对电子工艺实习教学模式和方法的探索

王正峰 党会 李雪 骆曦 付荣荣

摘要：电子工艺实习是一门实践性很强的技术基础课，既承担着基本技能和工艺知识的入门向导功能，同时又起到创新精神启蒙的作用。本文介绍了电子工艺实习教学实践中新的教学思想和模式，旨在增强学生实际动手能力，培养缜密的逻辑思维，激发创新精神。

关键词：探索；创新；改革；电子工艺

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）09-0146-02

引言

电子工艺实习课程作为燕山大学所有工科专业的基础实践课程，受众面广，应担负起“创新创业”理念的普及和推广。课程不应仅局限于电子线路制作的全过程和模仿式的焊接训练或简单的布局布线方面的设计要求，更重要的是让学生真正学到实际工作中需要的关键知识，培养实际动手能力和创新思维，适应社会发展需求。在生产生活高度机械化的背景下，以焊接组装调试为模式的电子工艺实习课程已经不能满足学生后续学习的需求，距离创新创业更是遥不可及，应该对电子工艺实习课程进行适当改进。

一、电子工艺实习教学模式的探索

燕山大学电子工艺实习基地起步较晚，自1997年以来每年都有相应的改进措施。但课程大方向改变不大，都是结合学生所学知识对电子产品进行原理分析与设计，掌握常用电子元器件及设备的使用方法，了解电子系统设计基本流程。焊接、组装和调试是课程的主要内容。充电器，20世纪很流行的设备，那时候没有充电宝，充电电池是常见的储能元件。以当时的角度去看，学生制作一个充电器无论从理论学习还是生活应用都具有相当大的意义。整流滤波电路，稳压电路，保护电路，学生在理论课上学的内容都可以在这里用上，理论联系实际应用，可以帮助学生更加牢固地掌握知识。收音机似乎是该课程的标配，大多数院校在该课程的设置上都选择了制作一个收音机，不可否认的，收音机的确是一个经典的频率电路，LC谐振电路、混频电路、电容的各种作用在这里得到充分的体现。在收音机的制作上，选择使用SMT的方式完成，在学习了频率电路特性的同时对SMT技术也有一定的了解，这种方法使得收音机的制作成功率较高。对于电类学生，需要额外完成一个电子小制作，主要考察学生排版布线的能力。在制作过程中，一旦作品出现错误，学生很难通过自己对电路原理的理解将作品修理好，而维修的任务就落到了老师身上——显然，这是有违教育的初衷的：教育的目的是为了激发和引导学生的自我发展之路。

二、改进的电子工艺实习

改进后的电子工艺实习以STM32为核心制作各种电子器件，MCU选择STM32F103C8T6芯片，以焊接、编程、组装、调试的方式让学生体验嵌入式电子系统设计流程。焊接是基础，更是重点，焊点的好坏直接决定着电子产品功能是否能实现；编程则能锻炼学生的逻辑思维，缜密的逻辑是科学探索和研究中不可或缺的能力；组装和调试则锻炼学生的动手能力和解决实际问题的能力。电子工艺实习的对象是大二和大三学生，他们只有C语言基础，还没有接触到单片机、嵌入式系统等相关课程，对STM32更是一无所知，而电子工艺实习不是理论课，耗费大量时间给学生说寄存器、库函数、中断、定时器等STM32的相关知识显然是不行的。对此，怎么上课，怎么在有限的时间内让学生学会使用STM32成为重点。STM32CubeMX是近几年开发STM32比较流行的一个工具，使用该软件配置好相应的引脚后，它可以直接生成初始化代码，还能生成引脚配置信息的PDF和TXT文档，方便查阅和设计原理图，学生只需要编写逻辑语句就可以完成一些简单的输入输出模块的使用，适合入门者使用。

