“电子产品设计与制作”课程改革与实践探索

2015-11-27缪建华，杨华

职教通讯 2015年33期

缪建华，杨华

“电子产品设计与制作”课程是常州纺织服装职业技术学院应用电子、电气自动化、机电一体化、电子信息工程等相关专业课程体系中的职业技能基础课。该课程教学是在学生学习了电工电子相关知识的基础上进行的，旨在让学生学会查阅资料，看懂电路原理图;全面了解产品工艺，并根据相关行业标准、技术要求完成电子产品的方案设计;［1］学习电子焊接技能，能对元器件进行装焊;掌握仪器仪表的使用方法，正确对电路进行调试和检测;会撰写工程项目报告，用多媒体等手段进行项目总结展示。课程改革过程中，通过分析职业岗位，以实际的电子产品设计与制作为例，在教学中模拟真实的企业环境，让学生了解电子产品设计与制作的全过程，缩短了与职业岗位的对接时间，培养了学生自主、协作、创新的学习能力。

一、分析职业岗位

通过对电子相关行业、企业的调研和对毕业生的跟踪调查，根据长三角地区电子行业的发展情况，深入了解其发展趋势，分析人才需求状况，结合职业岗位要求，聘请行业、企业专家共同制订职业岗位能力培养要求。(1)电子工程师助理。从事元器件测试，电子装焊，电路调试，简单产品的设计、开发等工作;(2)电子产品装调工。从事常用仪器仪表的使用，一般电子产品的装配、调试、检验等工作;(3)电子产品售后维护。从事运行状况检测，故障原因分析，一般电子产品的检测、维修等工作。

二、确定课程目标

根据职业岗位及其能力要求，聘请行业、企业专家共同确定课程目标。(1)知识目标。掌握常用电子元器件的识读、检测方法;会识读分析简单电路原理图;掌握小型电子产品的检测方法。(2)能力目标。熟练掌握焊接技术;会检测常用电子元器件;能按工艺要求装焊电路;会使用相关仪器仪表调试、检测电路。(3)素质目标。培养学生自主学习的能力和坚韧不拔的学习毅力;培养学生认真细致的工作态度和严谨求实的科学态度;培养学生电子设备装接工的操作规范和产品质量意识;培养学生节能环保意识、团队协作意识、文明安全意识和创新创业意识。

三、组织课程实施

整个课程实施包括基础工程项目和拓展工程项目两部分，基础工程项目是给定课题，体现了基础理论知识的实践应用，学生在课堂上必须完成;拓展工程项目是由学生个人或小组根据所学专业知识及个人情况选择的课题，应具有一定的专业水准、创新意义和适当的深度、难度，学生可利用课余时间在实验室(或创新社团)完成项目任务。

课程的教学组织实施按照电子产品设计与制作的实际生产流程设计，所有的教学活动都以“工作过程”为主线，通过真实的岗位工作引领学习情境设计，在教学做一体化的环境下完成学习任务，使学生能够快速适应企业生产需要。在电子产品设计与制作的教学活动中，让学生识读元器件，读懂原理图，掌握电子焊接，使用仪器仪表，掌握调试方法，并学会撰写项目报告。

(一)分析设计电子产品

如果要求高职院校学生独立自主设计一个新的电子产品，则难度较大。因此，教师要发挥主导作用，通过一些典型电路的仿真，让学生掌握仿真软件的使用，并通过仿真学会分析电路的工作原理，以加深对理论知识的理解。在此基础上，根据样品和电子产品功能要求，设计简单的电子产品电路图。从而使学生掌握运用仿真软件(如Multisim、Proteus等)进行电路搭建、仿真测试的方法，并能够在电子产品设计、制作、调试的过程中穿插原理的分析，加深对理论知识的学习。

(二)设计印制电路板

在完成电路图的设计后，要进行印制电路板(PCB)的设计与制作。在印制电路板设计过程中，元器件布局、线路的走向等直接关系到产品的性能。因此，学生需要了解各种元器件的封装形式，电路板的布局要求，电源线、接地线的走向等工艺要求。通过该内容，使学生掌握运用电子CAD绘图软件(Altium Designer)设计印制电路板的原则、方法和步骤。

