自制實(shí)驗(yàn)電路板在實(shí)踐教學(xué)中的優(yōu)勢

尹建媛++覃啟錦++陳韶飛

摘 要：自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備模塊是高等院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備投入的現(xiàn)狀和生產(chǎn)廠家設(shè)備存在的缺點(diǎn)，以作者自制實(shí)驗(yàn)電路板的實(shí)踐為例，進(jìn)行分析和具體論述自制實(shí)驗(yàn)電路板在實(shí)踐教學(xué)中的一系列優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：自制實(shí)驗(yàn)電路板 實(shí)踐教學(xué) 優(yōu)勢

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（a）-0134-02

The advantages of Self-made Experimental Circuit Board in Practical Teaching

Yin Jianyuan Qin Qijin Chen Shaofei

（1.Engineering Training Center， Guangxi University of Science and Technology ，Liuzhuo Guangxi， 545006， China）

Abstract：According to the present situation of university laboratory equipment investment and the existing of the production equipments， self-made experimental circuit board made by the authors are taken as an example， the advantages of the self-made experimental circuit board in practical teaching are analyzed in details.

Key Words：Self-made experimental circuit board； Practical teaching； Advantage

緊跟科技快速發(fā)展的步伐，高校越來越重視實(shí)踐教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室的投資管理經(jīng)費(fèi)逐年增加，耗材的種類和數(shù)量也逐漸增加。設(shè)備是實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，是運(yùn)行學(xué)校的重要條件之一，也是培訓(xùn)人才一個(gè)不可或缺的工具[1]。隨著設(shè)備使用年限增加，維修維護(hù)頻繁，維修維護(hù)費(fèi)用提高，設(shè)備的利用率降低等問題嚴(yán)重的影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但學(xué)校投入經(jīng)費(fèi)不足而得不到及時(shí)更新。下面作者結(jié)合多年在實(shí)驗(yàn)室工作的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備投入情況以及現(xiàn)有設(shè)備存在的缺陷，提出了自制實(shí)驗(yàn)電路板。從已經(jīng)制作的電路板投入使用情況來看，深受廣大師生喜愛，彌補(bǔ)了現(xiàn)有設(shè)備的不足。

1 自制實(shí)驗(yàn)電路板的必要性

國內(nèi)外許多學(xué)者對自制設(shè)備在高校實(shí)踐教學(xué)中的作用早有探索。這些探索非常有益，但自制設(shè)備如何更好地促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革還需進(jìn)一步探討。作者以自身工作的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室為例分析設(shè)備投入現(xiàn)狀和現(xiàn)有設(shè)備的不足，提出了自制實(shí)驗(yàn)電路板。自制實(shí)驗(yàn)電路板因其開發(fā)周期短費(fèi)用低等特點(diǎn)可以依據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備而制定，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改革，符合高校辦學(xué)的具體要求。自制實(shí)驗(yàn)電路板也是教學(xué)實(shí)驗(yàn)室人員參與學(xué)校研究項(xiàng)目形式的基礎(chǔ)[2]。

1.1 校內(nèi)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備投入現(xiàn)狀

2004年以前，廣西科技大學(xué)（原廣西工學(xué)院）數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室是數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱可充分滿足高校電類專業(yè)數(shù)字電路課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，實(shí)踐性強(qiáng)，可完成可編程邏輯器件實(shí)驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。但在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱存在設(shè)計(jì)上的固有不足，如不能做A/D，D/A實(shí)驗(yàn)。且實(shí)驗(yàn)箱體積小，容納內(nèi)容多，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)連接線路多感覺眼花繚亂。2005年，恰逢學(xué)校教學(xué)水平評估，硬件設(shè)施的購置淘汰了先前的實(shí)驗(yàn)箱，購買了50套天煌教儀的電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)裝置主體結(jié)構(gòu)還能使用，但部分利用率高使用頻繁的模塊老化嚴(yán)重，在實(shí)驗(yàn)過程中故障率過高，已不利于教學(xué)的正常開展，在使用和功能上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。電工電子教學(xué)實(shí)習(xí)部，肩負(fù)著全校電工電子類課程的理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)工作，是全校電工電子實(shí)訓(xùn)基地，使用率高，維修頻繁，投入新設(shè)備迫在眉睫。然而，學(xué)校主管部門在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室投資的短缺，再加上學(xué)校本身籌集資金的能力不強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理受到融資約束。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基金的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際需求。即使有資金，在使用中也有不合理的現(xiàn)象[3-4]。因此，實(shí)驗(yàn)室人員在已有的設(shè)備上自制研發(fā)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和獨(dú)立儀器等增添實(shí)驗(yàn)室儀器是有必要的。

1.2 現(xiàn)有設(shè)備存在的缺陷

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)以集成電路應(yīng)用和設(shè)計(jì)為主，使用集成芯片器件種類多，工科學(xué)校基礎(chǔ)課程面廣，學(xué)生實(shí)驗(yàn)人次多，實(shí)驗(yàn)臺上的集成插座不能滿足學(xué)生每天實(shí)驗(yàn)使用的器件，由此以來，實(shí)驗(yàn)管理員或?qū)W生須把原有的集成芯片拔下來換上其它器件。器件在使用幾次之后表面的型號會模糊不清，會導(dǎo)致學(xué)生亂放，亂用的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)芯片損壞，芯片型號用錯(cuò)等，學(xué)生不能正確判斷只能頻繁更換芯片，原有的芯片隨便丟棄在桌面或抽屜，少數(shù)放回器件盒的也是錯(cuò)亂放置。這樣，數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的集成芯片管理一直混亂，一直是教師和學(xué)生頭疼的事情。而且整體設(shè)備在使用數(shù)年之后開始老化，插孔彈力不足因而引起接觸不良頻繁發(fā)生，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)造成影響。學(xué)校在設(shè)備的投入力度跟不上設(shè)備的陳舊老化，因此在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上自制實(shí)驗(yàn)電路板促使教學(xué)順利開展是有必要的。

