電子工藝實(shí)習(xí)課程改革效果
時(shí)間:2022-06-23 02:48:01
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隨著科技的發(fā)展,企業(yè)對(duì)高校畢業(yè)生在動(dòng)手能力及創(chuàng)新、創(chuàng)造能力方面的要求越來越高。電子工藝實(shí)習(xí)是電類專業(yè)學(xué)生接觸電子電路的啟蒙課程,是培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計(jì)的入門課程,在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)方面所起的作用不容忽視[1-3]。
1電子工藝實(shí)習(xí)課程現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的“電子工藝實(shí)習(xí)”課程注重對(duì)電子套件的焊接,目前很多高校的課程內(nèi)容是焊接收音機(jī)或類似單純的電子套件。課程內(nèi)容可以教學(xué)生識(shí)別電子元器件,也可以鍛煉學(xué)生的焊接能力,但是也存在一些問題[4],比如課程內(nèi)容孤立,不能與相關(guān)課程互聯(lián)互通,形成體系;課程內(nèi)容老舊,教學(xué)模式單一,學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí),與課程沒有互動(dòng),沒有自主性,不利于培養(yǎng)學(xué)生興趣;電子套件功能單一,無法編程,無法擴(kuò)展,課程結(jié)束后無法使用,不具備創(chuàng)新價(jià)值;專業(yè)性強(qiáng)、面向?qū)I(yè)單一,不利于大面積推廣;電子套件成功率低,影響學(xué)生興趣的建立。這些問題影響了課程教學(xué)的效果。為了克服上述問題,培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的復(fù)合型人才,江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱:學(xué)院)著手對(duì)“電子工藝實(shí)習(xí)”課程進(jìn)行了一系列改革,并取得了一定的成果。
2電子工藝實(shí)習(xí)課程改革內(nèi)容
“電子工藝實(shí)習(xí)”屬于實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)范疇,要保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性需要使課程內(nèi)容緊跟電子工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[5],我們的課程改革內(nèi)容總結(jié)如下。
2.1結(jié)合學(xué)院特色自制實(shí)驗(yàn)套件
傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)套件是收音機(jī)等單純的電子套件,教學(xué)內(nèi)容陳舊,與其他課程沒有關(guān)聯(lián),教學(xué)效果不明顯[6]。針對(duì)此問題,我們先后設(shè)計(jì)了多版電子工藝實(shí)習(xí)套件,最終我們將“電子工藝實(shí)習(xí)”課程與學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)特色相結(jié)合,設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電子工藝實(shí)習(xí)套件,它采用流行的電子積木模式,分為底板、擴(kuò)展板和創(chuàng)意板,底板可編程、帶WIFI聯(lián)網(wǎng)功能,擴(kuò)展板具有固定功能,創(chuàng)意板則是學(xué)生根據(jù)需求自己設(shè)計(jì)、自己焊接,可以與開放云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,可以與手機(jī)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;套件成本低廉、電子工藝實(shí)習(xí)課程結(jié)束以后學(xué)生還可以用它來進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目或參加各類電子、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽,實(shí)現(xiàn)一板多用。套件既可以實(shí)現(xiàn)“電子工藝實(shí)習(xí)”課程的鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的目的、培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)興趣,又可以培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新的意識(shí)。套件實(shí)物如圖1所示。圖1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電子工藝實(shí)習(xí)套件
2.2教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化,增強(qiáng)課程效果
為了增強(qiáng)課程的教學(xué)效果,我們采用了項(xiàng)目式教學(xué)模式[7],一個(gè)班級(jí)分為幾個(gè)組,每一組都要完成不同的項(xiàng)目。項(xiàng)目的要求是基于套件制作具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品,比如遠(yuǎn)程溫濕度控制系統(tǒng)、智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。每個(gè)項(xiàng)目都融合了理論知識(shí)與實(shí)踐技能,分析需求、設(shè)計(jì)方案、器件選型、電路焊接、程序編寫、產(chǎn)品調(diào)試,整個(gè)項(xiàng)目流程學(xué)生全部獨(dú)立完成。學(xué)生由傳統(tǒng)電子工藝實(shí)習(xí)課程的被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)掌控課程,電子工藝實(shí)習(xí)的課程目標(biāo)在項(xiàng)目進(jìn)行過程中被無形完成。課程實(shí)施的主要步驟為:(1)講解電子元器件識(shí)別、電路焊接、儀器使用等傳統(tǒng)電子工藝實(shí)習(xí)課程內(nèi)容;(2)學(xué)生動(dòng)手焊接套件的底板、擴(kuò)展板;(3)公布項(xiàng)目題目,詳細(xì)需求,學(xué)生自由分組、選題;(4)項(xiàng)目進(jìn)行,學(xué)生作為項(xiàng)目主體設(shè)計(jì)創(chuàng)意板、焊接、編程,教師在項(xiàng)目中指導(dǎo);(5)項(xiàng)目結(jié)題,學(xué)生分組展示成果,提交文檔,教師根據(jù)完成程度評(píng)分。
