電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)踐課程教學(xué)探索與設(shè)計(jì)

陳樹林，肖海兵，張振久，潘曉寧

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以電子測量技術(shù)與儀器儀表專業(yè)為例，對電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)踐課程教學(xué)進(jìn)行了探索，以項(xiàng)目為教學(xué)載體，以崗位能力培養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，采用基于工作過程的教學(xué)模式，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作;實(shí)踐課程;教學(xué)目標(biāo);教學(xué)方法

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2021）49-0074-02

一、引言

國內(nèi)的職業(yè)教育經(jīng)過不斷的發(fā)展與完善，形成了較為完整的教學(xué)體系，各種先進(jìn)的教育理念與教學(xué)方法應(yīng)用到職業(yè)教育中。有學(xué)者把項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)用于職業(yè)教育課堂中，并取得了良好的效果[1-3]。婁顏超研究了基于CDIO的單片機(jī)課程項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)方法，對項(xiàng)目任務(wù)構(gòu)建、任務(wù)小組等進(jìn)行了詳細(xì)探討[1]。吳煒以單片機(jī)課程為例，對教案內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行了分析，構(gòu)建了項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)的課程教學(xué)資源[2]。楊靜波對單片機(jī)項(xiàng)目式教學(xué)模式進(jìn)行了研究，對項(xiàng)目選題、項(xiàng)目實(shí)施過程以及評分機(jī)制進(jìn)行了探討[3]。筆者分析了高職院校電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作課程在教學(xué)過程中存在的問題，把項(xiàng)目式教學(xué)方法引入課程中，對教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式進(jìn)行了探索，設(shè)計(jì)了對應(yīng)的考核方案，針對項(xiàng)目式教學(xué)探索和改革過程中遇到的問題進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)意見，開發(fā)了與之對應(yīng)的課程資源，取得了良好的教學(xué)效果[4]。唐勇等人研究了基于工作過程的高職教師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，借鑒PDCA循環(huán)，按照資訊、計(jì)劃、實(shí)施、評估以及改進(jìn)五個階段，分析了教師在各階段的職業(yè)能力要求，構(gòu)建了專業(yè)教師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)框架體系[5]。吳全全等人以基于工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)范式為理論基礎(chǔ)，以企業(yè)調(diào)研為出發(fā)點(diǎn)，以“教、學(xué)、評”一體化模式為落腳點(diǎn)，評價內(nèi)容與工作過程對接，構(gòu)建了行之有效的學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價模式[6]。本文以培養(yǎng)高技術(shù)、技能型人才為目標(biāo)，以項(xiàng)目為載體，采用基于工作過程的教學(xué)模式，對電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)踐課程的教學(xué)進(jìn)行探索與設(shè)計(jì)。

二、課程分析

（一）專業(yè)課程體系

電子測量技術(shù)與儀器儀表專業(yè)以培養(yǎng)掌握電子產(chǎn)品的檢測、設(shè)計(jì)、制作為目標(biāo)，熟悉電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，掌握電子產(chǎn)品質(zhì)量管理。學(xué)生應(yīng)具備如下技能：熟練使用常見電子產(chǎn)品測量的儀器與儀表，能撰寫測試文檔;懂得儀器儀表日常維護(hù)與保養(yǎng);熟悉現(xiàn)有電路板制作工藝流程，能夠制作電路板;具有電子電路圖的閱讀、分析、繪制以及出圖能力;掌握模擬電路、數(shù)字電路以及單片機(jī)電路仿真與設(shè)計(jì);懂得編寫電子產(chǎn)品驅(qū)動程序，并能對電子產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試與維修。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本專業(yè)開設(shè)了模擬電路、數(shù)字電路、C語言程序設(shè)計(jì)等專業(yè)支撐課程。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的產(chǎn)品開發(fā)能力，開設(shè)了傳感器應(yīng)用、電子CAD以及單片機(jī)等專業(yè)核心課程。集中實(shí)踐有電子測試實(shí)踐訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、儀器儀表專業(yè)崗位技能訓(xùn)練、儀器儀表與電子產(chǎn)品檢修訓(xùn)練、電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)踐等課程（如圖1所示）。可以看出，電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)操課程是對本專業(yè)所學(xué)知識的一個綜合訓(xùn)練，是學(xué)生理論知識的具體應(yīng)用，該課程也是提升學(xué)生實(shí)踐動手能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在學(xué)生培養(yǎng)方案中具有非常重要的作用。

