基于电子积木平台的创新研究

2015-08-15刘富星任全会

郑州铁路职业技术学院学报 2015年1期

刘富星，任全会

(郑州铁路职业技术学院，河南郑州 450052)

一、传统电子创新基地存在的问题

高职高专教育的目的就是培养具有创新能力的实用性人才。学生的实践动手能力和创新能力可以通过创新实训室进行培养［1］。电子创新基地为培养电子创新人才提供了重要的场所，学生在课余时间可以在此进行电子设计、电子制作等实践活动，帮助他们更好地掌握电子理论知识。但是，目前电子创新基地的实验设备存在很多的问题。

一是效率低。对于刚开始学习电子设计和制作的学生来说必须掌握一些基本知识，比如认识和检测基本的元器件，元器件的焊接技术，PCB 的设计和制作，整机组装等等。使用传统的方法和设备进行PCB 的设计和制作需要的时间比较长，同时难度还比较大［2］。

二是缺乏灵活性。目前的电子实验实训设备电路板的结构基本是固定的，学生在进行训练时受实验设备的限制非常大，不能灵活地进行训练，这样就在很大程度上限制了学生的创新能力。教师在进行指导和布置任务的时候也会受到很大的限制，一些有趣味的小制作没有办法进行，无法提高学生的学习兴趣［3］。

三是循环使用和互换受限制。电子设计和电子制作需要大量的元器件，特别是常用的电阻、电容、二极管、三极管等。传统的实训设备上的元器件都是直接焊接到PCB 板上的，如果想重复利用就必须把相应的元器件从PCB 板上拆卸下来。这样做很不方便，而且还会造成元器件的损坏。元器件无法进行循环使用，很容易造成浪费，加大了学生进行电子创新的成本。

四是直观效果差。传统的电子实训设备电路都是固定的，而且元器件都是在电路板的背面进行焊接，初学者无法进行直观的元器件识别。

二、电子积木平台的设计方法

电子积木就是把各种电子元件和导线封装起来，使其可以很容易的在一块面板上插拔固定，自由组合，达到让使用者实习各种电路、掌握原件特性等目的［4］。只要设计足够多的元件，就可以用电子积木搭成简单的收音机以及其它的电路系统。同时，电子积木还把强电进行弱电处理，可以实现电子教学、实验、电子创新、趣味制作等功能。

首先，制作一个可以插接各种模块的公共平台，含电源接口，输入输出接口，LED 显示接口，转接端子等。公共平台上有凸起的圆柱体，能很好地保证和元器件板上的纽扣孔配合安装。底板不需要很大，根据实际需要进行定制。

其次，设计电子积木。积木模块包含有电子元器件模块和功能模块，电子元器件模块主要有电阻模块、电容模块、三极管模块、二极管模块、可控硅模块、继电器模块、扬声器和变压器模块、集成电路模块;功能模块主要有LED 显示模块、LCD 显示模块、点阵显示模块、电机模块、单片机最小系统模块、FPGA/CPLD 模块、通信模块、键盘模块、传感器模块、DA/AD 转换模块等等。

再次，实现具体电路功能。根据电路的功能选择合适的模块，把模块固定到公共平台上，用杜邦线进行模块之间的连接。

三、使用电子积木平台进行电子创新的意义

1.电子积木的优点

(1)学生可以根据自己设计的电路或者构想选择合适的电子元器件模块和功能模块进行灵活的拼装，很直观，同时还能大大节省时间。

(2)可以大大节省学生进行电子创新的成本。电子积木的元器件模块和功能模块都是可以重复利用的，安装和拆卸非常方便，不会损坏元器件和具体的功能模块，能够大大节省实验材料，可以提高电子创新的效率［5］。

(3)电子积木价格便宜，体积小，携带方便。学生进行电子创新的时候也可以自己动手进行功能模块的制作，可以提高学习兴趣。

2.基于电子积木平台的创新研究的意义

(1)电子技术课程是我校电类专业重要的基础课程，也是学生认为很难学习的课程。目前实验设备大都是整体设计，复杂且难以掌握，学生在学习的过程中感觉枯燥、学不会、不感兴趣。电子积木模块简单，容易掌握，学生做实验时可以像搭接积木，拼凑出不同的实验结果，可以大大激发学习兴趣。

(2)在教学过程中，学生可以根据自己的兴趣在电子积木平台上组合出相应系统，根据说明书操作，非常方便。可以科学合理地选择项目，尽可能多地设计出相应的模块，让学生有选择地进行设计［6］。目前市场上出现的电子积木都是针对儿童的，针对高职高专的很少，所以具有很好的应用价值和市场价值。既可以为电子技术课程的项目化教学提供支持，又能丰富课程资源库的建设项目。

(3)为各种竞赛提供赛前训练，也可作为比赛用模块。由于通用模块赛前已经做好，例如键盘、数码显示、单片机最小系统模块等，竞赛时可以直接拿来用，节省时间，避免发生低级错误。