面向新工科的電子工藝實習教學改革研究

摘" 要 電子工藝實習課程是針對電子信息工程等電類工科專業學生所開設的一門重要的實踐課程，能夠培養學生對電子元器件的識別、對PCB的設計制作以及電子電路安裝及分析調試的一些綜合能力。針對目前電子工藝實習課程存在的問題，提出幾項改進措施，以便適應新工科的培養目標，提高本科學生電子工藝實踐能力，培養學生的創新思維。

關鍵詞 新工科；電子工藝實習；虛擬仿真教學；PCB；實驗室

中圖分類號：G642.44" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）23-0126-03

0" 引言

新工科建設要求高校培養出實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才。因此，提高實踐教學的質量與水平成為培養符合社會需求的新工科人才的重要途徑。電子工藝實習課程是針對電子信息工程、通信工程、電氣工程及其自動化等電類工科專業學生所開設的一門實踐課程，課程的開設目標主要是培養學生的電子元器件識別能力、電路分析測試能力、PCB（Printed Circuit Board，印制電路板）設計制作能力、電子儀器儀表使用能力。通過完成電子工藝實習課程，不但能夠提高學生制版、手工錫焊操作等動手能力，而且可以提高學生安裝、調試電子電路的綜合能力。可見，電子工藝實習這門課程是一門重要的實踐類課程，對電類工科學生實踐能力的培養非常有幫助。但是，目前傳統的電子工藝實習設備陳舊[1]，技術也相對落后，難以適應新工科的培養要求。為了更好地實現新工科學生培養的目標，非常有必要做好電子工藝實習課程的教學改革。

1" 電子工藝實習面臨的問題

1.1" 設備陳舊，采用技術不夠先進

目前，大多數高校的電子工藝實習課程主要是完成基本電路PCB的制作，如萬用表、搶答器、計數器等一些小電路的PCB制作及安裝調試。由于這是一門傳統課程，學校使用的設備大多已經使用很多年，比較陳舊，尤其是PCB制作過程中線路圖轉印、腐蝕、鉆孔等幾個主要環節，采用的工藝技術相對現代電子先進制造技術而言，確實比較落后，制作出的電路板粗糙、精度低、故障隱患多。而且這種工藝流程只能做簡單的單面PCB，學生在學習過程中無法接觸到PCB制作的新工藝、新儀器、新設備。這樣的教學現狀不利于提高學生的學習興趣和教學質量，也無法很好地實現新工科的培養目標。

1.2" 注重動手能力培養，忽略了綜合創新能力

目前，電子工藝實習課程多數是完成一個小電子作品的制作、安裝和調試，這些作品的電子元件一般會以套件的形式采購，電路是提前設計好的，學生僅僅需要按照電路圖自己動手制作PCB、焊接元件、組裝電路、調試功能。在這個過程中雖然可以很好地訓練學生的實際動手能力，但是由于制作電路是提前設計好的，不利于培養學生綜合運用所學知識主動設計創新的思維能力。

由于電子工藝實習課程是單獨的一門實踐課程，不同于課內實驗，獨立于理論課程之外，學生在理論課上學到的知識還需要啟發、引導、消化、整理，才有可能運用到本實習課程中，這是比較難的。在平時的理論教學中，學生雖然已經學習了電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術等各門課程，但是各門課程的教師都是以自己課程的知識點為主體來完成大綱要求的教學內容，各科的內容相對獨立[2]。一般的學生很難靈活地將各門課程的知識點串聯消化，以至于學生的知識相對碎片化，缺乏將各門課程的知識聯系起來，從而建立系統性認識和分析解決問題的能力。

1.3" 考核形式注重結果，輕視了過程

由于電子工藝實習課程最終是要做出一個小的電子作品，因此，大多數教師最終評定成績的時候，基本上以作品功能是否實現為主要依據，忽略了分析電路、檢測電路等過程中的細節工作。這會導致部分學生認為只要最后的結果出來就行，忽視了制作過程中鉆研精神的養成，只是單純地簡單照做、依葫蘆畫瓢，甚至出現一些讓同學幫忙焊接的情況。這種形式下的考核不僅無法反映學生的動手能力，而且會助長個別人的投機心態。

2" 改革措施

2.1" 更新設備，改進技術

“工欲善其事，必先利其器。”要想實現新工科的培養目標，首先要有先進的設備，以便跟得上目前的先進技術發展水平[3]。為了建設“雙一流”高校，寧夏大學對實踐教學投入很多資金。借此機會，學校電子工藝實驗室對原來較為簡單、落后的THT單面PCB制作工藝流程進行升級改造，這樣就可以改進以往較為落后的PCB制作工藝。

2017年，學校采購一批新設備，購置新的磨板機、數控PCB鉆孔機、平面焊機、回流焊機、真空雙面曝光機等十余種PCB設計制作的專用設備，以及電子工藝專用檢測儀器儀表。其中，數控PCB鉆孔機如圖1所示，真空雙面曝光機如圖2所示。這次更新之后，電子工藝實習課程可以分階段實現THT（Through Hole Technology，通孔插裝技術）單面PCB制作、THT與SMT（Surface Mount Tech-nology，表面貼裝技術）混合單面PCB制作、THT與SMT混合雙面PCB制作，讓學生接觸到較為先進的現代電子工藝PCB制作技術，真正實現校企無縫鏈接的實踐能力培養，提高本科學生電子工藝實訓實踐能力和水平。通過學習雙面板過孔、回流焊、絲印、平面焊等新型PCB制作工藝技術，最大限度地激發學生的學習興趣，為學生今后順利走上工作崗位打下堅實的實踐基礎。

