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摘要:電裝實習的目標是鞏固學生理論知識、提高學生動手實踐能力、激發學生創新思維，并培養學生的工程意識。為達到這一目標，我校以電類專業學生作為改革試點，對電裝實習進行了一系列教學改革。本文在分析了原有教學內容存在的形式單一、題目陳舊、知識架構不合理等問題后，詳細闡述了教學改革思路，對教學內容、教學方式以及考核方式等進行了初步探討，并總結了改革后取得的一些成效。

關鍵詞:電裝實習；教學改革；工程實踐能力；改革成效

電裝實習是全國各高校理工科電氣電子、自動化、測控技術與儀器、機電等相關專業本科學生的必修基礎課。在這門課程中，學生首次應用學到的電子知識和焊接技術，完成一套實際產品的焊接、組裝和調試，是鍛煉學生動手實踐的關鍵課程，對鍛煉學生的工程實踐能力以及分析解決問題等能力有積極的引導作用[1-3]。電裝實習是連接理論知識和工程實踐的橋梁，與電路基礎、模擬電路、數字電路等課程密切相關，二者相互促進、相互交融。通過電裝實習，一方面可以幫助學生鞏固和加深對這些理論課程所學知識的理解和掌握；另一方面，理論與實踐相結合，可以培養學生的工程意識，鍛煉學生的實際動手能力，實現學與做的有機結合。2015年國務院辦公廳印發的《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》提出，到2020年建立健全課堂教學、自主學習、結合實踐、指導幫扶、文化引領融為一體的高校創新創業教育體系，人才培養質量顯著提升，學生的創新精神、創業意識和創新創業能力明顯增強，投身創業實踐的學生顯著增加[4]。我校電氣工程學院自動化儀表系創新性地提出了課程群與模塊化創新實踐的教學改革思路，注重課程之間以及理論教學與實踐教學之間的聯系，通過模塊化實踐提升學生的綜合創新能力[5]。電裝實習作為一門重要的實踐課，肩負著培養學生的創新意識和工程理念、激發學生動手實踐的積極性、主動性的重任[6-7]。因此，積極探索并完善電裝實習教學工作，最大程度地實現以上目標，完成對學生獨立思考能力、創新能力以及動手實踐能力的培養，則成為電裝實習教學的首要任務。

1傳統電裝實習教學模式及存在問題

長期以來，我校電裝實習內容均是以收音機和萬用表的焊接和調試為主。在實習過程中，學生將測量好的元器件按照電路原理圖擺放到電路板相應位置進行焊接，焊接后手工檢查各焊點，確認無誤后上電測試，如果現象正確則表明焊接無誤。在這種機械式的焊接與調試工作中，大多數學生存在對電路原理圖不理解、對其工作原理懵懂等問題。因此，通過反思這種教學模式，發現其對學生的實踐能力、創新意識等培養效果較差。歸納起來，目前這種教學模式主要存在以下問題[8-10]：(1)學時少，而教學任務較重，難以完成對學生的工程意識和創新思維等能力的引導和培養工作。改革前，電裝實習要在僅有的16學時內，讓學生掌握基礎的電子知識，練習焊接技能，完成收音機和萬用表的焊接和調試，教學內容安排上相對較滿，難以抽出空余學時對學生的創新實踐能力等進行指導和培養。(2)學生缺乏相關知識儲備，調試困難。電裝實習往往是在本科二年級下學期進行，而此時學生的模擬電路、數字電路和電路基礎等專業基礎課程剛剛開展，因此相對學生此時的知識儲備而言，收音機和萬用表所需的電路知識難度較高。尤其是對于收音機的晶體管放大電路和高頻電子線路等，學生缺乏一定的理論基礎，難以理解，在一定程度上會使學生對電路產生恐懼心理，打擊學生的學習積極性和主動性。(3)電裝實習內容知識結構不合理。改革前，電裝實習所用的收音機和萬用表涉及的大多是模擬電路知識，而對現在單片機編程普遍應用的數字電路知識基本沒有體現。這是傳統電裝實習的一大缺陷。(4)電裝實習內容陳舊，不能適應企業對數字電路、單片機編程等知識能力的需求，難以激發學生的學習興趣和創新意識。由分立元器件構成的晶體管超外差式收音機不但不能體現電路元器件的集成化、小型化的發展趨勢，而且電路結構復雜，不利于激勵學生將所學知識應用于電子產品的設計和開發。(5)電裝實習內容缺乏針對性，不同專業實習內容相同，忽略了各專業培養目標的差異性。目前全校各個專業，如電氣、電子類專業和機械、應用化學等非電子類專業，實習內容都是收音機和萬用表，時間均是16學時，沒有考慮不同專業在學科方向和知識架構上的差異，也未能顧及電類專業對電裝實習較高的專業要求。基于以上問題，我們認為，傳統的電裝實習已不能滿足學生對當下知識結構的需求，對提高學生的創新能力更是力不從心。因此，我們以電類專業學生為試點，對電裝實習課程做了相應的教學改革。

