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摘要 为了提高对学生设计、实践和创新能力的培养,对电子实习的内容提出一些具体的改进方案,并就如何将电子实习的内容与后续课程联系起来进行探讨。
关键词 电子实习;教学内容;电子产品;改进
中图分类号:G642.44 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)18-0054-03
Some Improvements on Teaching Content of Electronic Practice//Zhao Cheng
Abstract This essay puts forward a series of specific improvement measures on teaching content in the college where the author works, for the purpose of making an improvement on training students’ abilities of designing, practicing and bringing forth new ideas. Moreover, some explorations into the connection between electronic practice and its follow-up subjects in this article has also been made.
Key words electronic practice; teaching content; electronic products; improvements
Author’s address Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing, China 100070
1 教学目的和意义
电子实习是工科院校相关电子专业的重要教学实践环节,是一门理论联系实际,使学生了解电子产品制造过程的实践活动课。通过电子产品设计、焊接、装配、调试、检验过程的实践锻炼,使学生了解电子产品的生产全过程,并初步具备设计、开发电子产品的能力。通过电子实习不仅培养学生的实际动手能力,而且能使学生了解和掌握现代电子产品的先进制造工艺,为其在后续专业课的学习、课程设计、毕业设计以及以后从事实际工作打下良好的实践基础。在电子实习中,学生可以有效地发挥自己的创造性思维,把课本上所学到的知识应用到解决实际问题之中,从而完成由理论知识向实践操作能力的转化,培养学生的实践能力和创新精神,增强学生解决工程实际问题的能力,提高学生的综合素质。
2 教学内容的现状
北京电子科技学院电子实习时间为2周,实习内容主要有:安全用电;电子元器件的认识和测试;焊接练习;印刷线路板的设计;万用表、直流稳压/充电电源和表面贴装SMT调频收音机等产品的装配和调试。
安全用电主要使学生明确安全用电的概念及规程制度,掌握防触电技术,学会使用安全用具,掌握设备安全用电技术,掌握触电急救及其他急救方法,学会分析、处理用电事故等。电子元器件的认识和测试主要是要求学生认识和识别电阻、电容、电感、二极管、三极管和集成芯片等的材料类别、型号、规格、功能、参数和符号,掌握一般元器件的选用原则以及各类型元器件的测试方法。焊接练习主要是让学生在了解焊接机理,熟悉焊接工具、材料、操作步骤和基本原则的基础上,掌握一般的焊接技能,可以实现手工焊接小规模的电子产品。焊接技术影响着电子产品的质量和效果,因此,焊接练习在电子实习中是一个基本功练习,是非常重要的实践基础环节。
印刷线路板的设计也是电子实习中重要内容。印制线路板的设计过程包括用EDA工具软件设计出电路原理图,然后将其转换为印刷线路板PCB版图。由于实习时间较短,教学中要求学生学习EDA工具软件并画出电路原理图。
电子产品有万用表、直流稳压/充电电源和表面贴装SMT调频收音机等产品,学生通过掌握这些产品的基本原理,自己测试元件,进行装配和调试,实现对产品的效果要求。收音机的组装与调试中采用清华大学的SMT实习系统和FM微型收音机。SMT是将片状元器件直接贴装在印制板铜箔上,用再流焊或其他焊接工艺焊接,实现电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本以及生产的自动化。SMT现在已成为现代电子信息产品制造业的核心技术,学生对这项新技术和新工艺兴趣很大。通过对产品的组装与调试,让学生了解并体会电子产品商业化生产的全过程,增强学生的实践动手能力。
3 教学内容的不足
不足之一:电子产品的制作过程应包括电路原理图设计、PCB版图设计和PCB板制作、元器件检测、组件的焊接与安装调试、产品质量检验等,但是由于实习时间较短,制作费用偏高,对于PCB版图设计和PCB板制作还没有引入电子实习教学中,使得学生对电子产品的制作过程没有完整体会。
不足之二:学生体会不到先进的、完整的现代电子工业产品制作的过程。电子实习中一些电子产品的制作只是现代电子工业产品制作过程的缩版,学生不能够体会到大型电子自动化设备流水线式的工作方式。
不足之三:在电子实习中,模仿式训练比重较大,不强调产品的原理和设计,只是按照给定的电路图,把电子产品组装、焊接起来,学生实习过程中对所遇到的问题也不知从何下手,从而导致实习兴趣不高,在实习过程中很被动,不能很好地培养学生的设计、综合和创新能力。另外,有些实习的产品实用性不高,很多学生做完后没有去使用它,产品没有得到很好的再利用。
