高家利 賴家美 汪科

摘? 要? 針對傳統(tǒng)電子技能訓練課程教學手段單一、教學內(nèi)容與社會需求脫節(jié)等問題，設計虛實結(jié)合多層遞進的實踐教學體系。該體系將虛擬實驗平臺與基于電子實訓綜合平臺的實物實驗相結(jié)合，實踐結(jié)果表明，這種虛實結(jié)合、多層遞進、優(yōu)勢互補的實踐教學體系可以拓寬實訓教學的時空限制，激發(fā)學生進行自主性、探究性、創(chuàng)新性學習，有利于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，提高學生就業(yè)競爭力，滿足新工科背景下對高校應用型人才的培養(yǎng)要求。

關鍵詞? 新工科；電子技能訓練；云實驗平臺；實訓

中圖分類號：G642.44? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）24-0154-03

0? 引言

電子技能訓練課程是一門圍繞電子技術實踐知識和實踐技能兩個核心進行教學的實踐類課程[1-4]。根據(jù)教育部對大學本科生基本素養(yǎng)的要求，全國大部分高校開展了類似的電子技術實踐類課程[5-8]。重慶理工大學電子技能訓練課程開設較早，目前已有20年的歷史，主要授課對象為大部分工科專業(yè)和部分文科專業(yè)的本科生，每學年近3 000人，覆蓋專業(yè)數(shù)較廣，受益學生較多。

國家新工科建設規(guī)劃、高校工程教育改革和重慶市建設國家重要現(xiàn)代制造業(yè)基地規(guī)劃的出臺，對大學本科生的綜合素質(zhì)提出新的要求，為高校人才培養(yǎng)指出新的目標方向。因此，在新工科背景下，電子技能訓練課程教學內(nèi)容和教學方式改革勢在必行，只有這樣才能培養(yǎng)出符合區(qū)域發(fā)展需求的高素質(zhì)工科類應用型人才?；诖?，對電子技能訓練課程的教學內(nèi)容和教學方式進行全方位改革與創(chuàng)新，預設符合新工科背景下實踐教學改革要求的教學目標，并進行試點教學實踐。

1? 電子技能訓練課程改革的必要性

傳統(tǒng)電子技能訓練課程主要包括手工焊接技術講解及訓練、常用電子元器件識別、常用儀器儀表使用、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試、PCB設計與制作、機電控制電路實訓等內(nèi)容[9]。在教學模式上，一般采取教師課堂講解，學生按照實習指導書進行實踐操作的方式開展[10]。這種自上而下的灌輸式教學方式單一，教學形式古板，學生學習過程比較被動，無法激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和學習興趣，受課程時間限制，教學內(nèi)容拓展困難，教學效果較差[11]。

顯然，上述傳統(tǒng)的電子技能訓練課程無法滿足新工科背景下企業(yè)對高校人才培養(yǎng)的實際要求，因此亟須對現(xiàn)有的課程進行改革和實踐。新工科教育改革的重要目標是培養(yǎng)符合企業(yè)要求的、具有較強學習能力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)“即插即用”型人才。要想達到這一教學目標，高校實訓類課程責無旁貸，該類課程承擔著銜接高校人才培養(yǎng)目標和企業(yè)實際需求的重要任務，因為實訓課程是鏈接理論和實踐的橋梁。因此，實訓類課程的目標設定和教學內(nèi)容安排要時刻注意避免出現(xiàn)高校人才培養(yǎng)與企業(yè)實際需求嚴重脫節(jié)的問題。

項目組電子技能訓練課程采取以能力培養(yǎng)為核心目標的“頂層設計，整體布局，虛實結(jié)合”的教學改革理念，對教學內(nèi)容和教學方式進行全新布局，利用現(xiàn)代信息技術，借助技術的力量為教育服務。

2? 虛實結(jié)合多層遞進教學模式設計

電子技能訓練的教學時間是有限的（一般為16學時），實訓場地和實訓設備等硬件條件也是固定的。為了培養(yǎng)學生的學習能力、創(chuàng)新意識和主動學習的積極性，必須對現(xiàn)有教學模式進行時空上的拓展，以期融入更多的教學內(nèi)容。因此，課程的教學模式改革基于虛實結(jié)合、優(yōu)勢互補的教學理念設計。

