自制實驗電路板在實踐教學中的優勢

尹建媛++覃啟錦++陳韶飛

摘 要：自制實驗設備模塊是高等院校實驗室建設可持續發展的重要內容之一。根據高校實驗室設備投入的現狀和生產廠家設備存在的缺點，以作者自制實驗電路板的實踐為例，進行分析和具體論述自制實驗電路板在實踐教學中的一系列優勢。

關鍵詞：自制實驗電路板 實踐教學 優勢

中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（a）-0134-02

The advantages of Self-made Experimental Circuit Board in Practical Teaching

Yin Jianyuan Qin Qijin Chen Shaofei

（1.Engineering Training Center， Guangxi University of Science and Technology ，Liuzhuo Guangxi， 545006， China）

Abstract：According to the present situation of university laboratory equipment investment and the existing of the production equipments， self-made experimental circuit board made by the authors are taken as an example， the advantages of the self-made experimental circuit board in practical teaching are analyzed in details.

Key Words：Self-made experimental circuit board； Practical teaching； Advantage

緊跟科技快速發展的步伐，高校越來越重視實踐教學，實驗室的投資管理經費逐年增加，耗材的種類和數量也逐漸增加。設備是實驗室的重要組成部分，是運行學校的重要條件之一，也是培訓人才一個不可或缺的工具[1]。隨著設備使用年限增加，維修維護頻繁，維修維護費用提高，設備的利用率降低等問題嚴重的影響了實驗教學，但學校投入經費不足而得不到及時更新。下面作者結合多年在實驗室工作的經驗，根據學校電子技術實驗室儀器設備投入情況以及現有設備存在的缺陷，提出了自制實驗電路板。從已經制作的電路板投入使用情況來看，深受廣大師生喜愛，彌補了現有設備的不足。

1 自制實驗電路板的必要性

國內外許多學者對自制設備在高校實踐教學中的作用早有探索。這些探索非常有益，但自制設備如何更好地促進高校實驗教學改革還需進一步探討。作者以自身工作的電子技術實驗室為例分析設備投入現狀和現有設備的不足，提出了自制實驗電路板。自制實驗電路板因其開發周期短費用低等特點可以依據學校實驗室設備而制定，促進了實驗教學儀器的改革，符合高校辦學的具體要求。自制實驗電路板也是教學實驗室人員參與學校研究項目形式的基礎[2]。

1.1 校內電子技術實驗室設備投入現狀

2004年以前，廣西科技大學（原廣西工學院）數字電子技術實驗室是數字電路實驗箱，該實驗箱可充分滿足高校電類專業數字電路課程的實驗教學要求，具有實驗內容豐富，結構設計靈活，實踐性強，可完成可編程邏輯器件實驗等優點。但在教學中發現實驗箱存在設計上的固有不足，如不能做A/D，D/A實驗。且實驗箱體積小，容納內容多，學生實驗時連接線路多感覺眼花繚亂。2005年，恰逢學校教學水平評估，硬件設施的購置淘汰了先前的實驗箱，購買了50套天煌教儀的電子學綜合實驗裝置。實驗裝置主體結構還能使用，但部分利用率高使用頻繁的模塊老化嚴重，在實驗過程中故障率過高，已不利于教學的正常開展，在使用和功能上也遠遠滿足不了教學實驗的需求。電工電子教學實習部，肩負著全校電工電子類課程的理論課和實驗課教學工作，是全校電工電子實訓基地，使用率高，維修頻繁，投入新設備迫在眉睫。然而，學校主管部門在基礎實驗室投資的短缺，再加上學校本身籌集資金的能力不強，導致實驗室建設和管理受到融資約束。據統計，高校實驗室建設基金的投資遠遠低于實際需求。即使有資金，在使用中也有不合理的現象[3-4]。因此，實驗室人員在已有的設備上自制研發實驗模塊和獨立儀器等增添實驗室儀器是有必要的。

1.2 現有設備存在的缺陷

數字電路實驗以集成電路應用和設計為主，使用集成芯片器件種類多，工科學校基礎課程面廣，學生實驗人次多，實驗臺上的集成插座不能滿足學生每天實驗使用的器件，由此以來，實驗管理員或學生須把原有的集成芯片拔下來換上其它器件。器件在使用幾次之后表面的型號會模糊不清，會導致學生亂放，亂用的現象。實驗過程中出現芯片損壞，芯片型號用錯等，學生不能正確判斷只能頻繁更換芯片，原有的芯片隨便丟棄在桌面或抽屜，少數放回器件盒的也是錯亂放置。這樣，數字電子技術實驗室的集成芯片管理一直混亂，一直是教師和學生頭疼的事情。而且整體設備在使用數年之后開始老化，插孔彈力不足因而引起接觸不良頻繁發生，給學生實驗造成影響。學校在設備的投入力度跟不上設備的陳舊老化，因此在現有設備基礎上自制實驗電路板促使教學順利開展是有必要的。

