高家利 賴家美 汪科

摘? 要? 針對傳統(tǒng)電子技能訓(xùn)練課程教學(xué)手段單一、教學(xué)內(nèi)容與社會需求脫節(jié)等問題，設(shè)計虛實結(jié)合多層遞進的實踐教學(xué)體系。該體系將虛擬實驗平臺與基于電子實訓(xùn)綜合平臺的實物實驗相結(jié)合，實踐結(jié)果表明，這種虛實結(jié)合、多層遞進、優(yōu)勢互補的實踐教學(xué)體系可以拓寬實訓(xùn)教學(xué)的時空限制，激發(fā)學(xué)生進行自主性、探究性、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生就業(yè)競爭力，滿足新工科背景下對高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

關(guān)鍵詞? 新工科；電子技能訓(xùn)練；云實驗平臺；實訓(xùn)

中圖分類號：G642.44? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）24-0154-03

0? 引言

電子技能訓(xùn)練課程是一門圍繞電子技術(shù)實踐知識和實踐技能兩個核心進行教學(xué)的實踐類課程[1-4]。根據(jù)教育部對大學(xué)本科生基本素養(yǎng)的要求，全國大部分高校開展了類似的電子技術(shù)實踐類課程[5-8]。重慶理工大學(xué)電子技能訓(xùn)練課程開設(shè)較早，目前已有20年的歷史，主要授課對象為大部分工科專業(yè)和部分文科專業(yè)的本科生，每學(xué)年近3 000人，覆蓋專業(yè)數(shù)較廣，受益學(xué)生較多。

國家新工科建設(shè)規(guī)劃、高校工程教育改革和重慶市建設(shè)國家重要現(xiàn)代制造業(yè)基地規(guī)劃的出臺，對大學(xué)本科生的綜合素質(zhì)提出新的要求，為高校人才培養(yǎng)指出新的目標(biāo)方向。因此，在新工科背景下，電子技能訓(xùn)練課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式改革勢在必行，只有這樣才能培養(yǎng)出符合區(qū)域發(fā)展需求的高素質(zhì)工科類應(yīng)用型人才?；诖?，對電子技能訓(xùn)練課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進行全方位改革與創(chuàng)新，預(yù)設(shè)符合新工科背景下實踐教學(xué)改革要求的教學(xué)目標(biāo)，并進行試點教學(xué)實踐。

1? 電子技能訓(xùn)練課程改革的必要性

傳統(tǒng)電子技能訓(xùn)練課程主要包括手工焊接技術(shù)講解及訓(xùn)練、常用電子元器件識別、常用儀器儀表使用、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試、PCB設(shè)計與制作、機電控制電路實訓(xùn)等內(nèi)容[9]。在教學(xué)模式上，一般采取教師課堂講解，學(xué)生按照實習(xí)指導(dǎo)書進行實踐操作的方式開展[10]。這種自上而下的灌輸式教學(xué)方式單一，教學(xué)形式古板，學(xué)生學(xué)習(xí)過程比較被動，無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)興趣，受課程時間限制，教學(xué)內(nèi)容拓展困難，教學(xué)效果較差[11]。

顯然，上述傳統(tǒng)的電子技能訓(xùn)練課程無法滿足新工科背景下企業(yè)對高校人才培養(yǎng)的實際要求，因此亟須對現(xiàn)有的課程進行改革和實踐。新工科教育改革的重要目標(biāo)是培養(yǎng)符合企業(yè)要求的、具有較強學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)“即插即用”型人才。要想達到這一教學(xué)目標(biāo)，高校實訓(xùn)類課程責(zé)無旁貸，該類課程承擔(dān)著銜接高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和企業(yè)實際需求的重要任務(wù)，因為實訓(xùn)課程是鏈接理論和實踐的橋梁。因此，實訓(xùn)類課程的目標(biāo)設(shè)定和教學(xué)內(nèi)容安排要時刻注意避免出現(xiàn)高校人才培養(yǎng)與企業(yè)實際需求嚴(yán)重脫節(jié)的問題。

項目組電子技能訓(xùn)練課程采取以能力培養(yǎng)為核心目標(biāo)的“頂層設(shè)計，整體布局，虛實結(jié)合”的教學(xué)改革理念，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進行全新布局，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，借助技術(shù)的力量為教育服務(wù)。