建立電子技能訓練云實驗平臺，讓學生充分利用課下時間，借助云實驗平臺上豐富的教學資源，開展電子技術實踐理論知識的學習、虛擬儀器儀表的使用、常用電子元器件的識別與測量、電路原理圖設計與仿真、PCB線路圖設計等。平臺具有互動功能，學生可以在學習過程中與教師和同學交流互動，提高學習效率。實訓的大部分教學內(nèi)容在線上進行，學生在云實驗平臺完成規(guī)定的學習內(nèi)容，經(jīng)初步考核合格后，才有資格依次預約實訓場地進行實物訓練，包括THT與SMT焊接技能訓練、PCB實物電路板制作、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試。這種線上線下虛實結(jié)合的實訓模式可以拓寬教學內(nèi)容，讓學生自主安排學習時間，有利于培養(yǎng)學生的學習能力。同時，這種線上線下虛實結(jié)合的實訓模式可以極大提高線下實訓設備的利用效率，解決實訓設備短缺和實訓耗材費用大等問題。

上述教學模式中，云實驗平臺建設至關重要。近年來引進的實訓設備均要求廠家提供配套的虛擬仿真模型，或互聯(lián)網(wǎng)虛擬實驗訪問接口，鼓勵教師制作豐富的多媒體教學資源，包括課程PPT、虛擬軟件使用教程、詳細的電路設計案例等。與線下實踐教學體系有機融合，經(jīng)過不斷補充完善，逐漸形成圖1所示虛實結(jié)合多層遞進的電子技能實踐教學模式。教學內(nèi)容分為認知實驗、基礎實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗四個層次，虛擬實驗技術和云技術貫穿其中。

1）認知實驗工程認知，以圖片展示、多媒體演示、現(xiàn)場參觀為主。讓學生基本了解電子技術發(fā)展史、電子產(chǎn)品制造過程、常用電子元器件、電子制作工藝流程發(fā)展史、安全操作規(guī)程、工程管理等。該層面面向大一學生，旨在普及電子產(chǎn)品基本知識，初步建立工程概念，激發(fā)學生學習興趣和好奇心。

2）基礎訓練，包括儀器儀表使用、電子元器件識別和檢測、手工焊接技術、SMT焊接技術、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試等教學模塊。以實踐操作為主，同時融入一定的工程管理、成本分析等內(nèi)容。該層面面向大二、大三學生，讓學生通過動手操作安裝實用小的電子產(chǎn)品，掌握電子實踐的操作技能和電子實踐基礎知識，培養(yǎng)工程實踐能力。

3）綜合和創(chuàng)新訓練，全面提升學生創(chuàng)新能力，面向全校不同年級、不同專業(yè)學生。讓學生利用課余時間參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科技創(chuàng)新活動、學科競賽等，以提高學生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

3? 電子技能訓練內(nèi)容改革

為了避免學生在學校所學的技術與企業(yè)使用的主流技術脫節(jié)，在教學內(nèi)容設計上充分調(diào)研當前電子產(chǎn)品制造工藝，了解電子制造技術發(fā)展趨勢。例如：在電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要通過電子產(chǎn)品的安裝，讓學生了解和認識常用元器件及其功能，掌握電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和流程；在調(diào)試部分，訓練學生使用儀器儀表的能力以及判斷故障點并解決問題的能力。通過綜合且靈活的教學內(nèi)容的設置，培訓學生分析問題和解決問題的能力，從而有效提高學生電子實踐的綜合水平。

電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試模塊的改革首先體現(xiàn)在電子產(chǎn)品的選擇上，選擇學生日常生活中能夠使用到的電子產(chǎn)品，比如充電寶、藍牙小音箱、MP3音樂播放器、英語四六級考試用調(diào)頻接收機等。實訓結(jié)束后，學生可以帶走自己親手制作的獨一無二的產(chǎn)品并在日常生活使用，這對他們來說是非常有意義的，可以進一步激發(fā)學習熱情和興