2電裝實習教學改革

目前，我校從各方面鼓勵學生積極參與創新活動，參加各種科技競賽。尤其近幾年，隨著單片機的應用越來越普及，社會各界和各高校加大了對單片機編程應用類競賽的重視力度和支持力度，如秦皇島市“康泰杯”高校單片機應用設計競賽、河北省大學生電子設計競賽、全國“飛思卡爾”智能車競賽等。與此同時，精通單片機編程也成為很多企業進行人才招聘的考核標準。為此，很多學生從本科一年級開始，就利用選修課、學校科協、競賽培訓、自學等方式接觸和學習單片機。因此，基于上述原因，同時為加強對學生綜合實踐能力的培養，我校對電氣電子類專業學生的電裝實習進行了以下改革。

2.1教學內容上的改革

(1)自制單片機外圍模塊，取代原來的收音機和萬用表，并把各種常見的典型電路，如數碼管電路、蜂鳴器電路等，集合在一起設計PCB板，且板上各電路模塊之間相互獨立。每個模塊電路結構簡單，元器件不多，學生容易理解掌握。這種方式不僅幫助學生復習鞏固了電路知識，而且可以把多個不同功能的電路模塊組合應用，增加設計的靈活性。由我校實驗中心自行設計制作的PCB電路板可實現的電路功能模塊如表1所示。學生根據PCB電路板和元器件自行完成相應電路的焊接和調試工作，焊接好的電路板如圖1所示。(2)在教學過程中，引入工程概念，培養學生在軟件編程中的工程意識。工程模板是單片機編程的基礎和前提。在軟件編程過程中，通過讓學生自己創建工程模板，可以幫助學生更好地認識到工程結構，熟悉工程所包含的各種文件，如啟動文件、說明文件等，更好地了解程序在編譯過程中是如何鏈接工作的，從而可以更好地幫助學生建立工程概念。(3)設置上電檢測環節，確保硬件電路的正確性。當電路板焊接完成，肉眼檢查無誤后，要進行上電檢測。上電檢測的過程是在相應的電路節點接入相應電壓（如3.3V或地），組成閉合回路，實現相應功能。上電檢測是檢查PCB電路板制作和元器件焊接正確與否的關鍵環節。同時，通過上電檢測環節，指導教師可對學生的電路知識進行考察。在上電檢測過程中，指導教師可以讓學生在不同的電路模塊間自由組合，實現不同模塊功能的控制。例如，用電子時鐘板的獨立按鍵控制數碼管和交通燈，用密碼鎖板上的鍵盤矩陣控制電子時鐘板的蜂鳴器發出報警，用電子時鐘板的獨立按鍵控制密碼鎖板的發光二極管，等等。這種跨模塊的測試可進一步加深學生對電路結構的理解，對學生學習電路基礎、模擬電路、數字電路等都能起到良好的促進作用。(4)講授基本編程技巧，引領學生編程入門。在硬件操作的基礎上，增加了軟件編程的內容，通過軟硬件的結合，鍛煉學生的綜合實踐能力。在軟件編程部分，為每個學生提供一個STM32最小系統板，并利用學生焊接的外圍模塊，指導教師引導學生編寫較為簡單的程序，實現相應功能，如點亮LED燈、數碼管顯示自己的學號等。在編程過程中，指導教師對重要知識點、難點、編程技巧等進行講解，并全程指導。當學生利用焊接的外圍模塊，通過自己編程實現相應功能后，可加強學生學習的自信心和學習的積極性、主動性。表2列出了兩個外圍模塊與STM32F103VET6開發板和NOKIA5110液晶屏相結合，可以編程實現的部分功能。圖2給出了學生現場測試和調試的過程。

2.2教學方式上的改革

除了以往的實驗指導書編寫、多媒體PPT講述，我們還引入了視頻教學的方式。把重要的或容易出錯的知識點，如工程模板的建立過程、基本編程技巧等，做成小視頻，上傳到公共資源，方便學生隨時查閱。這種方式為學生提供了良好的教學資源。學生在自己操作過程中，如果忘記或沒有看清指導老師的PPT演示過程或重要提示，可以自己查找相應的教學視頻，從而可以更加清晰直觀地溫習相應的操作過程[11-12]。對于個別接受知識困難、跟不上班級進度的學生，視頻學習可以幫助他們在課余時間強化重點，加深理解。

