趙春鋒， 陳國明， 汪敬華， 范小蘭

(上海工程技術(shù)大學(xué) 工程實(shí)訓(xùn)中心， 上海 201620)

0　引言

電工電子實(shí)習(xí)課程是我校非電類專業(yè)的學(xué)生在完成“電工技術(shù)”、“電子技術(shù)”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)之后的一門重要的實(shí)踐課程，也是非電類工科學(xué)生知識(shí)的重要組成部分之一。這門實(shí)踐課程不僅可以鞏固學(xué)生課堂所學(xué)的理論知識(shí)，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。在卓越工程師的培養(yǎng)中起著十分重要的作用，一直受到我校的重視和支持。

近年來，在教改項(xiàng)目的支持下，我校對(duì)該課程教學(xué)開展了教改項(xiàng)目研究，明確建設(shè)目標(biāo)。通過對(duì)國內(nèi)外有關(guān)院校電工電子技術(shù)實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀調(diào)研，分析了電工電子實(shí)習(xí)在本科應(yīng)用型復(fù)合型人才培養(yǎng)方面對(duì)知識(shí)和技能的要求，提出了電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)建設(shè)的基本思路，構(gòu)建了電工電子實(shí)習(xí)新的知識(shí)體系。結(jié)合對(duì)卓越工程師創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標(biāo)，制訂了我校培養(yǎng)符合社會(huì)需求的、知識(shí)結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)人才的教學(xué)計(jì)劃和實(shí)踐教學(xué)體系，確立了理論聯(lián)系實(shí)際、產(chǎn)學(xué)結(jié)合的建設(shè)目標(biāo)[1]。

1　充實(shí)和創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

1.1　構(gòu)建新的電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)體系[2,3]

在新的電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)體系中，對(duì)電工與電子實(shí)習(xí)課程中的電工工藝實(shí)習(xí)，增加入必要的電氣安全技術(shù)、常用電工工具的使用、新型電工材料和元器件知識(shí)等內(nèi)容；補(bǔ)充要求學(xué)生掌握電氣圖的讀圖、安裝、調(diào)試和故障排除、電源及照明線路安裝及PLC編程操作，加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。此外還通過建立電子實(shí)習(xí)經(jīng)典教學(xué)案例庫，充實(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。目前在電子實(shí)習(xí)中，陸續(xù)采用獲得良好教學(xué)效果的經(jīng)典教學(xué)案例有：可調(diào)式串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源、簡(jiǎn)單收音機(jī)電路、自動(dòng)水龍頭控制電路、聲光控節(jié)電開關(guān)電路、多功能數(shù)字液晶顯示萬用表以及基于PT2262和PT2272數(shù)字編譯碼芯片的遙控發(fā)射接收電路等的設(shè)計(jì)原理、焊接與調(diào)試。

1.2　講義突出實(shí)踐能力培養(yǎng)

教學(xué)講義中每個(gè)實(shí)踐任務(wù)均按照“基礎(chǔ)知識(shí)→任務(wù)內(nèi)容→具體實(shí)施”的思路編寫，整個(gè)電工實(shí)習(xí)內(nèi)容豐富，由基本到復(fù)雜，從電氣安全、電工材料和元器件的選用到電氣布線和電氣圖讀圖，再到PLC編程操作，最后落實(shí)到任務(wù)驅(qū)動(dòng)型實(shí)踐項(xiàng)目的完成。電氣布線和電氣圖讀圖要求學(xué)生能根據(jù)電氣圖安裝、調(diào)試和排除故障，內(nèi)容涉及工業(yè)和民用兩個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域有三相交流異步電動(dòng)機(jī)的控制，民用有照明線路安裝。這些內(nèi)容強(qiáng)化了學(xué)生電工領(lǐng)域工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。講義最后為任務(wù)驅(qū)動(dòng)型實(shí)踐項(xiàng)目，任務(wù)驅(qū)動(dòng)型實(shí)踐項(xiàng)目書本的提示內(nèi)容較少，需要學(xué)生根據(jù)已學(xué)的知識(shí)，并且通過自行查閱資料、小組討論、團(tuán)隊(duì)思考、集體合作才能完成項(xiàng)目任務(wù)。