1.改进的电子工艺实习课程设置。课程以通识普及为重点，使学生对嵌入式系统有所了解，培养学生的创新意识。课程涉及多个电子模块，采取单一模块讲解，多模块组合使用的授课模式。同时增加课内实践环节，将课内设计的小作品应用到实际生活，并组织班级竞赛，培养学生团队配合能力。流水灯模块由学生使用万能板自己焊接，既锻炼了焊接技术又考察了基本的电路设计能力。蜂鸣器模块使用的是无源蜂鸣器，改变频率（延时时间）使蜂鸣器发出不同的声音。讲解蜂鸣器唱歌的原理，学生可参考例程自行编写一段歌曲的代码，培养学生自主学习能力。触摸按键使用比较简单的按键扫描方法编写代码，配合流水灯完成对该模块的学习。以上三个模块比较简单，只需要使用STM32CubeMX配置好输入输出模式，编写主循环代码就可以实现相应功能，熟练使用这三个模块也是后续课程的基础。数码显示管模块和时钟模块是整个课程中最困难的地方，因为涉及到模块与MCU的通讯，学生在理解上会有相当大的困难，因此这两个模块的学习以读程序为主。由老师带领学生逐步讲解各个函数功能，配合说明手册对这两个模块的驱动程序有所理解，了解重点函数的作用，在此基础上配合触摸按键模块和蜂鸣器模块制作一个时间可调的闹钟。课内实践内容为霍尔效应传感器模块，霍尔效应传感器应用范围较广，学生可配合数码显示管模块做成简易里程表、简易码表。该项目由老师组织班级竞赛，充分挖掘学生的创造力和想象力，也可以解决许多在实际操作中遇到的问题。上课模式循序渐进，由易到难，由单一模块到多个模块，将课上学习与实践活动相结合，教师融入到学生当中，提出关键问题，增加师生互动，逐步引导学生的自我发展之路，培养缜密的逻辑思维。

2.考核方式。一个合理的考核方式是对优秀学生的肯定，也是对普通学生的鼓励。各种大型竞赛中，不乏有大一、大二學生参加，他们对STM32很熟悉，对这些入门级模块的使用更是娴熟，因此要对他们单独考核，不允许和其他人结组，以防其他学生对竞赛学生产生依赖性。各模块的考核中，程序是其中一项考核方式，为避免学生抄袭，课上设置学生讨论时间，在该时间段内普通学生可自由结组进行讨论，结组对象不能是左右各两名同学，尽量避免临近学生程序类似的现象，讨论结束后每位同学单独完成题目，老师在巡视过程中发现共性问题给以提示。竞赛学生则由老师单独制定题目，但与普通学生一起评分。每个模块按照完成速度和代码简洁度作为给分指标点，成绩单独给出，总成绩由各模块分数总和以及报告分数确定。

三、改革过程中的不足

课程仍处于开始阶段，很多方面存在不足，为完善后续课程，在课下进行课程满意度调查。学生对课程设置、课程难度、期望学习的模块以及是否对后续课程有帮助等方面提出自己的意见，调查表以匿名形式回收，学生可自由发表意见，对授课效果也可以得到真实的反馈。调查对象为信息学院各专业，近600人。调查结果表明，改革后的课程取得良好的教学效果。学生对课程设置表示满意，课程难度适中。尤其课内实践环节，极大地带动了班级学习氛围。为达到更好的教学效果，应在以下几方面改进，在考核方面应采取更多措施，减少学生抄袭现象，培养学生独立思考、自主学习能力。在授课模式上：①定期更换模块，充实课内实践环节，培养学生团队协作精神，增强班级凝聚力；②定期开展课下竞赛，激发学生创造力和想象力；③以视频、图片的形式展示更多电子成品，激发学生学习欲望，引导学生将课上所学内容紧贴实际，自己设计实用的电子作品，并将其转化为电子成型产品。

结束语

笔者仅对电子工艺实习教学模式和方法进行初步探索，与之前的课程相比，增加了编写代码的环节，更贴近现代社会的发展趋势。在今后的发展中，团队会紧跟课程发展方向，积极探索改革工程训练的方法，努力推进课程模式多元化，为培养创新型人才打下基础。

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