2.3拓展教學(xué)內(nèi)容
為了使教學(xué)內(nèi)容跟上當(dāng)前電子技術(shù)的發(fā)展,課程內(nèi)容保留了電子元器件識(shí)別、測(cè)量?jī)x器的使用、電路繪制軟件的使用、電路焊接等傳統(tǒng)電子工藝實(shí)習(xí)課程的內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上又拓展了程序編寫的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容[8-9],程序編寫主要分為硬件編程和云平臺(tái)編程。為了降低編程難度及與其他后續(xù)課程互通,硬件編程語言我們選用了MicroPython。MicroPython是劍橋大學(xué)教授喬治達(dá)明為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的編程語言,它基于ANSIC,是Python3的精簡(jiǎn)版[10]。Mi-croPython擁有獨(dú)立的解析器、編譯器、虛擬機(jī)和類庫等,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了ESP8266、STM32等嵌入式芯片的基本硬件資源,包括常用的GPIO、PWM、ADC、SPI、IIC、OneWire,使用MicroPython可以快速搭出建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型。云平臺(tái)我們采用了中國移動(dòng)的免費(fèi)開放物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)OneNET,它支持http、MQTT等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,能夠輕松地實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入與數(shù)據(jù)管理[11]。它采用可視化拖拽式編程,學(xué)生在極短的時(shí)間內(nèi)即可編輯出美觀的界面。在WEB端和APP端登錄后即可查看界面數(shù)據(jù)、反向控制設(shè)備。WEB端的界面實(shí)例如圖2所示。2.4采用現(xiàn)代化教學(xué)輔助措施隨著信息技術(shù)的發(fā)展,各種社交軟件和平臺(tái)層出不窮,利用好這些手段,可以作為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充?!半娮庸に噷?shí)習(xí)”課程進(jìn)行過程中,除了傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式外,我們也引入了這些現(xiàn)代化技術(shù)做為輔助手段[1]。例如開通微信公眾號(hào),除了公布課題要求、參考資料等信息外,還不定期推送各種技術(shù)文章;錄制教授電路板焊接技術(shù)和編程技術(shù)的微課視頻,使學(xué)生在課余時(shí)間也能學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí);建立有QQ課程群,可以隨時(shí)解答學(xué)生的問題,實(shí)時(shí)指導(dǎo)學(xué)生。通過信息技術(shù)的引入,增強(qiáng)了學(xué)生與課程及教師的互動(dòng),增加學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,有益于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電子設(shè)計(jì)的興趣。
3電子工藝實(shí)習(xí)課程改革的效果
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在高校人才培養(yǎng)的過程中起著非常重要的作用,強(qiáng)化電子工藝等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、完善學(xué)生的綜合素質(zhì)等方面起到很大的作用。通過近四年對(duì)“電子工藝實(shí)習(xí)”課程地改革,我們學(xué)院取得了良好的成績(jī),主要表現(xiàn)在:(1)學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了較大的提高,每年的各級(jí)各類科創(chuàng)比賽中學(xué)院學(xué)生的參賽成績(jī)良好,特別是2016年江蘇省電子設(shè)計(jì)大賽,學(xué)院捧得了江蘇省TI杯,并獲得了全國邀請(qǐng)賽全國一等獎(jiǎng);2019年學(xué)院在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽中獲得了全國二等獎(jiǎng)。(2)學(xué)生對(duì)電子設(shè)計(jì)的興趣得到了培養(yǎng),每年報(bào)名參加各類比賽的人數(shù)持續(xù)增多,為此我們還特意設(shè)置了院內(nèi)的電子設(shè)計(jì)比賽。(3)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)得到了培養(yǎng),很多學(xué)生基于我們的電子工藝實(shí)習(xí)套件參加各類的大創(chuàng)項(xiàng)目并有意識(shí)地將項(xiàng)目成果化,每年都有學(xué)生基于套件申請(qǐng)的專利、撰寫的論文被授權(quán)或錄用。
4結(jié)語
實(shí)踐證明,根據(jù)江南大學(xué)實(shí)際情況,系統(tǒng)性、有針對(duì)性地對(duì)“電子工藝實(shí)習(xí)”課程進(jìn)行教學(xué)改革,可以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
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作者:馮偉 于丹石 張新 彭力 單位:江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院信息與控制國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心