确指出：“培养什么人，是教育的首要问题。我国是中国共产党领导的社会主义国家，这就决定了我们的教育必须把培养社会主义建设者和接班人作为根本任务，培养一代又一代拥护中国共产党领导和我国社会主义制度、立志为中国特色社会主义奋斗终身的有用人才。”“电子电工实训”课程是要培育对社会主义有贡献的人，培育有创新奋斗精神的人。通过电子系统概述，结合利用电子设计解决实际问题来激发学生的创新热情，培养学生求真务实、勇于创新的科学精神，使学生认识到知识就是力量，独特设计能改变我们的生活；结合学科竞赛介绍，使学生认识到理论基础与实践相结合的重要性，鼓励学生积极参加竞赛，提高学生积极向上的竞争意识。

六、优化考核方式，多方位评价学习效果

传统的评价体系一般由学习态度、课堂表现和实习报告组成。无法调动学生的积极性，也不能客观的考核和衡量学生的实践创新能力。本门课程采取形成性考核和终结性考核相结合的方式，各占总分数的50%，细化考核指标。这种动态考核方式更注重学员整体学习效果的评价，学生以小组为单位，有助于培养团队协作精神，增强责任感。设置现场答辩也是专业工程教育认证的要求，学员能够就工程问题陈述发言，表达清晰，将来毕业后与业界同行能够有效沟通交流。

结语

在2018年6月教育部召开的新时代中国高等学校本科教育工作会议上，陈宝生部长提出，对大学生要有效“增负”，要把“水课”转变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。“金课”就是具有高阶性、创新性和挑战度的课程，简称“两性一度”。本门“电子电工实训”课程不断向金课靠拢，满足“两性一度”的要求。高阶性体现在PCB电路板的设计与制作，涉及内容较广，学员需要将专业理论知识与实际应用相结合，可以培养学生主动解决实际问题的综合能力与创新思维。创新性体现在电子系统可以应用在各个前沿领域，在课程教学中，引入各领域的创新前沿应用，可充分激发学员学习的积极性，启发学员智慧与潜能。挑战度体现在针对教学目标，合理安排教学时间，Altium Designer以及PCB雕刻机的使用均具有一定难度，学员通过资料浏览，实际动手操作，具有一定的挑战度。“电子电工实训”这门传统的实践课程，在工科学员能力的培养中举足轻重。改善教学条件、完善教学内容、更新教材内容、改进教学方法、增加思政元素、优化考核方式，形成科学合理可行的教学体系势在必行。继本门课程改革以来，不论是学员还是教员，在国家级竞赛中均取得优异成绩，展现出令人可喜的发展前景。教学质量提升，学员能力提高，教学效果良好。