“電子產(chǎn)品設(shè)計與制作”課程改革與實踐探索

繆 建 華，楊 華

“電子產(chǎn)品設(shè)計與制作”課程是常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子、電氣自動化、機電一體化、電子信息工程等相關(guān)專業(yè)課程體系中的職業(yè)技能基礎(chǔ)課。該課程教學(xué)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了電工電子相關(guān)知識的基礎(chǔ)上進行的，旨在讓學(xué)生學(xué)會查閱資料，看懂電路原理圖;全面了解產(chǎn)品工藝，并根據(jù)相關(guān)行業(yè)標準、技術(shù)要求完成電子產(chǎn)品的方案設(shè)計;［1］學(xué)習(xí)電子焊接技能，能對元器件進行裝焊;掌握儀器儀表的使用方法，正確對電路進行調(diào)試和檢測;會撰寫工程項目報告，用多媒體等手段進行項目總結(jié)展示。課程改革過程中，通過分析職業(yè)崗位，以實際的電子產(chǎn)品設(shè)計與制作為例，在教學(xué)中模擬真實的企業(yè)環(huán)境，讓學(xué)生了解電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的全過程，縮短了與職業(yè)崗位的對接時間，培養(yǎng)了學(xué)生自主、協(xié)作、創(chuàng)新的學(xué)習(xí)能力。

一、分析職業(yè)崗位

通過對電子相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的調(diào)研和對畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查，根據(jù)長三角地區(qū)電子行業(yè)的發(fā)展情況，深入了解其發(fā)展趨勢，分析人才需求狀況，結(jié)合職業(yè)崗位要求，聘請行業(yè)、企業(yè)專家共同制訂職業(yè)崗位能力培養(yǎng)要求。(1)電子工程師助理。從事元器件測試，電子裝焊，電路調(diào)試，簡單產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)等工作;(2)電子產(chǎn)品裝調(diào)工。從事常用儀器儀表的使用，一般電子產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗等工作;(3)電子產(chǎn)品售后維護。從事運行狀況檢測，故障原因分析，一般電子產(chǎn)品的檢測、維修等工作。

二、確定課程目標

根據(jù)職業(yè)崗位及其能力要求，聘請行業(yè)、企業(yè)專家共同確定課程目標。(1)知識目標。掌握常用電子元器件的識讀、檢測方法;會識讀分析簡單電路原理圖;掌握小型電子產(chǎn)品的檢測方法。(2)能力目標。熟練掌握焊接技術(shù);會檢測常用電子元器件;能按工藝要求裝焊電路;會使用相關(guān)儀器儀表調(diào)試、檢測電路。(3)素質(zhì)目標。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和堅韌不拔的學(xué)習(xí)毅力;培養(yǎng)學(xué)生認真細致的工作態(tài)度和嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度;培養(yǎng)學(xué)生電子設(shè)備裝接工的操作規(guī)范和產(chǎn)品質(zhì)量意識;培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識、團隊協(xié)作意識、文明安全意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。

三、組織課程實施

整個課程實施包括基礎(chǔ)工程項目和拓展工程項目兩部分，基礎(chǔ)工程項目是給定課題，體現(xiàn)了基礎(chǔ)理論知識的實踐應(yīng)用，學(xué)生在課堂上必須完成;拓展工程項目是由學(xué)生個人或小組根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識及個人情況選擇的課題，應(yīng)具有一定的專業(yè)水準、創(chuàng)新意義和適當?shù)纳疃取㈦y度，學(xué)生可利用課余時間在實驗室(或創(chuàng)新社團)完成項目任務(wù)。

課程的教學(xué)組織實施按照電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的實際生產(chǎn)流程設(shè)計，所有的教學(xué)活動都以“工作過程”為主線，通過真實的崗位工作引領(lǐng)學(xué)習(xí)情境設(shè)計，在教學(xué)做一體化的環(huán)境下完成學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生能夠快速適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)需要。在電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的教學(xué)活動中，讓學(xué)生識讀元器件，讀懂原理圖，掌握電子焊接，使用儀器儀表，掌握調(diào)試方法，并學(xué)會撰寫項目報告。