2.2" 不斷提高教師素質和知識水平

“學高為師，身正為范。”實驗教師要不斷學習新知識、熟悉新設備，這樣才能將先進的工藝技術介紹給學生，才能更好地指導學生完成自己的電子作品。針對電子工藝實習課程教學特點，實訓組教師通過自主學習、定期組織討論、參加相關教改學術會議、向設備廠商派來的工程師學習、與兄弟院校相關課程教師交流等方式，結合現有的新實驗設備，設計一套完整的單雙面PCB制作的工藝流程，制定了采用THT、SMT完成元器件焊接的實訓教學方案，修訂了電子工藝實訓指導書。這樣一來，學生通過電子工藝實習課程對新設備、新工藝進行學習，自己動手完成高精度要求的、較為復雜的、單雙面PCB產品的設計與制作，很好地提高了實際動手能力。同時，電子工藝實習課實驗教師逐步提高了素質和教學水平。

另外，一堂好的實踐課既要動手，也要動腦，在這一過程中也是非常適合進行思政教育的。在實驗中，為了得到一個正確的實驗結果，通常要進行多次實驗。因此，實驗教師可以借助課上某個實踐環節展開思政教育，培養學生對待科學的認真態度，培養學生對待實驗結果實事求是的客觀態度，以及培養學生為追求正確結果反復試驗的工匠精神。

2.3" 虛實結合，增強教學效果

2017年，學校在采購硬件設備的同時，采購了一套虛擬仿真教學軟件電子SMT虛擬制造教學系統SMT-VM2015。該系統在電子SMT產品的設計和制造“孤島”間建立聯系，將PCB設計、SMT生產工藝設計、關鍵SMT設備編程、加工過程可視化模擬仿真和可制造性評價集成，模擬實現電子產品的設計和制造。該軟件可以根據學生設計的電路PCB圖，模擬PCB的SMT制造過程，使學生了解和掌握現代先進電子大生產技術，徹底改變了傳統的一把烙鐵學電子的局面。通過仿真實驗，可以讓學生掌握SMT組裝技術，了解世界著名公司SMT關鍵設備的使用，使學生畢業后能很快上手工作。電子工藝實習課程采用該軟件，通過虛實結合的教學形式激發學生的學習興趣，增強了教學效果，有利于提高學生的實踐能力和創新能力。

2.4" 改變考核方法，注重實踐過程

結合電子工藝實訓教學特點，制定過程化考核方法，把整個課程按制作過程分成PCB設計、制作、安裝、焊接、測試、故障分析等環節，每一個環節都量化到考核指標中，認真監督學生完成每一個環節，真正將動手能力的培養落到實處。學生在不同的制作環節可能會遇到各種各樣的問題，比如蝕刻覆銅板的時候液體溫度過低，曝光的時候時間長度不夠，等等，這些都會影響到制作結果。要讓學生了解實驗過程中每個環節的不足之處，理解造成不足的原因和工作原理，引導學生去解決問題。這樣，學生經過一個完整的制作過程，就會進一步加深實驗實訓的印象，真正掌握工藝制作的要求。

2.5" 實驗室開放管理，給學生創新能力提升營造空間

電子工藝實習課程課時安排通常為一周時間。學生因學習能力不同，完成任務的快慢也不同；并且學生由于興趣高低不同，對自己作品完美程度的要求也不同。為了滿足不同學生的學習需求，將工匠精神培養融入教學中，對實驗室進行開放管理，安排值班教師負責，在保證安全使用的前提下，給那些有學習能力和學習興趣的學生創造良好的學習條件。這樣就有利于那些學有余力的學生充分發揮學習主動性，提升探究能力，培養創新思維能力。

3" 結束語

綜上所述，為了適應新工科的培養要求，傳統的電子工藝實習課程必須在教學內容和教學方式上進行改革。本文所述的改革措施已經在寧夏大學電子工藝實習課程中進行嘗試，學校目前已經為電工電子實驗中心電子實訓與創新實驗室投資88萬余元，對電子工藝實習課程的軟硬件設施做了升級換代，更新了原有的硬件設備，配備了仿真實訓軟件，為提高電子工藝實習課程的教學質量奠定了堅實的軟硬件基礎。此次電子工藝實習課程的改革取得良好的效果。

參考文獻

[1]匡軍，張惠莉，員玉良，等.電子工藝實習教學改革探索[J].中國教育技術裝備，2020（7）：82-83.

[2]唐巖.基于電子技術課程的“跨層式”實踐教學模式研究[J].教育教學論壇，2019（46）：222-223.

[3]閆紅超，張震強，任喜偉.工程教育專業認證背景下的電子工藝實習教學基地建設[J].西部素質教育，2019，5（21）：189，191.

*項目來源：寧夏大學本科教學工程項目資助“電子工藝實訓課程教學的改革與實踐”（基金編號：NXDXJG202018）。

作者：藺金元，寧夏大學，教授，研究方向為檢測技術與自動化裝置；王學忠，寧夏大學，高級工程師，研究方向為電子技術；周虎，寧夏大學，初級工程師，研究方向為應用電子技術；趙國榮，寧夏大學，助教，研究方向為電子與通信技術；王鵬珍，寧夏大學，助教，研究方向為電路與系統（750021）。