高家利 賴(lài)家美 汪科

摘? 要? 針對(duì)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(huì)需求脫節(jié)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)虛實(shí)結(jié)合多層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)體系。該體系將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與基于電子實(shí)訓(xùn)綜合平臺(tái)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)踐結(jié)果表明，這種虛實(shí)結(jié)合、多層遞進(jìn)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的實(shí)踐教學(xué)體系可以拓寬實(shí)訓(xùn)教學(xué)的時(shí)空限制，激發(fā)學(xué)生進(jìn)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(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，滿(mǎn)足新工科背景下對(duì)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)；實(shí)訓(xùn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.44? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）24-0154-03

0? 引言

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

國(guó)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(guó)家重要現(xiàn)代制造業(yè)基地規(guī)劃的出臺(tái)，對(duì)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(shì)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(lèi)應(yīng)用型人才。基于此，對(duì)電子技能訓(xùn)練課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行全方位改革與創(chuàng)新，預(yù)設(shè)符合新工科背景下實(shí)踐教學(xué)改革要求的教學(xué)目標(biāo)，并進(jìn)行試點(diǎn)教學(xué)實(shí)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(shí)別、常用儀器儀表使用、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試、PCB設(shè)計(jì)與制作、機(jī)電控制電路實(shí)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(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行實(shí)踐操作的方式開(kāi)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(guò)程比較被動(dòng)，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣，受課程時(shí)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(wú)法滿(mǎn)足新工科背景下企業(yè)對(duì)高校人才培養(yǎng)的實(shí)際要求，因此亟須對(duì)現(xiàn)有的課程進(jìn)行改革和實(shí)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(qiáng)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)“即插即用”型人才。要想達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，高校實(shí)訓(xùn)類(lèi)課程責(zé)無(wú)旁貸，該類(lèi)課程承擔(dān)著銜接高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和企業(yè)實(shí)際需求的重要任務(wù)，因?yàn)閷?shí)訓(xùn)課程是鏈接理論和實(shí)踐的橋梁。因此，實(shí)訓(xùn)類(lèi)課程的目標(biāo)設(shè)定和教學(xué)內(nèi)容安排要時(shí)刻注意避免出現(xiàn)高校人才培養(yǎng)與企業(yè)實(shí)際需求嚴(yán)重脫節(jié)的問(wèn)題。

項(xiàng)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(jì)，整體布局，虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)改革理念，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)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(shí)結(jié)合多層遞進(jìn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

電子技能訓(xùn)練的教學(xué)時(shí)間是有限的（一般為16學(xué)時(shí)），實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和實(shí)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(shí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，必須對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式進(jìn)行時(shí)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(shí)結(jié)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的教學(xué)理念設(shè)計(jì)。

建立電子技能訓(xùn)練云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生充分利用課下時(shí)間，借助云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上豐富的教學(xué)資源，開(kāi)展電子技術(shù)實(shí)踐理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、虛擬儀器儀表的使用、常用電子元器件的識(shí)別與測(cè)量、電路原理圖設(shè)計(jì)與仿真、PCB線(xiàn)路圖設(shè)計(jì)等。平臺(tái)具有互動(dòng)功能，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)過(guò)程中與教師和同學(xué)交流互動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效率。實(shí)訓(xùn)的大部分教學(xué)內(nèi)容在線(xiàn)上進(jìn)行，學(xué)生在云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)訓(xùn)場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)物訓(xùn)練，包括THT與SMT焊接技能訓(xùn)練、PCB實(shí)物電路板制作、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試。這種線(xiàn)上線(xiàn)下虛實(shí)結(jié)合的實(shí)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(shí)間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，這種線(xiàn)上線(xiàn)下虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)模式可以極大提高線(xiàn)下實(shí)訓(xùn)設(shè)備的利用效率，解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備短缺和實(shí)訓(xùn)耗材費(fèi)用大等問(wèn)題。

上述教學(xué)模式中，云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)至關(guān)重要。近年來(lái)引進(jìn)的實(shí)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(shí)驗(yàn)訪(fǎng)問(wèn)接口，鼓勵(lì)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(xì)的電路設(shè)計(jì)案例等。與線(xiàn)下實(shí)踐教學(xué)體系有機(jī)融合，經(jīng)過(guò)不斷補(bǔ)充完善，逐漸形成圖1所示虛實(shí)結(jié)合多層遞進(jìn)的電子技能實(shí)踐教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容分為認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)和云技術(shù)貫穿其中。