(一)分析設(shè)計電子產(chǎn)品

如果要求高職院校學(xué)生獨立自主設(shè)計一個新的電子產(chǎn)品，則難度較大。因此，教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用，通過一些典型電路的仿真，讓學(xué)生掌握仿真軟件的使用，并通過仿真學(xué)會分析電路的工作原理，以加深對理論知識的理解。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)樣品和電子產(chǎn)品功能要求，設(shè)計簡單的電子產(chǎn)品電路圖。從而使學(xué)生掌握運用仿真軟件(如Multisim、Proteus等)進行電路搭建、仿真測試的方法，并能夠在電子產(chǎn)品設(shè)計、制作、調(diào)試的過程中穿插原理的分析，加深對理論知識的學(xué)習(xí)。

(二)設(shè)計印制電路板

在完成電路圖的設(shè)計后，要進行印制電路板(PCB)的設(shè)計與制作。在印制電路板設(shè)計過程中，元器件布局、線路的走向等直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能。因此，學(xué)生需要了解各種元器件的封裝形式，電路板的布局要求，電源線、接地線的走向等工藝要求。通過該內(nèi)容，使學(xué)生掌握運用電子CAD繪圖軟件(Altium Designer)設(shè)計印制電路板的原則、方法和步驟。

(三)識別檢測電子元器件

正確識別電子元器件并檢測其好壞是電類學(xué)生的一項必備技能。這一環(huán)節(jié)不僅要求學(xué)生能夠正確識別電阻、電容、二極管、三極管等分立元器件并讀出其標稱值，而且還要求他們能夠通過萬用表檢測元器件好壞及三極管的引腳排布等，同時，培養(yǎng)學(xué)生通過相關(guān)資源查閱集成電路資料的方法能力。在這個過程中，一方面，逐步培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識，使其了解規(guī)范化管理、標準化生產(chǎn)的理念;另一方面，要求學(xué)生能夠讀懂裝配工藝卡等文件，按工藝要求對元器件引線進行成型加工，逐步培養(yǎng)其操作規(guī)范、嚴謹細致的工作態(tài)度。

(四)練習(xí)電子焊接

焊接是電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的必要工序，焊接質(zhì)量直接影響電子產(chǎn)品的可靠穩(wěn)定性。因此，掌握焊接技術(shù)與技巧是電類專業(yè)學(xué)生的必備技能。在電子焊接的訓(xùn)練環(huán)節(jié)中，學(xué)生要學(xué)會焊接各種封裝的元器件，并會判斷及解決虛焊、假焊、短接等問題。教師在這一環(huán)節(jié)中，要巡視輔導(dǎo)，及時糾正學(xué)生焊接過程中出現(xiàn)的問題，并進行強化訓(xùn)練，使學(xué)生達到熟能生巧的程度。

(五)組裝調(diào)試電子產(chǎn)品

通過上述幾個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，學(xué)生已具備了電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的基本知識和技能。通過典型電子產(chǎn)品(如串聯(lián)穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表等)的方案設(shè)計、元器件選型、硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計、印制電路板設(shè)計、硬件電路的裝調(diào)、軟件調(diào)試優(yōu)化、測試結(jié)果分析、全套技術(shù)文件編制整理、課程總結(jié)撰寫等完整工作過程的訓(xùn)練，學(xué)生能熟悉電子產(chǎn)品制作的全過程，體會電子產(chǎn)品制作過程中基本知識和技能的重要性。在產(chǎn)品制作過程中，培養(yǎng)了學(xué)生對理論知識的實際應(yīng)用能力以及分析問題、解決問題的能力，使其養(yǎng)成獨立思考的良好習(xí)慣和嚴謹細致的職業(yè)素養(yǎng)。

四、創(chuàng)新教學(xué)模式

(一)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

根據(jù)職業(yè)崗位需求，按照企業(yè)電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的流程與規(guī)范，在教學(xué)做一體化的教學(xué)環(huán)境中模擬電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的情境和崗位角色，采用適合高職院校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)模式——CDIO。CDIO教學(xué)模式以設(shè)計工程項目為導(dǎo)向，以培養(yǎng)工程能力為目標，通過工程項目的構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)知識和技能、職業(yè)規(guī)范和道德、團隊協(xié)作和交流意識、創(chuàng)新思維和能力。［2］基于CDIO教學(xué)模式的學(xué)習(xí)情境見表1。

