搭建現(xiàn)代電子工藝實習(xí)平臺 培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力

黃雷 黃濟 汪明珠 李澤彬 姚有峰

摘要：隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子工藝技術(shù)正在向著科學(xué)化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。應(yīng)用型本科高校中開設(shè)電子工藝實習(xí)課程，要求學(xué)生在校期間接觸電子產(chǎn)品的生產(chǎn)實踐，學(xué)習(xí)電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造的工藝知識，以彌補從基礎(chǔ)理論到工程實踐之間的薄弱環(huán)節(jié)。文中分析了現(xiàn)有課程的現(xiàn)狀及不足，并根據(jù)企業(yè)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、裝配和調(diào)試的工藝流程，提出有利于學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電子工藝實習(xí)平臺建設(shè)思路與建設(shè)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：電子工藝;實踐環(huán)節(jié);創(chuàng)新能力;實習(xí)平臺

Abstract： With the rapid development of electronic industry， electronics process technology is developing more scientifically and modernly. Application-oriented universities offer the course of electronic technology practice， requiring the students to know the production practice of the electronics， learn the technology knowledge of manufacturing electronics products in order to make up for the weak links between the basic theories and engineering practice. This thesis analyses the present situation and weak points of this course， proposes the electronic technology practice platform construction ideas and construction contents which helps to develop the students’ practical ability and innovative ability according to the electronic products’ technological process of producing， assembling and debugging in the enterprises.

Key words： electronic technology; practice; innovative ability; practice platform

1 引言

隨著電子工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝日新月異，其中表面貼片技術(shù)SMT（Surface Mount Technology）作為新一代電子工藝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的電子產(chǎn)品裝聯(lián)中，目前已成為電子產(chǎn)品整機組裝技術(shù)的主流[1，2]。對于工業(yè)制造的每一個環(huán)節(jié)，企業(yè)都要按照特定的規(guī)程和方法去制造，這種特定的規(guī)程和方法就是工藝，其中包括：①工藝設(shè)計;②工藝流程;③工藝規(guī)范;④工藝調(diào)試技術(shù)。首先從機械構(gòu)造上進行設(shè)計，根據(jù)產(chǎn)品說明書和裝配圖進行裝配，在進行生產(chǎn)安裝時各個工位、步驟相互不受影響，進行規(guī)范操作，最后進行測試和調(diào)整，對電路的各項技術(shù)指標和功能進行測量和實驗，并同標準或者設(shè)計指標比較以確定電路是否合格;通過對電路參數(shù)的調(diào)整，使電路達到預(yù)定的功能和性能要求，在實際工作中需要進行反復(fù)的調(diào)整、測試，直到實現(xiàn)電路設(shè)計要求[3，4]。應(yīng)用型本科高校的實踐教學(xué)應(yīng)該適應(yīng)工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷更新實踐教學(xué)資源，改革教學(xué)模式，教學(xué)訓(xùn)練中接觸電子產(chǎn)品的生產(chǎn)實際，鍛煉大學(xué)生動手實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識、創(chuàng)新意識、質(zhì)量意識和工程規(guī)范意識，不斷提高學(xué)生的綜合實踐能力和工程素養(yǎng)，才能與電子工業(yè)的發(fā)展水平相吻合[5，6]。

2 電子工藝實習(xí)的現(xiàn)狀與不足

電子工藝實習(xí)是電類專業(yè)二年級開設(shè)的必修課，目的是拓展學(xué)生的科研素質(zhì)和工程實踐能力，著重工藝性和實踐性。教學(xué)內(nèi)容上要求學(xué)生掌握元器件識別，萬用表測量元器件及電路參數(shù)，電烙鐵對通孔直插元器件的焊接與拆焊，初步了解波峰焊工藝流程以及表面安裝技術(shù)SMT操作流程。要求學(xué)生在實踐中了解新技術(shù)、新工藝和SMT的回流焊工藝流程[7]。但隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，手機等電子產(chǎn)品變得越來越小，元器件安裝密度越來越高，貼片元器件的裝焊手工很難實現(xiàn)，表現(xiàn)出實踐教學(xué)嚴重滯后現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）實訓(xùn)內(nèi)容單一，不適應(yīng)電子工業(yè)發(fā)展。目前的電子工藝實習(xí)，通常為電子元器件的識別、手工焊接、組裝收音機、充電器等簡單的電子產(chǎn)品，這些內(nèi)容越來越跟不上電子元器件和電子工業(yè)的飛速發(fā)展，不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

（2）重視動手能力的訓(xùn)練，缺乏綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在電子工藝實踐課程中，固化實訓(xùn)內(nèi)容，只要求學(xué)生完成課內(nèi)規(guī)定的內(nèi)容，學(xué)生只會焊接常規(guī)的直插元器件，僅能識別一些常見的器件，對于器件的選擇只知其然，不知其所以然，并未對產(chǎn)品的功能進行創(chuàng)新和擴展，缺乏對創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，對一些新器件很茫然，更談不上使用這些器件。