2 自制實驗電路板的制作過程

2.1 自制實驗電路板的可行度

基于前述所列現有設備的缺陷，作者和其他實驗人員萌發自制實驗電路板已經很久。在向中心領導提出意向后，得到領導的大力支持。自制實驗電路板切實可行。且對于自制實驗電路板，設計和制作人員在各個環節更全面了解。如果發生故障，將能夠快速找到原因并排除[5]。

2.2 自制實驗電路板的經費申請

在確定自制實驗電路板后，以書面形式向國資處寫出申請報告。申請報告包括申請原因、自制實驗電路板的用途、實施進度表、經費明細預算表[5]。

2.3 自制實驗電路板的制作

實驗人員在原有電路板的基礎上進行改進后設計電路和PCB圖。經幾位實驗老師檢查無誤后交付廠家打樣。然后對樣品進行焊接調試，確保無誤后交付廠家批量制作。在電工實習中，組織學生裝配螺釘螺帽等，在電子實習中組織焊接優異的學生進行電路板的焊接。焊接完成后即可投入使用。

3 自制實驗電路板的投入優勢

自制實驗電路板投入使用后效果顯著：

（1）實驗室環境的改善。學生課堂上原來難以辨認集成芯片的名稱，集成芯片雜亂成堆，難于辨認的現象得以解決。

（2）實驗管理人員工作簡化。一是課前準備工作得以簡化。原來教師連上兩個實驗項目，整套機臺上的集成電路底座不夠使用，管理人員課間要忙于更換；二是便于維修。

（3）自制實驗電路板具有經濟性。完成一塊電路板的制作費用只在30元左右，在實驗室資金短缺的情況下，只需再補充獨立的函數信號發生器和穩壓電源，就能順利完成模擬電子技術實驗和數字電子技術實驗兩門課程教學大綱開出的實驗。本該淘汰的設備，由于自制實驗電路板的補充，因此緩解了設備的重新購入，節約了大量資金。

（4）自制實驗電路板加強了實驗人員的教學實踐能力的培養。電路板的PCB圖繪制、調試檢測都是由工程訓練中心電工電子實習教學部的實驗教師共同完成，這些教師具有多年的工作經驗和實踐經驗。并且在實驗教學中，教師可以非常清楚地解釋實驗操作和快速故障維修[6]，而這部分是外購實驗設備無法提供的。

（5）自制實驗電路板具有更大的靈活性，并與教學要求緊密相連。自制項目緊密結合課程教學大綱，使其更可行，更合理。這種電路特性也更靈活，適用范圍更廣[6-7]。

4 結語

自制實驗電路板在實踐教學中的促進作用已毋庸置疑。自制實驗電路板既鍛煉了教師的業務能力，又解決了實驗室建設的難題，同時為學校節省大量資金。今后，實驗室老師應在自制設備上下功夫，同時，也應多渠道解決自制設備的經費問題，不能只依附于學校撥款。

參考文獻

[1] 周孝瓊，陳小紅，丁力.做好高校實驗室儀器設備管理 提高設備利用率[J].福建師大福清分校學報，2014（5）：80-83.

[2] 李振鍵，席巧娟，蘇家芬，等.開展自制（改制）教學儀器設備，提高實驗室綜合效益[J].實驗技術與管理，1999（3）：115-117.

[3] 韓冰.高校實驗室現狀分析與解決對策[J].中國現代教育裝備，2013（1）：22-23.

[4] 吳玉劍，焦宇，汪金輝，等.高校實驗室現狀分析及發展探討[J].實驗室研究與探索，2014，33（10）：239-241.

[5] 宋陽.自制實驗設備，加快實驗室建設[J].考試周刊，2013（66）：155.

[6] 王春英，張宏國，楊慧晶.自制設備在軟件學院實驗教學中的探索與實踐[J].科技與管理，2015，17（2）：65-69.

[7] 湯宏群，蘇廣才，陸際春，等.自制實驗設備對提升原始創新能力的作用[J].教育教學論壇，2014（7）：281-282.