“新工科”背景下充分发挥《电子工艺实习》课程在电气信息类实践教学中的重要作用

王学忠，蔺金元，王鹏珍

宁夏大学物理与电子电气工程学院，宁夏银川，750021

0 引言

“新工科”背景下要求学生具备“解决复杂工程问题”的实践能力，其中实验教学在培养过程中发挥着重要作用。《电子工艺实习》课程是针对通信工程、电气工程及其自动化等电气信息类工科专业学生所开设的一门实践课程，主要是培养学生对电子元器件的识别能力、对电路分析的测试能力、对PCB板的设计制作能力、对电子仪器仪表的使用能力。该课程与其他专业课程之间有着紧密的联系，对电气信息类工科学生培养实践能力非常有帮助。

在实际的工程中仅有软件是不够的，还必须有硬件才能构成系统，而要让软件与硬件协调工作，系统设计和调试是必须掌握的技能。PCB设计、焊接与调试应该是当今电气信息类大学生的必修技能，没有这个环节，在研发工作中就无法真正理解自己面对的对象、无法分析自己遇到的问题。因此，如何充分发挥好《电子工艺实习》课程贯穿电气信息类课程的衔接作用，让它为电气信息类专业实践教学的落实起到积极促进作用，需要我们深入研究和探讨。

1 《电子工艺实习》课程的特点

《电子工艺实习》课程具备以下几个特点。

（1）实践性强。本课程是一门专业基础课程，重在培养学生的工程实践能力，能够通过使用仪器、仪表和测量工具，培养学生分析问题和解决问题的能力。

（2）综合性高。本课程属于综合性实验课程，要求学生有较多的知识储备，如电路的相关术语及概念、电路分析、数字电子技术、模拟电子技术等基础知识，具备灵活运用这些知识的能力。

（3）环节较多。本课程包含的教学环节较多，首先要设计电路，然后按照流程使用各种设备制作电路板，包括磨板、覆膜、腐蚀、打孔、焊接等，步骤繁多，最后还要整机调试，分析并解决遇到的问题。

（4）耗时长。本课程教学环节多，需要的课时也多。尤其是电路板制作的过程和整机调试过程，这些环节仅仅靠平时的两学时一节课完全不够，所以工艺设计课程一般都需要集中时间，理论课停课一周来完成。

2 《电子工艺实习》的课程目标与实验项目

《电子工艺实习》课程的课程目标与实验项目分别如下。

（1）课程目标

课程目标1：培养学生能够综合运用所学知识，完成课程要求的实验制作与调试，具备工程设计能力和实际动手能力。

课程目标2：培养学生能够正确进行实验操作，并对实验结果进行分析和解释，获取合理有效的结论。

课程目标3：通过实验过程，让学生理解工程实践的核心理念，了解工程师的职业性质和责任，能够在工程实践中自觉遵守职业道德和规范，履行责任。

课程目标4：培养学生能够理解团队协作的必要性，能够主动与小组成员合作开展工作，能够独立完成团队分配的工作。

课程目标5：训练学生具备团队负责人的素质，能够组织团队成员开展工作。

课程目标6：培养学生具备良好的文字组织能力，能够撰写规范的设计报告。具有良好的语言表达能力，善于沟通，能够清楚阐述电子工艺设计中电路的组成、工作原理等完成工艺的重要环节和步骤总结。

（2）实验项目

实验项目1：安全用电及电子工艺设计流程讲解。

实验项目2：电子元器件的识别与检测，锡焊技术练习。

实验项目3：电路板（PCB）的制作。

实验项目4：安装调试，完成设计报告并汇报验收。

学生通过分组完成电子工艺实习，认真做完这4个实验项目就可以达到6个课程目标的训练要求。

3 提高《电子工艺实习》课程教学效果的主要措施

《电子工艺实习》课程与电气信息类的许多应用型课程关系密切，因此，应该要让这门课程在实践教学中发挥其积极的作用。对此，我们可以采取以下措施。

（1）要求学生严格按照工艺规范和仪器操作规范完成整个实习过程，培养学生严谨的工程实践作风，提高动手能力。

（2）强化学生工程实践能力，培养工程师责任感，能够对电路系统进行测试与分析，培养学生工程师基本素质，为学生后续参加工作奠定基础。

（3）更新设备，改进技术，为培养一流学生配备一流设备。工艺设计实验室配备双面板过孔、回流焊、丝印、平面焊等新型PCB制作工艺设备，让学生能够接触到较为先进的现代电子工艺PCB制作技术，真正实现“校企无缝链接”的实践能力培养，提高本科学生电子工艺实训实践能力和水平。

另外，配备液态金属打印设备，可以直接打印自主设计的简单电路，非常有利于学生的创新设计训练。通过这些先进的制作工艺技术，最大程度地激发学生的学习兴趣，为今后学生走向工作岗位打下坚实的实践基础。

（4）不断提高教师自身素质和知识水平。实验教师要不断学习新知识、熟悉新设备，这样才能将先进的工艺技术介绍给学生，才能更好地指导学生完成自己的电子作品。

（5）发挥《电子工艺实习》课程在其他电气信息类课程中承上启下的衔接作用。通过电子工艺实习课程，学生能够自己动手完成高精度要求的、较为复杂的电路设计与制作，具备较强的实际动手能力。因此，在其他电气信息类课程的开展过程中，合理与《电子工艺实习》课程衔接，对学生的学习效果会有所提升。