（二）課程學(xué)情分析

傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)踐課程在實(shí)施過程中會遇到以下情況：首先，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容由教師指定，所有學(xué)生都完成相同項(xiàng)目。學(xué)得好的學(xué)生會覺得項(xiàng)目很簡單，學(xué)得差的學(xué)生會認(rèn)為項(xiàng)目很復(fù)雜，不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，限制了學(xué)生的想象力和創(chuàng)新力。其次，相同實(shí)訓(xùn)內(nèi)容在完成過程中不易區(qū)分差異，不能反映學(xué)生的真實(shí)水平。最后，最終產(chǎn)品外觀相同，功能相同，可考核的參數(shù)不多。

三、課程內(nèi)容

本文教學(xué)內(nèi)容以學(xué)生自行選題為主，從自身能力、興趣愛好等因素出發(fā)，選擇自己感興趣的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，這樣有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對學(xué)生自選實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，教師可對其難易程度，項(xiàng)目的合理性、可行性以及完成過程中可能會存在的問題等進(jìn)行把關(guān)，確保學(xué)生最終能完成該項(xiàng)目，并能從完成實(shí)訓(xùn)過程中有所收獲。在項(xiàng)目選取過程中，教師可以給學(xué)生指引，依據(jù)學(xué)生自身能力進(jìn)行推薦，讓學(xué)生能充分發(fā)揮自身才能。對創(chuàng)新性強(qiáng)、實(shí)用性高且需要團(tuán)隊(duì)合作的項(xiàng)目，允許學(xué)生自行分組，但需確保每位學(xué)生參與到每步實(shí)訓(xùn)過程中。自選或推薦項(xiàng)目主要以智能電子產(chǎn)品或智能控制設(shè)備為方向，如智能機(jī)械人、智能家居等。也可與電競項(xiàng)目相結(jié)合，比如對電競設(shè)備進(jìn)行升級改造，實(shí)現(xiàn)以賽促學(xué)、學(xué)賽結(jié)合的教學(xué)模式。