4 教学内容的改进
改进之一:增加PCB版图设计和PCB板制作的内容。印制线路板的制作是电子实习的一个重要环节,也是电子类专业学生必须具备的基本技能之一。印制线路板图的制作采用相关EDA工具软件进行设计,设计完成后,可采用清华大学生产的“印制板快速制作系统”,由学生进行复印——钻孔——腐蚀等全过程操作,制作出印制线路板,再进一步焊接和安装产品。这样可以让学生体会到电子产品制作的整个过程。
改进之二:通过多媒体介绍电子工艺的发展,包括现有的焊接技术的发展和新的设计方法,展示工厂里的电子产品制作工艺流程;还可以带领学生参观工厂电子产品的制作过程,这样使学生对现代电子工业产品的生产有一个比较完整直观的认识。
改进之三:更新电子产品的内容。为了使学生从电子产品中了解尽可能多的电子相关知识,应该使该电子产品能够涉及更多的技术领域,而且能和后续课程的学习紧密联系起产。让学生查找资料,自主设计、制作电子产品,来形成培养学生创新能力为主的实践教学模式。因此,学校在实习中增加AVR单片机实验板和可编程器件实验板的制作,其设计流程如图1所示。
此实验板具有以下特点:整板采用单面布线,使连接关系简单明了;板上的电容电阻均标识大小,元器件采用分立元件与贴片元件2种封装相结合,便于练习焊接;ATmega16所有的管脚全部通过芯片两侧的插针引出,并且每个管脚都做有标识并引出1个插孔、2个插针,留有电源和地接口插针,便于扩展连接;板上有1个LED测试灯,可通过观察LED是否闪烁判断实验板是否正常工作;留有MAX232串口转换电路,以后调试使用时可再焊接;USB电源供电,可直接从计算机USB口取电;USB下载方式,下载线可直接接计算机USB口使用。实验板将以散件套装的形式提供,学生根据所给的电路图等文档自行焊接实验板,并且提供的ATmega16芯片已经预先烧好测试程序,在焊接完成后插好ATmega16芯片,通过观察测试灯是否正常闪烁便可测试核心板的焊接是否有误。为了简化板面,应用电路没有在其中,也附有扩展板,学生以后可根据应用情况自行设计应用电路。
可编程器件实验板采用的主芯片是EPM1270T144C5N,实验板由主芯片电路、电源电路、JTAG接口电路、复位电路、时钟电路等几部分组成。实验板如图3所示。
此实验板具有以下特点:整板采用双面布线;板上的电容电阻均标识大小,元器件采用分立元件与贴片元件2种封装相结合,便于练习焊接;将EPM1270T144C5N芯片的大部分管脚引出,并且每个管脚都做有标识,其中有84个I/O口可定义,留有电源和地接口插针,便于扩展连接;板上有1个LED下载灯,可通过观察LED是否闪烁判断实验板下载是否正常工作;下载板上包括4个LED数码管、8个发光二极管、8个拨动开关,便于以后的应用。实验板将以散件套装的形式提供,学生根据所给的电路图等文档自行焊接实验板,并且提供测试程序。
这两种实验板空板目前给学生提供,等引进PCB板制作工艺后,准备让学生自行设计制作完成,这样让学生实现整个产品的制作过程。这两种实习产品不仅可以让学生熟悉单片机、EDA等课程的内容,还可以供这些课程的实验、后续的电子设计竞赛、课程设计、毕业设计使用。这些产品体积小,方便携带,可以随时使用,不受实验环境的限制,跟以后课程紧密相连,因此,这样的实习产品学生很喜欢。其制作过程不仅能培养学生设计、综合、创新能力,更能激发其学习和探索知识的兴趣,也能很好地、有效地发挥实习产品的价值。
5 结束语
电子实习不仅培养学生的动手能力,更是通过对产品的设计、制板、焊接和测试等来了解现代工业产品的生产全过程,锻炼学生主动设计、主动探索的精神和创新意识。优化电子实习的内容,使其能和先进技术和后续课程紧密联系起来,为进一步的学习拓宽知识面,打好基础。因此,不断改进和完善电子实习内容才能进一步提高实习教学质量,也有助于培养适合新时代发展需要的高素质专业技术人才。
参考文献
[1]关宗安.电子工艺实习教学内容的研究与改革[J].实验技术与管理,2007,24(7)
[2]沙德亮,等.对电子工艺实习发展的探索[J].教学研究,2008,31(3)
[3]李新超,等.电子实习教学模式的改革探索与实践[J].中国电力教育,2008(20)
[4]郝子强.电工电子实习教学改革探索[J].吉林工商学院学报,2008,24(6)
关键词 电子实习;教学内容;电子产品;改进
中图分类号:G642.44 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)18-0054-03
Some Improvements on Teaching Content of Electronic Practice//Zhao Cheng
Abstract This essay puts forward a series of specific improvement measures on teaching content in the college where the author works, for the purpose of making an improvement on training students’ abilities of designing, practicing and bringing forth new ideas. Moreover, some explorations into the connection between electronic practice and its follow-up subjects in this article has also been made.