2 自制實(shí)驗(yàn)電路板的制作過程

2.1 自制實(shí)驗(yàn)電路板的可行度

基于前述所列現(xiàn)有設(shè)備的缺陷，作者和其他實(shí)驗(yàn)人員萌發(fā)自制實(shí)驗(yàn)電路板已經(jīng)很久。在向中心領(lǐng)導(dǎo)提出意向后，得到領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。自制實(shí)驗(yàn)電路板切實(shí)可行。且對于自制實(shí)驗(yàn)電路板，設(shè)計(jì)和制作人員在各個(gè)環(huán)節(jié)更全面了解。如果發(fā)生故障，將能夠快速找到原因并排除[5]。

2.2 自制實(shí)驗(yàn)電路板的經(jīng)費(fèi)申請

在確定自制實(shí)驗(yàn)電路板后，以書面形式向國資處寫出申請報(bào)告。申請報(bào)告包括申請?jiān)颉⒆灾茖?shí)驗(yàn)電路板的用途、實(shí)施進(jìn)度表、經(jīng)費(fèi)明細(xì)預(yù)算表[5]。

2.3 自制實(shí)驗(yàn)電路板的制作

實(shí)驗(yàn)人員在原有電路板的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后設(shè)計(jì)電路和PCB圖。經(jīng)幾位實(shí)驗(yàn)老師檢查無誤后交付廠家打樣。然后對樣品進(jìn)行焊接調(diào)試，確保無誤后交付廠家批量制作。在電工實(shí)習(xí)中，組織學(xué)生裝配螺釘螺帽等，在電子實(shí)習(xí)中組織焊接優(yōu)異的學(xué)生進(jìn)行電路板的焊接。焊接完成后即可投入使用。

3 自制實(shí)驗(yàn)電路板的投入優(yōu)勢

自制實(shí)驗(yàn)電路板投入使用后效果顯著：

（1）實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的改善。學(xué)生課堂上原來難以辨認(rèn)集成芯片的名稱，集成芯片雜亂成堆，難于辨認(rèn)的現(xiàn)象得以解決。

（2）實(shí)驗(yàn)管理人員工作簡化。一是課前準(zhǔn)備工作得以簡化。原來教師連上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，整套機(jī)臺上的集成電路底座不夠使用，管理人員課間要忙于更換；二是便于維修。

（3）自制實(shí)驗(yàn)電路板具有經(jīng)濟(jì)性。完成一塊電路板的制作費(fèi)用只在30元左右，在實(shí)驗(yàn)室資金短缺的情況下，只需再補(bǔ)充獨(dú)立的函數(shù)信號發(fā)生器和穩(wěn)壓電源，就能順利完成模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)兩門課程教學(xué)大綱開出的實(shí)驗(yàn)。本該淘汰的設(shè)備，由于自制實(shí)驗(yàn)電路板的補(bǔ)充，因此緩解了設(shè)備的重新購入，節(jié)約了大量資金。

（4）自制實(shí)驗(yàn)電路板加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)人員的教學(xué)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。電路板的PCB圖繪制、調(diào)試檢測都是由工程訓(xùn)練中心電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)部的實(shí)驗(yàn)教師共同完成，這些教師具有多年的工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。并且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以非常清楚地解釋實(shí)驗(yàn)操作和快速故障維修[6]，而這部分是外購實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法提供的。

（5）自制實(shí)驗(yàn)電路板具有更大的靈活性，并與教學(xué)要求緊密相連。自制項(xiàng)目緊密結(jié)合課程教學(xué)大綱，使其更可行，更合理。這種電路特性也更靈活，適用范圍更廣[6-7]。

4 結(jié)語

自制實(shí)驗(yàn)電路板在實(shí)踐教學(xué)中的促進(jìn)作用已毋庸置疑。自制實(shí)驗(yàn)電路板既鍛煉了教師的業(yè)務(wù)能力，又解決了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的難題，同時(shí)為學(xué)校節(jié)省大量資金。今后，實(shí)驗(yàn)室老師應(yīng)在自制設(shè)備上下功夫，同時(shí)，也應(yīng)多渠道解決自制設(shè)備的經(jīng)費(fèi)問題，不能只依附于學(xué)校撥款。

參考文獻(xiàn)

[1] 周孝瓊，陳小紅，丁力.做好高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理 提高設(shè)備利用率[J].福建師大福清分校學(xué)報(bào)，2014（5）：80-83.

[2] 李振鍵，席巧娟，蘇家芬，等.開展自制（改制）教學(xué)儀器設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)室綜合效益[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，1999（3）：115-117.

[3] 韓冰.高校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析與解決對策[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（1）：22-23.

[4] 吳玉劍，焦宇，汪金輝，等.高校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析及發(fā)展探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（10）：239-241.

[5] 宋陽.自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].考試周刊，2013（66）：155.

[6] 王春英，張宏國，楊慧晶.自制設(shè)備在軟件學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J].科技與管理，2015，17（2）：65-69.

[7] 湯宏群，蘇廣才，陸際春，等.自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備對提升原始創(chuàng)新能力的作用[J].教育教學(xué)論壇，2014（7）：281-282.