充實(shí)和創(chuàng)新后的電子實(shí)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容包括：電子元器件的基本知識(shí)；電烙鐵的使用與焊接技術(shù)；直流穩(wěn)壓電路的焊接、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量；常用電子儀器儀表(示波器和萬用表等)的使用；電子產(chǎn)品的焊接、安裝及調(diào)試等。電子實(shí)習(xí)內(nèi)容緊跟電子工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)；保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性；重點(diǎn)加強(qiáng)工程實(shí)踐訓(xùn)練；注重學(xué)生實(shí)踐能力、獨(dú)立獲得知識(shí)能力和提出、分析、解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。為學(xué)生建立工藝基礎(chǔ)平臺(tái)，使學(xué)生能夠運(yùn)用現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)。為專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐打下扎實(shí)的基礎(chǔ)[4,5]。

2　創(chuàng)新課程教學(xué)模式

2.1　“學(xué)、練、試、創(chuàng)”的教學(xué)模式

電工電子實(shí)習(xí)突出的是工程實(shí)踐性。為了讓學(xué)生了解現(xiàn)代電工電子行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，根據(jù)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)過程，我們將整個(gè)實(shí)習(xí)過程分為學(xué)、練、試、創(chuàng)四個(gè)不同階段。針對(duì)這四個(gè)階段的特點(diǎn)，實(shí)習(xí)教師相應(yīng)的調(diào)整教學(xué)重心和方式。

學(xué)，主要是知識(shí)的學(xué)習(xí)與積累。這個(gè)階段教師側(cè)重于激發(fā)學(xué)生的興趣和愛好，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

試，主要是知識(shí)的運(yùn)用和發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)階段教師要引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握關(guān)鍵電路模塊的基本原理、調(diào)試和故障排除方法。

創(chuàng)，是實(shí)習(xí)的最后一個(gè)階段，相比于前三個(gè)階段，這個(gè)階段對(duì)能力培養(yǎng)的要求更高。通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、交流溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。這個(gè)階段，實(shí)習(xí)教師注重和強(qiáng)調(diào)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和潛能，并通過最后的答辯環(huán)節(jié)考核和評(píng)定項(xiàng)目實(shí)施中團(tuán)隊(duì)成員的表現(xiàn)[6]。

2.2　課堂引導(dǎo)和啟發(fā)教學(xué)

指導(dǎo)教師要確立以學(xué)生為實(shí)踐主體的教學(xué)理念，改變以往填鴨灌輸式的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)而強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”、“邊做邊學(xué)”的原則，注重對(duì)學(xué)生引導(dǎo)和啟發(fā)[7]。學(xué)生遇到問題和困難，教師不直接告知結(jié)論，而是啟發(fā)學(xué)生如何去思考和分析。比如，學(xué)生焊接好直流穩(wěn)壓電源后，卻無法測(cè)得電壓。學(xué)生急切想知道故障出在什么地方，此時(shí)教師首選的便是進(jìn)行必要的提示和引導(dǎo)；電路焊接是否完整，元器件管腳插接是否正確，萬用表是否正常等等。其次，建立學(xué)生的優(yōu)秀作品展示櫥窗，櫥窗里展示的往屆同學(xué)的優(yōu)秀實(shí)習(xí)作品，不僅給學(xué)生樹立努力的方向和信心，也可以激發(fā)學(xué)生的好勝心和創(chuàng)造力。

2.3　發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)教學(xué)作用

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)改革的過程中，我們制作了實(shí)習(xí)教學(xué)多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程包，建成校級(jí)電工電子實(shí)習(xí)精品課程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資料網(wǎng)絡(luò)共享，運(yùn)用圖像、文字和視頻相結(jié)合的多媒體手段，以豐富生動(dòng)的教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生的興趣；通過網(wǎng)絡(luò)資源共享和網(wǎng)上師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生有效便捷的預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容和獲取教學(xué)資源，拓寬教師和學(xué)生交流互動(dòng)的渠道，從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果[8]。網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)提供的豐富教學(xué)資源，如網(wǎng)絡(luò)課件、電子教案等為學(xué)生開創(chuàng)了豐富的獲取知識(shí)的渠道；建立的面向?qū)W生的DIY(Do It by Yourself)自主實(shí)踐平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，有助于提高學(xué)生的自主創(chuàng)新和互動(dòng)交流能力。