2? 虛實結(jié)合多層遞進教學(xué)模式設(shè)計

電子技能訓(xùn)練的教學(xué)時間是有限的（一般為16學(xué)時），實訓(xùn)場地和實訓(xùn)設(shè)備等硬件條件也是固定的。為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識和主動學(xué)習(xí)的積極性，必須對現(xiàn)有教學(xué)模式進行時空上的拓展，以期融入更多的教學(xué)內(nèi)容。因此，課程的教學(xué)模式改革基于虛實結(jié)合、優(yōu)勢互補的教學(xué)理念設(shè)計。

建立電子技能訓(xùn)練云實驗平臺，讓學(xué)生充分利用課下時間，借助云實驗平臺上豐富的教學(xué)資源，開展電子技術(shù)實踐理論知識的學(xué)習(xí)、虛擬儀器儀表的使用、常用電子元器件的識別與測量、電路原理圖設(shè)計與仿真、PCB線路圖設(shè)計等。平臺具有互動功能，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)過程中與教師和同學(xué)交流互動，提高學(xué)習(xí)效率。實訓(xùn)的大部分教學(xué)內(nèi)容在線上進行，學(xué)生在云實驗平臺完成規(guī)定的學(xué)習(xí)內(nèi)容，經(jīng)初步考核合格后，才有資格依次預(yù)約實訓(xùn)場地進行實物訓(xùn)練，包括THT與SMT焊接技能訓(xùn)練、PCB實物電路板制作、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試。這種線上線下虛實結(jié)合的實訓(xùn)模式可以拓寬教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生自主安排學(xué)習(xí)時間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。同時，這種線上線下虛實結(jié)合的實訓(xùn)模式可以極大提高線下實訓(xùn)設(shè)備的利用效率，解決實訓(xùn)設(shè)備短缺和實訓(xùn)耗材費用大等問題。

上述教學(xué)模式中，云實驗平臺建設(shè)至關(guān)重要。近年來引進的實訓(xùn)設(shè)備均要求廠家提供配套的虛擬仿真模型，或互聯(lián)網(wǎng)虛擬實驗訪問接口，鼓勵教師制作豐富的多媒體教學(xué)資源，包括課程PPT、虛擬軟件使用教程、詳細的電路設(shè)計案例等。與線下實踐教學(xué)體系有機融合，經(jīng)過不斷補充完善，逐漸形成圖1所示虛實結(jié)合多層遞進的電子技能實踐教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容分為認知實驗、基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗四個層次，虛擬實驗技術(shù)和云技術(shù)貫穿其中。

1）認知實驗工程認知，以圖片展示、多媒體演示、現(xiàn)場參觀為主。讓學(xué)生基本了解電子技術(shù)發(fā)展史、電子產(chǎn)品制造過程、常用電子元器件、電子制作工藝流程發(fā)展史、安全操作規(guī)程、工程管理等。該層面面向大一學(xué)生，旨在普及電子產(chǎn)品基本知識，初步建立工程概念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和好奇心。

2）基礎(chǔ)訓(xùn)練，包括儀器儀表使用、電子元器件識別和檢測、手工焊接技術(shù)、SMT焊接技術(shù)、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試等教學(xué)模塊。以實踐操作為主，同時融入一定的工程管理、成本分析等內(nèi)容。該層面面向大二、大三學(xué)生，讓學(xué)生通過動手操作安裝實用小的電子產(chǎn)品，掌握電子實踐的操作技能和電子實踐基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)工程實踐能力。

3）綜合和創(chuàng)新訓(xùn)練，全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力，面向全校不同年級、不同專業(yè)學(xué)生。讓學(xué)生利用課余時間參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科技創(chuàng)新活動、學(xué)科競賽等，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

3? 電子技能訓(xùn)練內(nèi)容改革

為了避免學(xué)生在學(xué)校所學(xué)的技術(shù)與企業(yè)使用的主流技術(shù)脫節(jié)，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上充分調(diào)研當(dāng)前電子產(chǎn)品制造工藝，了解電子制造技術(shù)發(fā)展趨勢。例如：在電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要通過電子產(chǎn)品的安裝，讓學(xué)生了解和認識常用元器件及其功能，掌握電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和流程；在調(diào)試部分，訓(xùn)練學(xué)生使用儀器儀表的能力以及判斷故障點并解決問題的能力。通過綜合且靈活的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置，培訓(xùn)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，從而有效提高學(xué)生電子實踐的綜合水平。

電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試模塊的改革首先體現(xiàn)在電子產(chǎn)品的選擇上，選擇學(xué)生日常生活中能夠使用到的電子產(chǎn)品，比如充電寶、藍牙小音箱、MP3音樂播放器、英語四六級考試用調(diào)頻接收機等。實訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)生可以帶走自己親手制作的獨一無二的產(chǎn)品并在日常生活使用，這對他們來說是非常有意義的，可以進一步激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興