（3）實訓(xùn)設(shè)備陳舊，不適應(yīng)現(xiàn)代電子產(chǎn)品的制造工藝。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品變得越來越小，元器件安裝密度越來越高，貼片元器件的裝配與焊接僅靠手工操作將很難實現(xiàn)。

（4）隨著社會對綜合性人才的迫切需求，對高校的教師也提出了更高的要求，而實際現(xiàn)狀是，高校內(nèi)從事實踐教學(xué)的教師很少，而技術(shù)能力強的實驗室教輔人員更是奇缺，難以適應(yīng)社會飛速發(fā)展對高校實踐教學(xué)改革的要求。

3 實習(xí)平臺的建設(shè)思路與內(nèi)容

為適應(yīng)時代對高等教育人才的培養(yǎng)要求，更新教育理念，學(xué)校十分重視對學(xué)生科研素質(zhì)和工程實踐能力的培養(yǎng)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的同時，不斷改善實驗條件，為學(xué)生創(chuàng)造寬松的實驗環(huán)境和實踐空間。

3. 1 基本思路

隨著信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新技術(shù)不斷更新，促使電子產(chǎn)業(yè)新技術(shù)、新工藝不斷更新?lián)Q代，為適應(yīng)新技術(shù)的不斷發(fā)展變化，電子工藝實習(xí)緊跟時代發(fā)展步伐，注重工程訓(xùn)練，強化綜合素質(zhì)培養(yǎng)，在教學(xué)內(nèi)容上不斷改革和創(chuàng)新，始終保證實訓(xùn)內(nèi)容的先進性。因為只有這樣才能使學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展需求，獲得更大的收益。電子工藝實習(xí)課程屬于實踐性很強的教學(xué)范疇，因此在平臺建設(shè)上必須高起點，在實訓(xùn)項目上，既要注重實踐操作技能的訓(xùn)練，又要做好實踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)，更要發(fā)揮實踐教學(xué)設(shè)備的作用，確保學(xué)生真正地在實習(xí)實踐教學(xué)過程中得到充分的訓(xùn)練和提高[8]。

3. 2 建設(shè)內(nèi)容

電子工藝實習(xí)的內(nèi)容就是實際生產(chǎn)過程中所接觸到的知識，作為提高學(xué)生工程實踐能力的一門實踐課，在教學(xué)內(nèi)容和方法上始終注重理論知識與實際工作緊密結(jié)合，強化工程訓(xùn)練培養(yǎng)，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和好奇心，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生掌握基本技能，促進創(chuàng)新能力的發(fā)揮[9]。

（1）實訓(xùn)環(huán)境建設(shè)

電子工藝實訓(xùn)注重工程訓(xùn)練，強化綜合素質(zhì)培養(yǎng)。訓(xùn)練項目上要有激發(fā)學(xué)生對工程訓(xùn)練興趣的內(nèi)容，既要滿足基本技能的訓(xùn)練，又要培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能和創(chuàng)新能力。為此，實習(xí)平臺建設(shè)中，首先實現(xiàn)約200個基本訓(xùn)練的實訓(xùn)工位，每個工位需要數(shù)字/模擬萬用表、電烙鐵等常用工具，示波器、信號源等常用儀器;由于電子產(chǎn)品的集成化和微型化是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的主流方向，因此SMT表面貼裝技術(shù)是實現(xiàn)電子系統(tǒng)集成化和微型化的關(guān)鍵。SMT生產(chǎn)中采用“無引腳或短引腳”的元器件，元器件微型化、多樣化、組裝密度高，因此便于自動化生產(chǎn)?，F(xiàn)代工藝實習(xí)平臺的建設(shè)需要約150平米的SMT回流焊實訓(xùn)室，配置錫膏印刷機、回流焊機，有條件的配置自動貼片機，為了學(xué)生體驗表面貼裝元器件，配置約40個手動貼片工位;要實現(xiàn)綜合訓(xùn)練的目標，需要建設(shè)約150平米的PCB制作實訓(xùn)室，原理圖的繪制和PCB印刷電路板圖設(shè)計可以在其它計算機室完成，配置熱轉(zhuǎn)印機、PCB制板腐蝕設(shè)備、雕刻機、裁板機、微型高速電鉆等。將實訓(xùn)平臺中的實驗室模擬為現(xiàn)代電子產(chǎn)品生產(chǎn)車間，把教學(xué)、實訓(xùn)和生產(chǎn)有機結(jié)合在一起，營造幾近真實的實訓(xùn)環(huán)境[10，11]。