趣。其次體現(xiàn)在安裝制造環(huán)節(jié)。充分調(diào)研當前企業(yè)使用的主流制造工藝，最后決定使用企業(yè)普遍使用的錫膏工藝和紅膠工藝取代傳統(tǒng)手工烙鐵焊接，采購相關的教學儀器和設備，使用印刷機刮錫膏或紅膠、小型貼片機貼片，利用小型回流爐或浸錫焊接，AOI在線檢查焊點，做到與企業(yè)工藝流程相同。這樣一來，學生在進入企業(yè)后將大大縮減適應期，更快地融入企業(yè)，提高就業(yè)競爭力，也為企業(yè)節(jié)約大量人員培養(yǎng)資源。

PCB電路板設計與制造模塊的改革鼓勵學生選擇自己感興趣的電子線路原理圖，鼓勵學生選擇使用國產(chǎn)立創(chuàng)EDA軟件取代國外的Altium Design等設計軟件，以免受到國外專業(yè)軟件對我國的牽制。立創(chuàng)EDA軟件網(wǎng)絡功能強大，無須下載，可以在線畫圖布線，在線獲取、分享原理圖庫文件和封裝，具有互動功能，已成為我國PCB設計行業(yè)主流軟件。PCB制造工藝同樣參考企業(yè)主流工藝設計，采購全自動油墨印刷機、自動曝光機、噴淋顯影機和噴淋腐蝕機等設備，使用干膜或濕膜工藝進行化學制板，學生制作的實驗作品與企業(yè)小批量打板的樣品質(zhì)量相同。

通過電子技能訓練課程，學生可以掌握電子實踐操作的基本技能和電子實踐的基礎知識，主要包括手工焊接技術、SMT焊接技術、元器件識別和檢測、萬用表示波器等儀器儀表使用、電子線路設計和仿真、PCB線路板設計與制作。掌握這些知識和技能，將在之后的課程設計和畢業(yè)設計中發(fā)揮重要作用，也使得學生在未來的就業(yè)競爭中具有較強的專業(yè)自信和較高的就業(yè)競爭力，契合新工科背景下對高校培養(yǎng)學生的高標準和嚴要求。

4? 教學實踐及效果分析

這種虛實結(jié)合、采用企業(yè)主流工藝的實訓教學模式不僅可以有效緩解學生實踐訓練平臺短缺、實習時間不足、實訓內(nèi)容和工藝落后、學校人才培養(yǎng)與社會實際需求脫節(jié)等問題，還可以有效提高學生的專業(yè)熱情和學習熱情，提升專業(yè)自信，從而有效提高學生實踐創(chuàng)新能力和社會競爭力。目前，重慶理工大學電子技能訓練課程改革后，已進行三個學年的試點教學，從教學效果看，由于實訓過程中學生接觸到的都是當前企業(yè)正在使用的技術和工藝，可以縮短學生工作后的磨合期，降低企業(yè)用人成本，受到企業(yè)的普遍歡迎。同時，學生在學校實踐學習過程中培養(yǎng)了較高的實踐創(chuàng)新能力和綜合實踐素質(zhì)，為在企業(yè)的快速成長奠定堅實的基礎。

參考文獻

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*項目來源：重慶市高等教育教學改革研究項目“新工科背景下的電子技能訓練課程教學改革與實踐”（項目編號：213254）；重慶市高等教育教學改革研究重大項目“互聯(lián)網(wǎng)背景下基于OBE的工程訓練教學模式改革與信息化平臺建設”（項目編號：201011）。

作者：高家利，重慶理工大學工程訓練與經(jīng)管實驗中心，高級工程師，主要研究方向為電子技術及實踐教學；賴家美，重慶理工大學國有資產(chǎn)管理處，講師，研究方向為實驗安全與管理；汪科，重慶理工大學工程訓練與經(jīng)管實驗中心，高級工程師，主要研究方向為電子實踐教學（400054）。