物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)電子工藝實訓課程研究與實踐

孫媛

摘 要： 電子工藝實訓是工科院校的一個重要教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)現(xiàn)代工程所需要的應用型人才的重要途徑。結(jié)合學校實際，針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點，對電子工藝實訓的教學進行了初步的探索與實踐。在實訓內(nèi)容上著重對理論授課、學生自學、企業(yè)調(diào)研、實驗室實習、實訓延伸、實訓考核幾個方面進行了設計，提出了電子工藝實訓教學的新思路，取得了較好的教學成果。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 電子工藝； 實訓內(nèi)容； 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）07-71-02

0 引言

在WWW和移動互聯(lián)網(wǎng)之后，互聯(lián)網(wǎng)革命正在航向第三個也是最有潛力的“突破性”階段——物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)英文名字為Internet of Things（IOT），物聯(lián)網(wǎng)即Machine to Machine，旨在實現(xiàn)系統(tǒng)之間的智能互連。在業(yè)界被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，它將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。物聯(lián)網(wǎng)人才目前社會需求量很大，且未來幾年，物聯(lián)網(wǎng)會在社會中更普及，社會就業(yè)前景將會比較好。因此，必須重視物聯(lián)網(wǎng)的研究和專業(yè)人才的培養(yǎng)。

我院開設了計算機科學與技術(shù)專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)方向。物聯(lián)網(wǎng)方向主要包括：傳感采集控制、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)應用。其中傳感器控制方向主要培養(yǎng)學生對于現(xiàn)有的和未來可能發(fā)展的各種傳感數(shù)據(jù)的獲取和認識，并從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的角度對其分析。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要有感知控制、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)。感知控制主要通過感知設備對物獲取感知信息，涉及到物聯(lián)網(wǎng)中的硬件系統(tǒng)，這個環(huán)節(jié)需要電子設備技術(shù)人員以及芯片制造人員，當物的信息被感知到，就可以通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，對數(shù)據(jù)進行分析、控制，從而進行應用。因此我們把電子工藝實訓課作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基礎(chǔ)實踐課程，通過電子工藝實訓課引導學生理解電子設備、芯片，以及這些設備是如何感知信息和處理信息的，也為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)I(yè)課奠定基礎(chǔ)[1]。

1 實訓目標確定

電子工藝實訓的目的是通過工藝訓練使學生獲得電子制造工藝的基礎(chǔ)知識，初步接觸電子產(chǎn)品的生產(chǎn)實際，了解電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，熟悉崗位職責，增強創(chuàng)新意識，為今后從事有關(guān)專業(yè)奠定實踐基礎(chǔ)。圍繞電子產(chǎn)品生產(chǎn)流程，建成能滿足專業(yè)實踐教學要求的校內(nèi)實驗室，培養(yǎng)學生具備小型電子產(chǎn)品的設計、加工、安裝、調(diào)試與性能測試等實訓動能。

從事電子產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、管理的技術(shù)人員，必須具有典型電子產(chǎn)品的組裝調(diào)試能力、檢驗能力和制作能力。電子產(chǎn)品設計與制作的實踐教學目的正是為了培養(yǎng)學生的這些能力，它是參照相關(guān)職業(yè)資格標準而設置的。電子工藝的實習是重要的實踐環(huán)節(jié)，其目的是鞏固和加深所學電子技術(shù)的知識，通過學生自己動手設計、制作一兩種電子產(chǎn)品，了解并掌握電子產(chǎn)品設計、制作的基本方法，掌握基本技能和工藝知識，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W作風，全面提高學生的實踐動手能力和分析問題、解決問題的能力，為學習后續(xù)課程，完成畢業(yè)設計以及從事電子技術(shù)相關(guān)課程奠定基礎(chǔ)[2]。

改革傳統(tǒng)的組裝固定電子產(chǎn)品的驗證式教學模式，變單一實習產(chǎn)品為多種實習產(chǎn)品供學生任選，增加學生自主設計、制作的內(nèi)容，充分尊重學生在實踐教學中的主體地位，允許學生按照教學要求自主選擇、設計實習內(nèi)容，充分發(fā)揮學生在實踐教學中的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神。

通過該課程的學習和實驗，使學生掌握利用軟件對電子線路進行分析和設計的方法。在實驗過程中讓學生根據(jù)題目要求，擬定設計方案，并在計算機上完成原理分析、電路設計和模擬仿真，在完成仿真的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過選定元器件、制版、組裝、焊接、調(diào)試等環(huán)節(jié)，最終完成電子產(chǎn)品開發(fā)。

