基于“印刷電路板制作”的電子工藝訓練課程新增訓練項目的教學與實踐

李欣，許峰

（哈爾濱工程大學工程訓練中心，哈爾濱150001）

基于“印刷電路板制作”的電子工藝訓練課程新增訓練項目的教學與實踐

李欣，許峰

（哈爾濱工程大學工程訓練中心，哈爾濱150001）

本文根據(jù)新的教學載體設計了包含“印刷電路板計算機輔助設計”和“印刷電路板制作技術”等內(nèi)容的教學方案，并將其應用到實踐教學中，是對現(xiàn)有課程有益的補充和提升，對于本科生工程素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)起到了有力的推動作用。

電子技術與工藝訓練；印刷電路板制作；課程建設；人才培養(yǎng)

1　新增訓練項目的研發(fā)

訓練項目不但有利于加深學生對理論知識的理解，也是他們及時了解現(xiàn)代電子產(chǎn)品新技術和新工藝的一個窗口。所以訓練項目的設計與研發(fā)一直是教學改革的重要內(nèi)容［1］。近年來，國內(nèi)很多高校在教學項目的設計與創(chuàng)新上不斷加大力度，以適應新產(chǎn)品和新工藝的變革，具有代表性的包括清華大學研發(fā)的機器貓開發(fā)板［2］和電子科大研制的模塊化液晶電視實習平臺。我校在訓練項目的創(chuàng)新上開展了大量工作，相繼研發(fā)了51單片機學習開發(fā)板，61語音多功能學習板，同時以印刷電路板制作為核心，綜合考慮實訓的時間和難度要求，設計并開發(fā)了“循環(huán)彩燈”、“模擬爆閃燈”系列小型電子產(chǎn)品作為新增訓練項目供學生學習和實踐。新增訓練項目包含了更為豐富的電子元器件，電路設計較傳統(tǒng)產(chǎn)品更為復雜，整個學習過程要求學生以工程師的身份體驗“電子元器件測試與篩選——印刷電路板計算機輔助設計——手工制作印刷電路板——電裝——焊接——產(chǎn)品調(diào)試”的完整流程。

2　教學內(nèi)容的拓展

根據(jù)新增訓練項目擴充教學內(nèi)容，增加“印刷電路板計算機輔助設計”和“印刷電路板制作技術”［3］的教學內(nèi)容?！坝∷㈦娐钒逵嬎銠C輔助設計”以電子線路設計自動化軟件Altium Designer［4］為平臺，系統(tǒng)介紹電路原理圖設計，PCB電路板設計，PCB板拼版設計等一系列步驟。原理圖設計包括利用Altium Designer的菜單欄、系統(tǒng)菜單及設計管理器創(chuàng)建設計數(shù)據(jù)庫，設置圖紙尺寸，網(wǎng)格及光標，利用繪圖工具制作導線、節(jié)點、電源、網(wǎng)絡標號，加載新的元件庫以及在已有元件庫中查找元件，編輯元器件的參數(shù)。PCB設計包括創(chuàng)建PCB文件，SCH轉換PCB，布局，布線，線寬及焊盤大小設定，利用繪圖工具制作導線、焊盤、過孔、封裝、創(chuàng)建元件庫。PCB拼版設計介紹如何設置板面尺寸、網(wǎng)格、光標及各個圖層，介紹定位、公制與英制互換、測量版面大小方法，以及PCB板圖的復制與粘貼方法。

“印刷電路板制作技術”介紹采用熱轉印方法［5］制作印刷電路板。具體內(nèi)容包括介紹如何裁板、磨板、轉印、修版、腐蝕、水洗、烘干、鉆孔、磨板、防氧化處理技術，以及曝光、顯影、脫膜、阻焊、字符層制作等一系列操作步驟，內(nèi)容涵蓋了過孔電鍍機，沉錫機、噴淋顯影機，脫膜機、蝕刻機等儀器的操作流程和工作規(guī)范。

3　教學流程的設計

整個教學過程采用理論教學與實踐教學相結合的模式，理論講授與實踐操作穿插進行。教學流程按如下順序進行：電子工藝訓練目的——常用工具和安全生產(chǎn)——常用電子元器件的辨識及篩選——印刷電路板的設計及制作——電子整機的裝配、焊接、調(diào)試——訓練產(chǎn)品的驗收與訓練報告撰寫。

電子工藝訓練的目的：以面授方式進行講述，要求學生掌握常用電子元器件的應用、學習電子整機裝配工藝、焊接工藝、調(diào)試工藝、印刷電路板設計與制作以及安全生產(chǎn)。

常用工具和安全生產(chǎn)：要求學生掌握螺絲刀、鑷子、尖嘴鉗、斜口鉗、電烙鐵的使用。重點掌握手工焊接的方法以及焊接材料、輔助材料的使用。

常用電子元器件的辨識及篩選：以面授及多媒體教學為主，采用多媒體介紹常用電子元器件的基本知識、電子元器件的選用及測試。實踐操作要求學生動手完成常用電子元器件的參數(shù)測試、質(zhì)量檢查等任務。

印刷電路板的設計與制作：采用多媒體介紹AltiumDesigner Summer 09軟件使用，sch、pcb、拼版、打??；轉印、蝕刻、曝光、顯影、阻焊與字符層制作。實踐操作要求學生通過計算機完成循環(huán)彩燈的sch、pcb、拼版、打印設計任務。通過轉印機、噴淋蝕刻機、曝光機、噴淋顯影機、鉆孔機、裁板機完成循環(huán)彩燈電路板制作任務。