Key words electronic practice; teaching content; electronic products; improvements
Author’s address Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing, China 100070
1 教学目的和意义
电子实习是工科院校相关电子专业的重要教学实践环节,是一门理论联系实际,使学生了解电子产品制造过程的实践活动课。通过电子产品设计、焊接、装配、调试、检验过程的实践锻炼,使学生了解电子产品的生产全过程,并初步具备设计、开发电子产品的能力。通过电子实习不仅培养学生的实际动手能力,而且能使学生了解和掌握现代电子产品的先进制造工艺,为其在后续专业课的学习、课程设计、毕业设计以及以后从事实际工作打下良好的实践基础。在电子实习中,学生可以有效地发挥自己的创造性思维,把课本上所学到的知识应用到解决实际问题之中,从而完成由理论知识向实践操作能力的转化,培养学生的实践能力和创新精神,增强学生解决工程实际问题的能力,提高学生的综合素质。
2 教学内容的现状
北京电子科技学院电子实习时间为2周,实习内容主要有:安全用电;电子元器件的认识和测试;焊接练习;印刷线路板的设计;万用表、直流稳压/充电电源和表面贴装SMT调频收音机等产品的装配和调试。
安全用电主要使学生明确安全用电的概念及规程制度,掌握防触电技术,学会使用安全用具,掌握设备安全用电技术,掌握触电急救及其他急救方法,学会分析、处理用电事故等。电子元器件的认识和测试主要是要求学生认识和识别电阻、电容、电感、二极管、三极管和集成芯片等的材料类别、型号、规格、功能、参数和符号,掌握一般元器件的选用原则以及各类型元器件的测试方法。焊接练习主要是让学生在了解焊接机理,熟悉焊接工具、材料、操作步骤和基本原则的基础上,掌握一般的焊接技能,可以实现手工焊接小规模的电子产品。焊接技术影响着电子产品的质量和效果,因此,焊接练习在电子实习中是一个基本功练习,是非常重要的实践基础环节。
印刷线路板的设计也是电子实习中重要内容。印制线路板的设计过程包括用EDA工具软件设计出电路原理图,然后将其转换为印刷线路板PCB版图。由于实习时间较短,教学中要求学生学习EDA工具软件并画出电路原理图。
电子产品有万用表、直流稳压/充电电源和表面贴装SMT调频收音机等产品,学生通过掌握这些产品的基本原理,自己测试元件,进行装配和调试,实现对产品的效果要求。收音机的组装与调试中采用清华大学的SMT实习系统和FM微型收音机。SMT是将片状元器件直接贴装在印制板铜箔上,用再流焊或其他焊接工艺焊接,实现电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本以及生产的自动化。SMT现在已成为现代电子信息产品制造业的核心技术,学生对这项新技术和新工艺兴趣很大。通过对产品的组装与调试,让学生了解并体会电子产品商业化生产的全过程,增强学生的实践动手能力。
3 教学内容的不足
不足之一:电子产品的制作过程应包括电路原理图设计、PCB版图设计和PCB板制作、元器件检测、组件的焊接与安装调试、产品质量检验等,但是由于实习时间较短,制作费用偏高,对于PCB版图设计和PCB板制作还没有引入电子实习教学中,使得学生对电子产品的制作过程没有完整体会。
不足之二:学生体会不到先进的、完整的现代电子工业产品制作的过程。电子实习中一些电子产品的制作只是现代电子工业产品制作过程的缩版,学生不能够体会到大型电子自动化设备流水线式的工作方式。
不足之三:在电子实习中,模仿式训练比重较大,不强调产品的原理和设计,只是按照给定的电路图,把电子产品组装、焊接起来,学生实习过程中对所遇到的问题也不知从何下手,从而导致实习兴趣不高,在实习过程中很被动,不能很好地培养学生的设计、综合和创新能力。另外,有些实习的产品实用性不高,很多学生做完后没有去使用它,产品没有得到很好的再利用。
4 教学内容的改进