表1 基于CDIO教學(xué)模式的學(xué)習(xí)情境

(二)采用多元化教學(xué)方法與手段

1.案例教學(xué)。精選實用電子產(chǎn)品，讓學(xué)生掌握元器件的選擇與應(yīng)用，了解先進的技術(shù)知識，培養(yǎng)實際生產(chǎn)過程中電子產(chǎn)品組裝、調(diào)試、檢測、維修等職業(yè)能力。

2.任務(wù)驅(qū)動。采用漸進式的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)查閱相關(guān)資料，確定方案，進行電子產(chǎn)品的設(shè)計、組裝、調(diào)試等，從而培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和綜合素質(zhì)。

3.分組討論。由2～4名學(xué)生分成一組，合作完成任務(wù)，并對結(jié)果進行自評和小組互評，從而培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力和交流溝通能力。

4.現(xiàn)場教學(xué)。在“仿真軟件、電子繪圖軟件的使用”、“萬用表、示波器等常用儀器儀表的使用”、“電路裝焊與調(diào)試”等教學(xué)內(nèi)容中，教師邊講解、邊演示，學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊實踐，采用“做中教、做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)模式，契合了高職院校學(xué)生的認知規(guī)律，提高了教學(xué)效率。此外，在教學(xué)過程中，還采用實物演示、多媒體展示、課程網(wǎng)站等教學(xué)資源，以幫助學(xué)生加深對知識的理解。

5.課內(nèi)外教學(xué)相結(jié)合。結(jié)合典型工程項目，采用開放式教學(xué)理念，讓學(xué)生在課堂上完成基礎(chǔ)工程項目，在課堂外完成拓展工程項目。基礎(chǔ)工程項目是課堂理論知識的轉(zhuǎn)變與內(nèi)化，而拓展工程項目不僅是基礎(chǔ)項目的延伸，更是一種“由小到大、由近到遠”的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。課內(nèi)外實踐相結(jié)合，加深了學(xué)生對知識的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進一步提高了學(xué)生組裝、調(diào)試、檢測、維修等實踐動手能力。

6.分層次教學(xué)。通過基礎(chǔ)工程項目，能夠培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，使其進一步了解崗位能力要求;而通過拓展工程項目，可以讓學(xué)得好、學(xué)得快的學(xué)生能有更高層次的發(fā)展。

7.信息化教學(xué)手段。教師于開課前一周將課程相關(guān)資料(任務(wù)書、元器件資料、軟件操作指南、排故指南等)上傳至課程資源網(wǎng)站，供學(xué)生下載后提前做好相關(guān)準備。在教學(xué)過程中，學(xué)生可以根據(jù)課程網(wǎng)絡(luò)資源對照學(xué)習(xí)，教師則通過現(xiàn)場教學(xué)進行裝焊調(diào)試演示和深化指導(dǎo)，并通過網(wǎng)絡(luò)資源進一步進行原理內(nèi)化。對于在調(diào)試檢測過程中出現(xiàn)的典型故障，學(xué)生可以通過課程網(wǎng)絡(luò)資源了解相應(yīng)的錯誤原因及故障排除方法。在評價總結(jié)過程中，學(xué)生可將自己的作品拍成小視頻上傳至課程網(wǎng)站，然后由學(xué)生互評和教師點評，以促進提高。

(三)多角度課程考核

根據(jù)課程目標中的知識、能力、素質(zhì)三要素設(shè)定考核方式。考核內(nèi)容包括態(tài)度評價、知識評價、技能評價、文明安全等多方面，詳見表2。考核內(nèi)容從簡單到復(fù)雜，并強調(diào)過程性考核和結(jié)果性考核并重，力求通過多個項目的訓(xùn)練，使學(xué)生達到在規(guī)定時間內(nèi)完成小型電子產(chǎn)品設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行過程的要求。

表2 課程考核評價

［1］徐麗萍.《電子產(chǎn)品設(shè)計與制作》綜合實訓(xùn)課程開發(fā)［J］.哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012(1):55-56.

［2］姚慶文，丁輝.高職實施“CDIO”模式的探究［J］.常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011(3):21-25.