2 實訓內(nèi)容

在進行電子工藝實訓教學改革的過程中遵循層次教學法，由淺入深，循序漸進引導學生對電子工藝、電子設計的認識和提高，主要進行以下幾方面的工作。

2.1 企業(yè)調(diào)研

首先從企業(yè)調(diào)研開始，熟悉企業(yè)中電子工藝生產(chǎn)流程。通過企業(yè)調(diào)研，了解電子產(chǎn)品生產(chǎn)流程是由原材料進廠檢驗、倉庫管理、領(lǐng)料、器件整形、裝配、焊接、調(diào)試、老化、成品入庫、出廠檢驗等環(huán)節(jié)組成；主要生產(chǎn)設備有流水線、貼片機、再流焊機、插件機、波峰焊機、元器件成型機、切腳機、ICT、PCT等。其次對電子行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝進行分析和分解，明確主要工作崗位和典型的工作任務，將生產(chǎn)過程進行分解，遵循由易到難、由簡單到復雜的原則，設計出可具體實施的實訓項目。

2.2 理論授課

電子工藝實訓的特點是內(nèi)容多、實踐性強，在學生實踐操作之前應先進行理論授課。為了提高授課效率應注意授課技巧，利用實踐周集中時間，采取在電子技術(shù)實驗室進行教學，在教學過程中展現(xiàn)元器件圖片、原理圖、動畫等。其次講授用電安全知識、電子元器件的識別、常用工具及材料的使用、基本焊接調(diào)測方法、Protel99電路板設計軟件的使用、本次實訓中需完成的產(chǎn)品要求等，并向?qū)W生介紹整個電子工藝實訓安排，實訓計劃的主要內(nèi)容包含：任務、目的、終期結(jié)果、評定標準、安全注意事項等。

2.3 學生自學

由于理論授課不可能講解地面面俱到，而且實訓內(nèi)容廣泛，因此要想深入掌握實訓的內(nèi)容，學生必須充分自修，由教師指定在實訓過程中所涉及到的理論知識和軟件，并在課堂上講解基本理論和軟件的基本應用，對于延伸和加強的內(nèi)容，讓學生通過上網(wǎng)或者到圖書館查閱相關(guān)資料，通過自學，掌握本次實訓相關(guān)知識，完成實訓內(nèi)容，自學過程對于擴展知識面，提高自身能力很有幫助。

2.4 實驗室實習

在完成理論授課后，學生對電子工藝相關(guān)知識有了初步的了解，但還缺乏感性認知。為此，我們組織了校內(nèi)實驗室實習，讓學生學習常用電子類工具的使用，比如萬用表的使用，如何測量電阻、電容的大小，如何測試線路的通斷等，再如示波器的使用，如何測量電流電壓波形，如何使用示波器保存波形以供電路分析。之后掌握工藝實訓裝置、電工技術(shù)裝置的操作與使用。以組裝、焊接、調(diào)試超外差式收音機開始進入電子工藝實訓實習階段。

學習電子技術(shù)往往是從收音機的裝配開始的，這不僅是因為收音機的裝配制作過程充滿了趣味性、挑戰(zhàn)性，同時還因為在一臺完整的收音機中幾乎包含了各種基本的單元電路，如變頻（混頻）、振蕩、中頻調(diào)諧放大、檢波、低頻電壓放大和功率放大等，通過收音機的裝配可以比較全面地學習電子技術(shù)。一臺標準的收音機電路通常是以超外差方式工作的，不僅僅收音機，其他各種接收機如電視機和遙控遙測裝置等也大多采用超外差工作方式，裝好超外差式收音機對我們進一步學習其他更復雜的電子裝置是大有好處的。

通過對超外差式收音機組裝，培養(yǎng)學生電子元器件識別，相應工具的操作，相關(guān)儀器的使用，電子設備制作、裝調(diào)的全過程，掌握查找及排除電子電路故障的常用方法。同時培養(yǎng)學生收音機的實際生產(chǎn)知識和裝配技能，理論聯(lián)系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強他們獨立工作的能力。同時，組裝的過程也是對學生團隊合作能力的培養(yǎng)過程。

具體目標如下：①熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理；②基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨立的完成簡單電子產(chǎn)品的安裝與焊接，熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝生產(chǎn)流程；③能夠根據(jù)電路原理圖，元器件實物設計并熟悉印制電路板；④熟悉常用電子器件的類別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查閱有關(guān)的電子器件圖書；⑤并且能夠熟練使用普通萬用表和數(shù)字萬用表；⑥了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法；⑦對工程識別方法和實驗測量方法的綜合使用[3]。

在電阻識別方法中，綜合運用工程識別方法和實驗測量方法，例如，在安裝收音機的過程中，學生可以學到很多書本上講得少而實際工程中用得非常多的方法和經(jīng)驗，例如電阻的識別方法。一般我們在普通物理和電工學上講解的電阻的測量是萬用表或者測出電阻兩端的電壓和電流來計算，而在實際的使用過程中，可以采用兩種方法：首先通過電阻阻環(huán)來識別電阻阻值；然后利用萬用表測量來驗證。其他的電容等的識別方法也是結(jié)合工程方法和測量方法。