1）認(rèn)知實(shí)驗(yàn)工程認(rèn)知，以圖片展示、多媒體演示、現(xiàn)場(chǎng)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(guò)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(shí)，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(shí)別和檢測(cè)、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(shí)踐操作為主，同時(shí)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(guò)動(dòng)手操作安裝實(shí)用小的電子產(chǎn)品，掌握電子實(shí)踐的操作技能和電子實(shí)踐基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)工程實(shí)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(jí)、不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生。讓學(xué)生利用課余時(shí)間參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、科技創(chuàng)新活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)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(jì)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(shì)。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(guò)電子產(chǎn)品的安裝，讓學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)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(diǎn)并解決問(wèn)題的能力。通過(guò)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(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而有效提高學(xué)生電子實(shí)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(lán)牙小音箱、MP3音樂(lè)播放器、英語(yǔ)四六級(jí)考試用調(diào)頻接收機(jī)等。實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)生可以帶走自己親手制作的獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品并在日常生活使用，這對(duì)他們來(lái)說(shuō)是非常有意義的，可以進(jìn)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(gòu)相關(guān)的教學(xué)儀器和設(shè)備，使用印刷機(jī)刮錫膏或紅膠、小型貼片機(jī)貼片，利用小型回流爐或浸錫焊接，AOI在線(xiàn)檢查焊點(diǎn)，做到與企業(yè)工藝流程相同。這樣一來(lái)，學(xué)生在進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)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(jì)與制造模塊的改革鼓勵(lì)學(xué)生選擇自己感興趣的電子線(xiàn)路原理圖，鼓勵(lì)學(xué)生選擇使用國(guó)產(chǎn)立創(chuàng)EDA軟件取代國(guó)外的Altium Design等設(shè)計(jì)軟件，以免受到國(guó)外專(zhuān)業(yè)軟件對(duì)我國(guó)的牽制。立創(chuàng)EDA軟件網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，無(wú)須下載，可以在線(xiàn)畫(huà)圖布線(xiàn)，在線(xiàn)獲取、分享原理圖庫(kù)文件和封裝，具有互動(dòng)功能，已成為我國(guó)PCB設(shè)計(jì)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(jì)，采購(gòu)全自動(dòng)油墨印刷機(jī)、自動(dòng)曝光機(jī)、噴淋顯影機(jī)和噴淋腐蝕機(jī)等設(shè)備，使用干膜或濕膜工藝進(jìn)行化學(xué)制板，學(xué)生制作的實(shí)驗(yàn)作品與企業(yè)小批量打板的樣品質(zhì)量相同。

通過(guò)電子技能訓(xùn)練課程，學(xué)生可以掌握電子實(shí)踐操作的基本技能和電子實(shí)踐的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括手工焊接技術(shù)、SMT焊接技術(shù)、元器件識(shí)別和檢測(cè)、萬(wàn)用表示波器等儀器儀表使用、電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)和仿真、PCB線(xiàn)路板設(shè)計(jì)與制作。掌握這些知識(shí)和技能，將在之后的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用，也使得學(xué)生在未來(lái)的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)自信和較高的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，契合新工科背景下對(duì)高校培養(yǎng)學(xué)生的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。

4? 教學(xué)實(shí)踐及效果分析

這種虛實(shí)結(jié)合、采用企業(yè)主流工藝的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式不僅可以有效緩解學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)短缺、實(shí)習(xí)時(shí)間不足、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和工藝落后、學(xué)校人才培養(yǎng)與社會(huì)實(shí)際需求脫節(jié)等問(wèn)題，還可以有效提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)熱情和學(xué)習(xí)熱情，提升專(zhuān)業(yè)自信，從而有效提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，重慶理工大學(xué)電子技能訓(xùn)練課程改革后，已進(jìn)行三個(gè)學(xué)年的試點(diǎn)教學(xué)，從教學(xué)效果看，由于實(shí)訓(xùn)過(guò)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(shí)，學(xué)生在學(xué)校實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)了較高的實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐素質(zhì)，為在企業(yè)的快速成長(zhǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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*項(xiàng)目來(lái)源：重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“新工科背景下的電子技能訓(xùn)練課程教學(xué)改革與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：213254）；重慶市高等教育教學(xué)改革研究重大項(xiàng)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(tái)建設(shè)”（項(xiàng)目編號(hào)：201011）。

作者：高家利，重慶理工大學(xué)工程訓(xùn)練與經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)及實(shí)踐教學(xué)；賴(lài)家美，重慶理工大學(xué)國(guó)有資產(chǎn)管理處，講師，研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)安全與管理；汪科，重慶理工大學(xué)工程訓(xùn)練與經(jīng)管實(shí)驗(yàn)中心，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娮訉?shí)踐教學(xué)（400054）。