趣。其次體現(xiàn)在安裝制造環(huán)節(jié)。充分調(diào)研當(dāng)前企業(yè)使用的主流制造工藝，最后決定使用企業(yè)普遍使用的錫膏工藝和紅膠工藝取代傳統(tǒng)手工烙鐵焊接，采購相關(guān)的教學(xué)儀器和設(shè)備，使用印刷機刮錫膏或紅膠、小型貼片機貼片，利用小型回流爐或浸錫焊接，AOI在線檢查焊點，做到與企業(yè)工藝流程相同。這樣一來，學(xué)生在進入企業(yè)后將大大縮減適應(yīng)期，更快地融入企業(yè)，提高就業(yè)競爭力，也為企業(yè)節(jié)約大量人員培養(yǎng)資源。

PCB電路板設(shè)計與制造模塊的改革鼓勵學(xué)生選擇自己感興趣的電子線路原理圖，鼓勵學(xué)生選擇使用國產(chǎn)立創(chuàng)EDA軟件取代國外的Altium Design等設(shè)計軟件，以免受到國外專業(yè)軟件對我國的牽制。立創(chuàng)EDA軟件網(wǎng)絡(luò)功能強大，無須下載，可以在線畫圖布線，在線獲取、分享原理圖庫文件和封裝，具有互動功能，已成為我國PCB設(shè)計行業(yè)主流軟件。PCB制造工藝同樣參考企業(yè)主流工藝設(shè)計，采購全自動油墨印刷機、自動曝光機、噴淋顯影機和噴淋腐蝕機等設(shè)備，使用干膜或濕膜工藝進行化學(xué)制板，學(xué)生制作的實驗作品與企業(yè)小批量打板的樣品質(zhì)量相同。

通過電子技能訓(xùn)練課程，學(xué)生可以掌握電子實踐操作的基本技能和電子實踐的基礎(chǔ)知識，主要包括手工焊接技術(shù)、SMT焊接技術(shù)、元器件識別和檢測、萬用表示波器等儀器儀表使用、電子線路設(shè)計和仿真、PCB線路板設(shè)計與制作。掌握這些知識和技能，將在之后的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中發(fā)揮重要作用，也使得學(xué)生在未來的就業(yè)競爭中具有較強的專業(yè)自信和較高的就業(yè)競爭力，契合新工科背景下對高校培養(yǎng)學(xué)生的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。

4? 教學(xué)實踐及效果分析

這種虛實結(jié)合、采用企業(yè)主流工藝的實訓(xùn)教學(xué)模式不僅可以有效緩解學(xué)生實踐訓(xùn)練平臺短缺、實習(xí)時間不足、實訓(xùn)內(nèi)容和工藝落后、學(xué)校人才培養(yǎng)與社會實際需求脫節(jié)等問題，還可以有效提高學(xué)生的專業(yè)熱情和學(xué)習(xí)熱情，提升專業(yè)自信，從而有效提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力和社會競爭力。目前，重慶理工大學(xué)電子技能訓(xùn)練課程改革后，已進行三個學(xué)年的試點教學(xué)，從教學(xué)效果看，由于實訓(xùn)過程中學(xué)生接觸到的都是當(dāng)前企業(yè)正在使用的技術(shù)和工藝，可以縮短學(xué)生工作后的磨合期，降低企業(yè)用人成本，受到企業(yè)的普遍歡迎。同時，學(xué)生在學(xué)校實踐學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)了較高的實踐創(chuàng)新能力和綜合實踐素質(zhì)，為在企業(yè)的快速成長奠定堅實的基礎(chǔ)。

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*項目來源：重慶市高等教育教學(xué)改革研究項目“新工科背景下的電子技能訓(xùn)練課程教學(xué)改革與實踐”（項目編號：213254）；重慶市高等教育教學(xué)改革研究重大項目“互聯(lián)網(wǎng)背景下基于OBE的工程訓(xùn)練教學(xué)模式改革與信息化平臺建設(shè)”（項目編號：201011）。

作者：高家利，重慶理工大學(xué)工程訓(xùn)練與經(jīng)管實驗中心，高級工程師，主要研究方向為電子技術(shù)及實踐教學(xué)；賴家美，重慶理工大學(xué)國有資產(chǎn)管理處，講師，研究方向為實驗安全與管理；汪科，重慶理工大學(xué)工程訓(xùn)練與經(jīng)管實驗中心，高級工程師，主要研究方向為電子實踐教學(xué)（400054）。