2.4　組織學(xué)生企業(yè)實(shí)習(xí)鍛煉，初探產(chǎn)學(xué)之路

經(jīng)過電工電子實(shí)習(xí)的工程應(yīng)用實(shí)踐，讓學(xué)生獲得了初步的電工電子電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制和調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)，初步具備工程實(shí)踐能力和素質(zhì)。教學(xué)改革以來，我們組織部分學(xué)生到上海某公司進(jìn)行暑期產(chǎn)學(xué)合作實(shí)習(xí)，該公司是一家智能家居控制系統(tǒng)集成商，主要使用智能家居總線系統(tǒng)進(jìn)行別墅、辦公室和酒店等的燈光控制設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。經(jīng)過兩個(gè)月的暑期實(shí)習(xí)，參與實(shí)習(xí)的學(xué)生不僅能設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)電路圖，還進(jìn)行系統(tǒng)接線，參與工程現(xiàn)場(chǎng)的軟硬件調(diào)試工作。他們的實(shí)際表現(xiàn)使企業(yè)也萌發(fā)了和我校建立“暑期產(chǎn)學(xué)合作實(shí)習(xí)”的長(zhǎng)期合作意向，使企業(yè)和學(xué)生共同獲益。將工程內(nèi)容有機(jī)地融入教學(xué)中是促進(jìn)學(xué)生工程素質(zhì)全面發(fā)展的根本途徑[9,10]。受此啟發(fā)，我們將繼續(xù)探索電工與電子實(shí)習(xí)產(chǎn)學(xué)結(jié)合之路。

3　教學(xué)效果

由于電工電子實(shí)習(xí)課程強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性、工程性和創(chuàng)新性，因此通過大量基礎(chǔ)實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目可以逐步加強(qiáng)學(xué)生基本實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而且在實(shí)習(xí)內(nèi)容中引入和增加一些設(shè)計(jì)性的實(shí)習(xí)項(xiàng)目，通過給學(xué)生提供新的知識(shí)材料，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施、操作，不斷的交流溝通，最終團(tuán)結(jié)協(xié)作完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目，從而達(dá)到提高學(xué)生獨(dú)立思維能力和創(chuàng)新思維能力的目的。在實(shí)習(xí)過程中，有些學(xué)生在完成規(guī)定的實(shí)訓(xùn)任務(wù)后還自行完成自己感興趣的實(shí)驗(yàn)，有些學(xué)生自學(xué)PLC的功能指令并利用功能指令替換由許多簡(jiǎn)單語句組合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜功能，自學(xué)Altium Designer 繪制電子線路圖等。

圖1～3為教學(xué)實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)圖片。

式中：Mx、My和Mxy分別為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在x、y向上的彎矩和總扭矩；Qx、Qy為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)總的橫向剪切力；w為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的橫向撓度；分別為蜂窩夾芯在x、y方向上的剪切剛度；為上、下面板的彎曲剛度；為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的整體彎曲剛度；φx、φy分別為變形前垂直于夾層結(jié)構(gòu)xoy面的直線變形后在xoz、yoz平面內(nèi)的廣義位移；μf為上、下面板泊松比。

圖1為電氣控制模擬板的安裝與調(diào)試；

圖2為PLC設(shè)計(jì)與調(diào)試；

圖3為驅(qū)動(dòng)型實(shí)踐項(xiàng)目完成后的答辯。

實(shí)踐表明，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、電路分析與接線、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流溝通、程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面能力得到了提升。

圖1　電氣控制模擬板的安裝與調(diào)試

圖2　PLC設(shè)計(jì)與調(diào)試

圖3　驅(qū)動(dòng)型項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成后的答辯

4　結(jié)語

我校的電工電子實(shí)習(xí)課程作為基礎(chǔ)實(shí)踐課程，從工程應(yīng)用出發(fā)，建立理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的互動(dòng)教學(xué)體系。采用新的基礎(chǔ)技能和能力訓(xùn)練的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型項(xiàng)目設(shè)計(jì)的教學(xué)模式，提高了學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)能力和基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[11]，真正做到電工電子實(shí)習(xí)課程為其它技術(shù)課和專業(yè)課的進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供實(shí)踐基礎(chǔ)保障。(趙春鋒等文)

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