改进之一:增加PCB版图设计和PCB板制作的内容。印制线路板的制作是电子实习的一个重要环节,也是电子类专业学生必须具备的基本技能之一。印制线路板图的制作采用相关EDA工具软件进行设计,设计完成后,可采用清华大学生产的“印制板快速制作系统”,由学生进行复印——钻孔——腐蚀等全过程操作,制作出印制线路板,再进一步焊接和安装产品。这样可以让学生体会到电子产品制作的整个过程。
改进之二:通过多媒体介绍电子工艺的发展,包括现有的焊接技术的发展和新的设计方法,展示工厂里的电子产品制作工艺流程;还可以带领学生参观工厂电子产品的制作过程,这样使学生对现代电子工业产品的生产有一个比较完整直观的认识。
改进之三:更新电子产品的内容。为了使学生从电子产品中了解尽可能多的电子相关知识,应该使该电子产品能够涉及更多的技术领域,而且能和后续课程的学习紧密联系起产。让学生查找资料,自主设计、制作电子产品,来形成培养学生创新能力为主的实践教学模式。因此,学校在实习中增加AVR单片机实验板和可编程器件实验板的制作,其设计流程如图1所示。
此实验板具有以下特点:整板采用单面布线,使连接关系简单明了;板上的电容电阻均标识大小,元器件采用分立元件与贴片元件2种封装相结合,便于练习焊接;ATmega16所有的管脚全部通过芯片两侧的插针引出,并且每个管脚都做有标识并引出1个插孔、2个插针,留有电源和地接口插针,便于扩展连接;板上有1个LED测试灯,可通过观察LED是否闪烁判断实验板是否正常工作;留有MAX232串口转换电路,以后调试使用时可再焊接;USB电源供电,可直接从计算机USB口取电;USB下载方式,下载线可直接接计算机USB口使用。实验板将以散件套装的形式提供,学生根据所给的电路图等文档自行焊接实验板,并且提供的ATmega16芯片已经预先烧好测试程序,在焊接完成后插好ATmega16芯片,通过观察测试灯是否正常闪烁便可测试核心板的焊接是否有误。为了简化板面,应用电路没有在其中,也附有扩展板,学生以后可根据应用情况自行设计应用电路。
可编程器件实验板采用的主芯片是EPM1270T144C5N,实验板由主芯片电路、电源电路、JTAG接口电路、复位电路、时钟电路等几部分组成。实验板如图3所示。
此实验板具有以下特点:整板采用双面布线;板上的电容电阻均标识大小,元器件采用分立元件与贴片元件2种封装相结合,便于练习焊接;将EPM1270T144C5N芯片的大部分管脚引出,并且每个管脚都做有标识,其中有84个I/O口可定义,留有电源和地接口插针,便于扩展连接;板上有1个LED下载灯,可通过观察LED是否闪烁判断实验板下载是否正常工作;下载板上包括4个LED数码管、8个发光二极管、8个拨动开关,便于以后的应用。实验板将以散件套装的形式提供,学生根据所给的电路图等文档自行焊接实验板,并且提供测试程序。
这两种实验板空板目前给学生提供,等引进PCB板制作工艺后,准备让学生自行设计制作完成,这样让学生实现整个产品的制作过程。这两种实习产品不仅可以让学生熟悉单片机、EDA等课程的内容,还可以供这些课程的实验、后续的电子设计竞赛、课程设计、毕业设计使用。这些产品体积小,方便携带,可以随时使用,不受实验环境的限制,跟以后课程紧密相连,因此,这样的实习产品学生很喜欢。其制作过程不仅能培养学生设计、综合、创新能力,更能激发其学习和探索知识的兴趣,也能很好地、有效地发挥实习产品的价值。
5 结束语
电子实习不仅培养学生的动手能力,更是通过对产品的设计、制板、焊接和测试等来了解现代工业产品的生产全过程,锻炼学生主动设计、主动探索的精神和创新意识。优化电子实习的内容,使其能和先进技术和后续课程紧密联系起来,为进一步的学习拓宽知识面,打好基础。因此,不断改进和完善电子实习内容才能进一步提高实习教学质量,也有助于培养适合新时代发展需要的高素质专业技术人才。
参考文献
[1]关宗安.电子工艺实习教学内容的研究与改革[J].实验技术与管理,2007,24(7)
[2]沙德亮,等.对电子工艺实习发展的探索[J].教学研究,2008,31(3)
[3]李新超,等.电子实习教学模式的改革探索与实践[J].中国电力教育,2008(20)
[4]郝子强.电工电子实习教学改革探索[J].吉林工商学院学报,2008,24(6)