電子整機的裝配、焊接、調(diào)試：首先以面授及多媒體教學為主，由教師講解電子整機裝配及焊接工藝技術，介紹常用電子儀器的使用、電子測量技術學習，并播放多媒體教學片。實踐操作由學生獨立完成電子作品的裝配、焊接、調(diào)試。

訓練產(chǎn)品的驗收：由教師對學生的作品進行驗收，同時結合學生電子訓練作品的完成情況、工作態(tài)度，進行電子訓練作品成績評定。

4　教學課件的完善

包括針對新的訓練項目開展相關教學課件的建設和教學視頻的制作。前者內(nèi)容涵蓋印刷電路板計算機輔助設計和印刷電路板制作工藝流程的介紹，教學儀器的操作方法和注意事項等內(nèi)容。通過文字、圖片、動畫、視頻等多種方式展示相關知識點，使學生更深入地理解每個電路元件的功能、管腳分布與封裝形式，掌握印刷電路板設計的各種規(guī)范，熟悉電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程等內(nèi)容。后者采用Microsoft Office、Dreamweaver、Flash、Photoshop、Fireworks、優(yōu)酷IDO等多媒體制作工具，通過文字、圖片、錄像、錄音、配音等形式，制作“印刷電路板計算機輔助設計”和“印刷電路板制作”的教學視頻。

首先，采用Microsoft Office制作“印刷電路板計算機輔助設計”和“印刷電路板制作”的流程框圖，前者包括采用電子繪圖EDA軟件繪制印刷電路板所必需的原理圖設計、元件設計、原理圖打印、PCB設計，PCB元件封裝設計等步驟和操作，后者包括曝光、顯影、刻蝕、脫膜、打孔等一系列制作步驟。其次，采用屏幕記錄軟件記錄計算機繪制PCB板的各項操作步驟。采用錄像設備詳細記錄印刷電路板制作的工藝過程，包括過程中所使用的如過孔電鍍機，沉錫機、噴淋顯影機，脫模機、蝕刻機等儀器的操作流程和工作規(guī)范。最后，采用優(yōu)酷IDO等多媒體制作軟件將圖片、視頻剪輯成完整的教學視頻，并在整個過程中穿插配音進行講解和闡述，包括解釋必要工藝環(huán)節(jié)的用途、介紹儀器設備的名稱和操作以及簡述制作步驟等。

5　教學手段的豐富

針對新增的基于印刷電路板制作的訓練項目，通過文字、圖片、動畫、視頻等多種方式展示相關知識點，使學生更深入地理解每個電路元件的功能、管腳分布與封裝形式，掌握印刷電路板設計的各種規(guī)范，熟悉電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程等內(nèi)容。尤其是動畫和視頻的運用，使教學內(nèi)容更加系統(tǒng)、科學、交互性強、符合學生認知心理、知識傳播效率高，既可用于教師課堂教學，也可用于學生課外學習。同時也注重網(wǎng)絡教學的使用，建立了課程的學習群，打破時間和空間的局限，隨時隨地地解決學生們學習中遇到的困難，將有效的溝通落到實處。

6　教學效果的提升

通過新的訓練項目的教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)學生對基于“印刷電路板制作”的訓練項目興趣濃厚，無論是計算機繪圖還是手工制作印刷電路板，對于學生的動手能力要求都比以往傳統(tǒng)項目要高，但學生可以體驗電子產(chǎn)品從設計到使用的完整制作流程，可為其從事科技創(chuàng)新活動打下良好的基礎，所以新的訓練項目越來越受到電類專業(yè)學生的青睞和認可，很多學生表示電子工藝訓練課程實用性、趣味性更強，通過這種實踐訓練，自身的工程素質(zhì)和能力得到了充分的鍛煉和提升。

7　結語

本文對基于“印刷電路板制作”電子工藝訓練新增項目的教學從教學載體，教學內(nèi)容，教學過程，教學課件，教學手段，教學效果等方面進行了總結和梳理，從實踐效果來看，新增項目不僅使課程的知識體系更加完備，并且對于學生工程實踐能力尤其是工程設計能力的提高具有重要的意義，對實現(xiàn)我校工程素質(zhì)教育過程的優(yōu)質(zhì)、高效也可以起到最大的支撐作用。

［1］李鴻儒，韋思建，王豫明，等．《電子工藝實習》課程改革與基地建設［J］．華北航天工業(yè)學院學報，2006，（7）：55-56.

［2］李鴻儒，王天曦，韋思建，等.在工程訓練中注重“電子實習”課程的建設與改革［J］．實驗技術與管理，2007，（12）：77-78.

［3］蔡淑珍，孫業(yè)歧.印刷電路板制作實驗技術的創(chuàng)新與實踐［J］.河北農(nóng)業(yè)大學學報（農(nóng)林教育版），2004，（3）：105-106.

［4］牛耀國，朱朝霞，芮新芳.altium desinger軟件在印刷電路板設計中的應用［J］.電子科技，2011，（8）：121-122.

［5］吳國忠．熱轉印法制作印刷電路板［J］．電子制作，2007，（2）：98-99.

Teaching and practice of newly added training program of electronic craft training course based on Printed Circuit Board Manufacture

LI Xin,XU Feng
(Engineering Training Center of Harbin Engineering University,Harbin 150001,China)

Based on the new teaching carrier,this paper designs a teaching program which includes teaching programs of Computer Aided Design of Printed Circuit Board and Printed Circuit Board Manufacturing Technology,and applies them to practical teaching,which has beneficial promotion to the existing courses and has played a role in promoting engineering quality and engineering ability of undergraduates.

Electronic technology and process training;Printed circuit board manufacture;Curriculum construction; Talent cultivation

TN05-4

B

1674-8646（2016）19-0088-02

2016-08-12

李欣（1981-），女，博士研究生，講師。