(三)识别检测电子元器件

正确识别电子元器件并检测其好坏是电类学生的一项必备技能。这一环节不仅要求学生能够正确识别电阻、电容、二极管、三极管等分立元器件并读出其标称值，而且还要求他们能够通过万用表检测元器件好坏及三极管的引脚排布等，同时，培养学生通过相关资源查阅集成电路资料的方法能力。在这个过程中，一方面，逐步培养学生的职业意识，使其了解规范化管理、标准化生产的理念;另一方面，要求学生能够读懂装配工艺卡等文件，按工艺要求对元器件引线进行成型加工，逐步培养其操作规范、严谨细致的工作态度。

(四)练习电子焊接

焊接是电子产品设计与制作的必要工序，焊接质量直接影响电子产品的可靠稳定性。因此，掌握焊接技术与技巧是电类专业学生的必备技能。在电子焊接的训练环节中，学生要学会焊接各种封装的元器件，并会判断及解决虚焊、假焊、短接等问题。教师在这一环节中，要巡视辅导，及时纠正学生焊接过程中出现的问题，并进行强化训练，使学生达到熟能生巧的程度。

(五)组装调试电子产品

通过上述几个环节的学习、训练，学生已具备了电子产品设计与制作的基本知识和技能。通过典型电子产品(如串联稳压电源、数字电压表等)的方案设计、元器件选型、硬件电路设计、软件设计、印制电路板设计、硬件电路的装调、软件调试优化、测试结果分析、全套技术文件编制整理、课程总结撰写等完整工作过程的训练，学生能熟悉电子产品制作的全过程，体会电子产品制作过程中基本知识和技能的重要性。在产品制作过程中，培养了学生对理论知识的实际应用能力以及分析问题、解决问题的能力，使其养成独立思考的良好习惯和严谨细致的职业素养。

四、创新教学模式

(一)创设学习情境

根据职业岗位需求，按照企业电子产品设计与制作的流程与规范，在教学做一体化的教学环境中模拟电子产品设计与制作的情境和岗位角色，采用适合高职院校创新人才培养的教学模式——CDIO。CDIO教学模式以设计工程项目为导向，以培养工程能力为目标，通过工程项目的构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)，培养学生的专业技术知识和技能、职业规范和道德、团队协作和交流意识、创新思维和能力。［2］基于CDIO教学模式的学习情境见表1。

表1 基于CDIO教学模式的学习情境

(二)采用多元化教学方法与手段

1.案例教学。精选实用电子产品，让学生掌握元器件的选择与应用，了解先进的技术知识，培养实际生产过程中电子产品组装、调试、检测、维修等职业能力。

2.任务驱动。采用渐进式的任务驱动教学方法，要求学生根据任务查阅相关资料，确定方案，进行电子产品的设计、组装、调试等，从而培养学生的职业能力和综合素质。

3.分组讨论。由2～4名学生分成一组，合作完成任务，并对结果进行自评和小组互评，从而培养学生的团队协作能力和交流沟通能力。

4.现场教学。在“仿真软件、电子绘图软件的使用”、“万用表、示波器等常用仪器仪表的使用”、“电路装焊与调试”等教学内容中，教师边讲解、边演示，学生边学习、边实践，采用“做中教、做中学、学中做”的教学模式，契合了高职院校学生的认知规律，提高了教学效率。此外，在教学过程中，还采用实物演示、多媒体展示、课程网站等教学资源，以帮助学生加深对知识的理解。

5.课内外教学相结合。结合典型工程项目，采用开放式教学理念，让学生在课堂上完成基础工程项目，在课堂外完成拓展工程项目。基础工程项目是课堂理论知识的转变与内化，而拓展工程项目不仅是基础项目的延伸，更是一种“由小到大、由近到远”的创新思维的培养。课内外实践相结合，加深了学生对知识的理解，激发了学生的学习兴趣，进一步提高了学生组装、调试、检测、维修等实践动手能力。

6.分层次教学。通过基础工程项目，能够培养学生的基本技能，使其进一步了解岗位能力要求;而通过拓展工程项目，可以让学得好、学得快的学生能有更高层次的发展。

7.信息化教学手段。教师于开课前一周将课程相关资料(任务书、元器件资料、软件操作指南、排故指南等)上传至课程资源网站，供学生下载后提前做好相关准备。在教学过程中，学生可以根据课程网络资源对照学习，教师则通过现场教学进行装焊调试演示和深化指导，并通过网络资源进一步进行原理内化。对于在调试检测过程中出现的典型故障，学生可以通过课程网络资源了解相应的错误原因及故障排除方法。在评价总结过程中，学生可将自己的作品拍成小视频上传至课程网站，然后由学生互评和教师点评，以促进提高。