4 《电子工艺实习》课程与其他课程的关系

电气信息类专业课程中，为了丰富学生的工程知识、培养他们的工程实践能力，很多课程都是应用类课程。这些应用类课程如果要制作出实物作品，都或多或少会用到电子工艺实习课程学到的知识，可以获得支撑作用[1]。

课程之间的相互支撑主要体现在以下几个方面。

（1）《电子工艺实习》课程所用电路综合了许多课程的内容，分析电路工作原理、调试电路的时候，需要用到其他课程的理论基础。

（2）通过《电子工艺实习》课程，学生熟悉了常用的电路元器件及其基本特征，掌握了对这些电路元器件的识别与应用，为其他课程的实物制作奠定了基础。

（3）在《电子工艺实习》课程的整机调试过程中，训练了学生熟练使用仪器仪表以及相关工具的能力，可以独立测试、分析电路工作状态，对基本电路错误进行故障排除，提升了学生的动手能力，为其他课程的实物制作调试奠定了基础。

《电子工艺实习》课程与其他课程的关系如图1所示。

图1 相关课程之间的关系

5 充分发挥《电子工艺实习》在电气信息类实践教学中的衔接作用

经过分析，电气信息类课程中可以与《电子工艺实习》开展衔接的主要有4类课程。

（1）仿真软件课程

这些电路仿真软件课程主要学习电路设计、生成PCB电路等知识，通过仿真可以验证电路结果，研究电路工作原理。这些课程比较容易结合到《电子工艺实习》课程里面。

我们以《电子线路CAD》课程为例：作为《电子工艺实习》课程的先修课程，《电子线路CAD》课程的主要内容如表1所示，重点学习软件的使用。

表1 课程主要内容

当《电子线路CAD》课程结课的时候，一般结课方式是要求学生设计一个实用电路，画出原理图，生成PCB电路并仿真成功。如果我们能够在后续电子工艺课程上让学生把这个自己设计的电路制作出来，一定会提高学生的学习积极性。

通过这种课程之间的前后衔接支撑，不但能够让学生温故知新，加深对前面课程所学知识的理解，而且通过工艺课程制作自己设计的实物，能够激发学生更大的学习兴趣，吸引他们自主设计电路，提高创新实践能力。

（2）专业基础课的课程设计

电气信息类课程的课程设计，很多都要求做出实物。这些课程设计如果是作为先修课程或者平行课程，可以让学生自主选题，设计出电路后先仿真看效果；然后，运用电子工艺课程学到的知识制作出实物，调试成功。例如，模拟电子技术、数字电子技术的课程设计，这些专业基础课程用到的都是基础电路，相对简单，学生设计出来并制作完成相对容易，会让学生比较有成就感。这样衔接，既可以分别完成两门课程的任务，又可以通过课程衔接，树立学生的系统工程意识，训练学生的工程思维。

（3）嵌入式系统课程

嵌入式系统课程是以微控制器为基础的多事件处理平台，要通过各种“输入”方式获取外界的控制和状态信息，经过逻辑算法处理以后，再通过“输出”将控制信息、状态信息等按照外设的特性和需求送出。即使这类课程是专注于编程，也要了解输入、输出面对的外部对象的特性，满足实时性要求，也就是说，必须了解硬件是如何工作的。因此，要入门嵌入式系统，成为一个名副其实的“嵌入式系统工程师”，硬件设计这一关必须要过，硬件的系统调试必须要自己动手完成。

嵌入式系统课程一般都是《电子工艺实习》的后续课程，比如，《单片机原理及应用》课程。单片机课程实验通常是用市面上买的单片机开发板，但是采购的开发板上面有很多元器件学生平时用不到，最重要的是开发板的电路连接不是学生自己设计制作的，学生对线路并不熟悉，使用起来有局限性[2]。因此，可以自主设计一个简单的开发板，只包括基本元件和必要电路，可以让学生在工艺设计课程中提前做出来，到上课的时候再拿出来用。也可以在嵌入式系统课程开设的时候，让学生自己设计制作简单的开发板。这样，学生就能对单片机的系统结构和电路连接有清楚的认识，还可以通过制作提高动手能力，训练创新思维。

（4）开放实验

电工电子实验中心为本科生和研究生专门开设了开放实验室，学生可以在自主选题后进行电路设计，来开放实验室制作电路板，验证设计结果。在制作电路板的过程中，可以用工艺实验室的设备完成实物制作，有利于激发学生的创新热情，提高创新能力[3]。

一个合格的电子工程师应该具备PCB设计、FPGA、电源设计、嵌入式系统、网络通信等各方面的知识，掌握仪器使用、器件选择的方法，完成系统的模拟和安装调试。而《电子工艺实习》课程恰恰可以培养学生的相关技能[4]。

由此可见，上述4类课程不论什么时候开设，只要对学生的培养目标不变，都可以与电子工艺课程相结合，彼此能够通过这个课程得到很好的衔接与相互促进。

6 结论

《电子工艺实习》课程培养了学生的动手能力以及分析和解决问题的能力，是每个电气类工科学生应该认真学习的课程，也是电气信息类实践教学应该重视的课程，可以在整个大学学习过程中起到很好的衔接和辅助作用。通过完成《电子工艺实习》课程[3]，不但能够提高学生制作电路板、手工锡焊等动手能力，还可以使学生掌握工程实践的基础知识，提高学生安装、调试电子电路的综合能力，让学生了解到作为工程师应该具备的能力和职责，提升社会责任感，为设计开发与研究并解决复杂工程问题奠定扎实的基础，为培养新工科优质毕业生提供高效可行的方法。