四、課程實(shí)施

課程以項(xiàng)目為載體，基于工作過程展開教學(xué)。一個電子產(chǎn)品僅考慮控制系統(tǒng)，從想法到成型大致需要電路設(shè)計(jì)、電路仿真、電路板印制、電路焊接、產(chǎn)品調(diào)試、小樣以及批量等過程。本文參考企業(yè)項(xiàng)目產(chǎn)品開發(fā)流程，制定了相應(yīng)的實(shí)操工藝。依據(jù)實(shí)操工藝，編制實(shí)訓(xùn)操作手冊。項(xiàng)目工藝流程從項(xiàng)目選型開始，能夠進(jìn)行仿真的項(xiàng)目，預(yù)先進(jìn)行仿真，以提前判斷產(chǎn)品運(yùn)行效果，方便進(jìn)行必要的方案修正，確保項(xiàng)目的可行性。為讓學(xué)生熟悉企業(yè)常規(guī)電路板制作工藝，本文教學(xué)設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)腐蝕方式印制電路板。電路板制作工藝流程包括電路板的菲林紙打印、覆銅板預(yù)處理、藍(lán)油、曝光、顯影、腐蝕、脫膜等過程。由于工藝過程具有腐蝕性，為了確保安全，必須嚴(yán)格遵守實(shí)操手冊，且需要在老師的指引下按具體的實(shí)訓(xùn)工藝流程與步驟獨(dú)立完成。在進(jìn)行制板工藝操作之前，學(xué)生應(yīng)掌握每一步工藝中的關(guān)鍵參數(shù)，如藍(lán)油厚度、均勻程度、曝光時間，顯影液、腐蝕液以及脫膜液的濃度和溫度等。焊接技能在培養(yǎng)方案中第三學(xué)期已有專項(xiàng)訓(xùn)練，通過圖1中的單片機(jī)開發(fā)板焊接調(diào)試實(shí)操課程，學(xué)生已具備插件和貼片器件的焊接能力。電路調(diào)試過程是對學(xué)生電路理論知識與電子器件應(yīng)用的一個綜合鍛煉，也是對實(shí)訓(xùn)工作和能力提升的考查。本次實(shí)訓(xùn)工藝無法實(shí)現(xiàn)多層電路板的制作。學(xué)校教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)存在差異，校內(nèi)由于場地和設(shè)備等問題，現(xiàn)階段只能采用手工焊，無法采用企業(yè)的回流焊等工藝，小樣與量產(chǎn)階段，在實(shí)訓(xùn)過程也無法完成。學(xué)院目前通過工業(yè)4.0項(xiàng)目，搭建了一套STM自動生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線即將引入本實(shí)訓(xùn)課程中。本課程最后安排了答辯環(huán)節(jié)，答辯內(nèi)容主要有實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目文檔展示和答辯PPT講解，答辯成績計(jì)入考核總成績。答辯環(huán)節(jié)能有效提高學(xué)生的語言表達(dá)能力以及項(xiàng)目文檔撰寫能力。

五、考核方式

基于工作過程的實(shí)訓(xùn)考核依據(jù)項(xiàng)目新穎性、項(xiàng)目難易程度（易、一般、難）、實(shí)踐過程（圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、藍(lán)油、曝光、顯影、腐蝕、脫膜、打孔、調(diào)試）、最終成品（外觀、實(shí)用）以及答辯過程（實(shí)訓(xùn)文檔、答辯PPT）評分，每條明細(xì)、每個步驟都需給出評分標(biāo)準(zhǔn)以及具體分?jǐn)?shù)，做到評分有理有據(jù)，客觀反映學(xué)生的水平。若采用網(wǎng)絡(luò)評分方式，可以加入學(xué)生自評和學(xué)生互評。對于創(chuàng)新性高、具有市場前景的項(xiàng)目，可以引入全院或全校師生參與評分。支持、鼓勵能力突出的學(xué)生以個人或組隊(duì)方式參加各類高水平電競項(xiàng)目，并對獲獎或創(chuàng)業(yè)學(xué)生進(jìn)行獎勵。

六、總結(jié)

電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)訓(xùn)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，是對學(xué)生所學(xué)理論和專業(yè)知識的總結(jié)與檢驗(yàn)。本課程設(shè)計(jì)基于電子產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成品的工藝制作過程，既能提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，加深鞏固學(xué)生對本專業(yè)知識的融會貫通;又能讓學(xué)生對企業(yè)生產(chǎn)工藝流程、崗位職能有一定的認(rèn)知，從而提高學(xué)生的崗位競爭力。

經(jīng)過多年的探索與改革，電子系統(tǒng)與產(chǎn)品制作實(shí)訓(xùn)課程取得了良好的教學(xué)效果，深受學(xué)生喜愛，培養(yǎng)的學(xué)生在電子技能競賽中屢獲佳績。但也存在需要改進(jìn)和提高的地方，學(xué)院需要從場地、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)等多方面投入，教師也需要與時俱進(jìn)，向企業(yè)學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)，并應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]婁顏超.基于CDIO的單片機(jī)應(yīng)用課程項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)方法研究[J].喀什大學(xué)學(xué)報，2020，41（3）：96-99.

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[6]吳全全，王茜雯，閆智勇.職業(yè)院校學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價的困境表征與模式重構(gòu)：基于工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)范式的探思[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2021（14）：55-63.

◎編輯 栗國花