2.3師資隊伍上的調整

為適應電裝實習在教學內容上的重大改革，在師資配置方面也做了相應調整。改革前的電裝實習主要針對硬件，需要完成相關的焊接和調試工作，指導教師在焊接原理、焊接技術、硬件調試等方面有著豐富的經驗，對學生的實習過程可以進行有效協助和指導，確保硬件的焊接質量和順利調試。教學改革后，電裝實習不僅要培養學生的焊接、硬件調試等實際動手能力，還要注重鍛煉學生的軟件編程能力。因此，電裝實習配置了從事單片機編程教學的軟件指導教師。每個教學班同時由硬件指導教師和軟件指導教師全程指導學生的電裝實習，分別側重負責學生的硬件焊接和軟件編程兩方面，加強了電裝實習課程的師資力量，教學質量得到了保證。

2.4考核方式上的改革

針對教學內容上的改革，電裝實習的考核方式也進行了相應調整，不僅要評估學生對電路的理解及焊接技術，還要考核學生的軟件編程能力。最終成績的構成及相應的比重如表3所示。實習過程中，每個項目完成后，指導教師都要根據學生的實際表現，嚴格按照評分標準給出本項目的成績。如表3中序號3的項目，電子時鐘板的電路原理及焊接，在考核時通過現場提問判斷學生對電路原理的掌握情況，通過檢查電路板判斷有沒有錯焊、短路或焊接不良，電路板整體是否干凈整齊美觀等。序號5的項目，要考察學生是否是獨立完成整個編程過程，有沒有邏輯或語法錯誤，最后現象是否正確，完成的速度等。實習結束后，指導教師按照各個項目所占成績比例，綜合給出學生最后的實成績。改革后的電裝實習由原來的16學時增加到32學時。每天按8學時進行，4天完成整個實習過程。課程進度如表4所示。

3.改革后的成效與展望

電裝實習改革后實施的首批學生是2015級電子信息類專業本科二年級學生，近1000人。由于專業背景，部分學生已經接觸過數碼管、蜂鳴器等常用的電子元器件，但缺乏深入系統地學習。通過這次電裝實習，學生們掌握了常用元器件的原理和測量方法，加深了對電路、數電、模電等基礎知識的理解和掌握，鍛煉了動手實踐能力，為以后的電路設計、PCB電路板制作等奠定基礎。同時，STM32開發板的編程入門也將他們引向一個實現自我想法的廣闊空間。綜合后續專業課的學習情況和各種競賽的表現，電裝實習改革取得了一定的成效，主要表現為以下幾點：（1）專業課《嵌入式單片機STM32設計及應用技術》的學習情況有了較大改善。通過電裝實習，學生已初步掌握了簡單的硬件知識和一定的編程能力，在專業課的學習過程中能夠積極投入，理論與實踐相互結合。在理論課學習過程中，授課教師結合電裝實習內容，通過安排編程實踐，可以幫助學生加深對理論知識的理解和掌握。通過授課教師反饋和電裝課題組調研發現，相對于往年，2015級學生的單片機編程學習進度至少提高了8學時，理論課程結課考試成績平均水平較往年有較大幅度提升。（2）參與創新實踐的學生數量明顯增加。通過電裝實習，學生具備了初步的硬件知識和單片機編程基礎，為學生后續自學和創新實踐等奠定基礎。相對于往年，進入實驗室進行創新實踐學習的學生人數增加近一倍。這些前期的學習和實踐能力的培養為學生以后參加各種電子科技競賽打下基礎。（3）學生綜合實踐和創新能力得到提升，科技競賽成果顯著。如2017年秦皇島市“康泰杯”單片機應用設計競賽”獲一等獎2項、二等獎3項、三等獎4項；“挑戰杯”河北省大學生課外學術科技作品競賽”獲一等獎和二等獎各1項，三等獎2項；第十二屆“恩智浦”杯全國大學生智能汽車競賽獲全國二等獎1項。這次電裝實習的教學改革，實現了理論與實踐相結合、硬件與軟件相結合，有助于培養學生獨立思考、分析解決問題的能力。通過改革電裝實習內容、增加教學手段、完善考核方式等，提高了電裝實習的教學效果，實現了提高學生綜合動手能力的培養目標。在以后的教學工作中，課題組將進一步結合各專業培養目標、用人企業等對學生應用實踐能力等要求，深入改革并完善教學措施，培養學生的工程實踐能力，提高人才培養質量。

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作者:張金鳳 楊瑩 李雪 單位:燕山大學里仁學院