（2）基本技能訓(xùn)練

知識的掌握是一個循序漸進的過程，實習(xí)開始對學(xué)生進行基本知識和基本技能的培訓(xùn)，如安全用電知識、安全操作規(guī)程、常用元器件識別、萬用表使用及元器件檢測、電烙鐵使用及手工焊接方法、絕緣導(dǎo)線加工等進行基本技能的培訓(xùn)，使學(xué)生達到最基本的工程技術(shù)要求。通過這些最基本的技能訓(xùn)練，學(xué)生的基本技能得到提高和掌握，特別是在學(xué)生的自信方面也得到了鍛煉和考驗，并從中感悟到自身價值、自身素質(zhì)以及訓(xùn)練質(zhì)量、實習(xí)安全、技術(shù)等方面的真正含義。

（3）綜合技能訓(xùn)練

工程訓(xùn)練不能停留在簡單的基本技能操作，必須引入綜合訓(xùn)練內(nèi)容，才能體現(xiàn)學(xué)生實踐能力的扎實程度。這一階段的實踐項目包括漆包線焊接立體模型、超外差收音機的裝配與調(diào)試、變光音頻功率放大器的裝調(diào)等，使學(xué)生能夠親自動手完成電子產(chǎn)品整機的焊接、調(diào)試和組裝的一整套工藝流程，其目的是讓學(xué)生了解和掌握實習(xí)產(chǎn)品的基本原理和具體的焊裝工藝。最后從焊接質(zhì)量上、裝配工藝上、完成效果上評價每位同學(xué)的實踐能力。

（4）創(chuàng)新技能訓(xùn)練

加強電子工藝實習(xí)平臺的建設(shè)，充分利用好SMT表面貼裝系統(tǒng)和PCB印刷電路板制作系統(tǒng)，讓其充分發(fā)揮作用。實驗中心自主開發(fā)設(shè)計了單片機最小系統(tǒng)板，主要采用貼片元器件設(shè)計，利用回流焊系統(tǒng)使學(xué)生不僅了解和掌握到什么是SMT及其裝配流程，而且讓每位同學(xué)都親手實踐這一工藝并完成電子產(chǎn)品的制作。錫膏印刷時每位學(xué)生親自動手操作半自動錫膏印刷機，通過鋼網(wǎng)漏印錫膏;貼片工位上每位同學(xué)手工貼片，體驗SMT小型元器件的真實感;學(xué)習(xí)回流焊機的溫區(qū)設(shè)置方法，通過回流焊機自動完成SMT回流焊任務(wù)，達到工程訓(xùn)練的目的。PCB設(shè)計與制作是電類專業(yè)學(xué)生從事電子產(chǎn)品制作中必備的知識，實習(xí)中開設(shè)這個項目，就是要求學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)生產(chǎn)制造中PCB圖的設(shè)計、PCB加工制作流程。項目訓(xùn)練中，要求學(xué)生學(xué)習(xí)EDA專業(yè)軟件，根據(jù)要求獨立繪制電路原理圖，設(shè)計印刷板圖并制作出印制電路板，然后進行電路的裝配、調(diào)試，實現(xiàn)設(shè)計電路的功能。整個過程中，完成從設(shè)計、制板、安裝、調(diào)試的全流程，真正體驗到電子產(chǎn)品設(shè)計制造的各個環(huán)節(jié)?？傊?，通過創(chuàng)新技能訓(xùn)練，增強學(xué)生的自信心和成就感，充分感受現(xiàn)代電子工藝的發(fā)展，達到全面培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的目標[12-13]。

4 結(jié)束語

電子工藝實習(xí)是電類專業(yè)學(xué)生必修的一門實訓(xùn)課程，教學(xué)中積極探索有利于學(xué)生工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實訓(xùn)項目，利用現(xiàn)代的教學(xué)方法、教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的自信心和成就感;引進先進的實訓(xùn)設(shè)備，為學(xué)生搭建高質(zhì)量、與電子技術(shù)發(fā)展接軌的實訓(xùn)平臺;不斷提升教師的工程實踐能力和教學(xué)水平，為教師營造更多學(xué)習(xí)、交流的機會，參加清華等一流高校的工藝實訓(xùn)培訓(xùn)班，掌握新知識、新技術(shù)、新工藝; 不斷優(yōu)化電子工藝實習(xí)環(huán)境，與企業(yè)合作共建實驗室，完善實訓(xùn)平臺建設(shè)，學(xué)生在真實環(huán)境中既能學(xué)習(xí)和實訓(xùn)，又能為企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)人員，充分發(fā)揮實習(xí)平臺在實踐創(chuàng)新、科技創(chuàng)新以及各類實踐活動中的積極作用。

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基金項目：安徽省質(zhì)量工程項目（2019jyxm0361，2019xfxm69， 2018xfsyxm041）;安徽省高?？茖W(xué)研究項目（KJ2020A0630）。

作者簡介：黃雷（1976-），男，安徽宿州人，本科，助理實驗師，主要從事電子技術(shù)研究工作.

通信作者：姚有峰（1960-），男，安徽六安市人，本科，高級實驗師，主要從事單片機技術(shù)研究工作，E- mail：1350002627@qq.com，TEL：13856440949.