3 實訓延伸

電子設計是一項創(chuàng)新性、創(chuàng)造性和實踐性的活動，對某一個電子產(chǎn)品的組裝只是引入電子工藝實訓的開始階段，如果使學生能夠舉一反三，真正掌握電子產(chǎn)品的實物形態(tài)的設計、組裝焊接、調(diào)試、改裝，還需要不斷地實踐和提升。結(jié)合多年的電子工藝實踐教學經(jīng)驗，我們采用層次教學方法，由一個項目延伸到多個項目。本項目根據(jù)電子工藝實訓課的特點，開發(fā)一些綜合性、實用性、趣味性強的小型課題或一些電子產(chǎn)品，供學生選用，使學生通過電子產(chǎn)品的設計與制作能夠了解電子產(chǎn)品原理圖的繪制、PCB板設計制作、產(chǎn)品安裝調(diào)試、編程、原理分析等工作，又將單片機的技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合，學生可以開發(fā)出基于單片機的智能系統(tǒng)，激發(fā)學生開發(fā)電子產(chǎn)品的興趣。營造廣闊的空間，使學生的學習過程充滿自主性和創(chuàng)造性。

參加電子實習的學生在完成超外差式收音機組裝之后，進行提高部分的實訓。學生可以自由組合成項目小組，以1～3人為一組，自行擬定或選擇項目，在規(guī)定時間內(nèi)，分工、合作完成制作項目原理圖的設計、組裝、調(diào)試，自行設計工藝過程，最后形成一個完整的產(chǎn)品和實習報告，使學生在單元電路設計、系統(tǒng)電路分析、整機調(diào)整等方面都有一個質(zhì)的飛躍。開展創(chuàng)新實訓可以調(diào)動學生的探索精神，改變學生被動實訓的心態(tài)，提高實訓教學的效果和質(zhì)量。這就要求指導教師在實訓教學中以學生發(fā)展為中心，運用多元化的教學方法[4]。

4 實訓成績考核

實訓教學在電子工藝實訓環(huán)節(jié)中，對創(chuàng)造良好的團隊協(xié)作學習的環(huán)境，激發(fā)學生學習的主動性起著十分重要的作用。教師應對實訓項目進行過程的指導，對過程進行檢查，及時給學生以指導和幫助，并對項目實施環(huán)節(jié)進行監(jiān)控和管理，從而保證項目的順利實施和進展。

首先，向?qū)W生布置項目任務。指導老師把組裝小型收音機的任務和要求向?qū)W生作詳細說明，使學生有明確的目標，知道實訓項目的內(nèi)容是為了什么目標，實訓項目工作的最后結(jié)果應達到怎樣的要求，實訓項目工作完成后必須達到什么標準[5]。

其次，引導學生撰寫規(guī)范的實驗報告，有一些重要的實驗報告給學生寫好模板，學生可以根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)進行填寫，這樣實驗報告比較規(guī)范。在實驗總結(jié)部分要求學生根據(jù)自己對實驗的理解，寫出建設性的建議，以此拓展學生的思路，盡量讓項目的科學性、嚴謹性和創(chuàng)新性能夠反映在學生的實驗報告上。

5 結(jié)束語

在計算機物聯(lián)網(wǎng)方向電子技術(shù)學時較少，不能充分、系統(tǒng)地學習電類課程的情況下，通過本文電子工藝實訓改進教學方法，可以使學生自主學習能力有明顯的提高并較好地掌握了電子產(chǎn)品工藝實訓的專業(yè)技能。大部分學生掌握了元器件的識別和檢測方法，較好地掌握了印制板再流焊的工藝流程和手工進行補焊維修技巧，并能進行正確安裝小型電子產(chǎn)品。在協(xié)作學習和項目實訓環(huán)節(jié)中，學生的綜合能力得到了較大的提高，增強了統(tǒng)籌安排和協(xié)調(diào)計劃的能力，為物聯(lián)網(wǎng)方向的技術(shù)專業(yè)課程的學習打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 白潔.電子工藝實訓教學改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010.7：161-163

[2] 岑小林.電子工藝實訓教學探索[J].教研，2011.2：38-39

[3] 沈麗瓊.電子工藝實訓課教學6S管理模式研究與實踐[J].廈門教育學院學報，2011.2（13）：41-44

[4] 孫浩君等.項目教學在電子工藝實訓環(huán)節(jié)中的應用[J].高教高職研究，2009.35：194-195

[5] 吳亞州等.基于多媒體技術(shù)背景下的電子工藝實訓教學探討[J].河北工程大學學報（社會科學版），2009.1（26）：125-127