開放式電子工程訓(xùn)練教學(xué)實(shí)踐與研究

1、開放式電子工程訓(xùn)練教學(xué)理論與研究摘要：開放式電子工程訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生工程理論才能的一種教學(xué)形式，其根本目的在于增強(qiáng)學(xué)生的工程制造才能和理論經(jīng)歷。本文結(jié)合我校機(jī)電實(shí)習(xí)中心開展開放式電子工程訓(xùn)練的現(xiàn)狀，介紹了理論教學(xué)改革的情況。理論證明，開展以典型的、綜合的工程工程和產(chǎn)品為教學(xué)平臺(tái)的開放式電子工程訓(xùn)練，不僅可以更加有效地利用實(shí)驗(yàn)室資源，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)獨(dú)立解決實(shí)際問題的才能，是值得推廣的理論教學(xué)形式。關(guān)鍵詞：電子工程訓(xùn)練；工程制造才能；開放實(shí)驗(yàn)中圖分類號(hào)：G642.423文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0079202221-0144-02我國科技創(chuàng)新型的經(jīng)濟(jì)開展形式和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的開

2、展，需要大量具有創(chuàng)新精神、掌握現(xiàn)代專業(yè)技術(shù)知識(shí)，并能靈敏運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問題、具有工程制造才能和素質(zhì)的專業(yè)人才。因此，改革舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，構(gòu)建培養(yǎng)工程科技人才的教學(xué)形式勢在必行。高等工程教育由于強(qiáng)化了工程理論訓(xùn)練和案例教育，是造就工程科技人才的有效途徑，也是高校本科理論教育必不可少的重要環(huán)節(jié)。1，2近年來，我校在理論教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)展了一系列的改革和創(chuàng)新，其中機(jī)電實(shí)習(xí)中心進(jìn)展了開放式電子工程訓(xùn)練教學(xué)的嘗試，并獲得了很好的效果。一、開放式電子工程訓(xùn)練教學(xué)形式的構(gòu)建開放式電子工程訓(xùn)練以培養(yǎng)學(xué)生工程制造與創(chuàng)新才能為教學(xué)目地，使學(xué)生在本科期間積累一定的工程制造經(jīng)歷，培養(yǎng)工程理論素質(zhì)。開放式教學(xué)形式

3、采?。?內(nèi)容開放，即規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容與自選內(nèi)容相結(jié)合；2時(shí)間開放，即學(xué)生可靈敏選擇課余時(shí)間參與工程訓(xùn)練；3教學(xué)方式開放，采用老師重點(diǎn)講解與自學(xué)相結(jié)合、以及輔導(dǎo)與研討結(jié)合的教學(xué)方法。此外，開放式教學(xué)將采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)畫、圖像等技術(shù)，以增強(qiáng)工程訓(xùn)練的教學(xué)效果。二、開放式電子工程訓(xùn)練內(nèi)容的設(shè)置內(nèi)容是工程訓(xùn)練的靈魂。選擇能滿足市場需要的實(shí)用性工程工程和產(chǎn)品、引進(jìn)科研工程、培養(yǎng)電子產(chǎn)品研發(fā)的根本技能等，都可以作為開放式電子工程訓(xùn)練的內(nèi)容。在我校開展開放式工程訓(xùn)練的過程中，設(shè)置了豐富的訓(xùn)練題目，如：印刷電路板PB的制作、電子產(chǎn)品的安裝和調(diào)試、單片機(jī)多種信號(hào)發(fā)生器的制作、單片機(jī)溫、濕度控制器的制作、可編程

4、序控制器聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用理論、可編程序控制器與組態(tài)軟件相結(jié)合的組態(tài)監(jiān)控綜合應(yīng)用、智能車控制、交流電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)等等。這些訓(xùn)練內(nèi)容涵蓋了電子工程訓(xùn)練的大局部內(nèi)容，既有根底性的技能訓(xùn)練，也有進(jìn)步性的創(chuàng)新訓(xùn)練，有的還結(jié)合了電子、電工、控制等綜合知識(shí)的應(yīng)用，合適不同層次的學(xué)生根據(jù)自身的特點(diǎn)選作。這種多層次、綜合性、應(yīng)用性、興趣性的教學(xué)內(nèi)容，可以使學(xué)生在訓(xùn)練過程中逐步掌握現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工技術(shù)以及工程應(yīng)用技能，初步具有電子產(chǎn)品研發(fā)和工程制作才能，從而為培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新才能和科學(xué)思維方法的高素質(zhì)人才提供了重要平臺(tái)。3，4三、開放式電子工程訓(xùn)練的教學(xué)方法傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法是老師系統(tǒng)講解實(shí)驗(yàn)原理，詳細(xì)安

5、排實(shí)驗(yàn)方法和步驟，學(xué)生按照固定的形式去做。這樣不僅消耗大量的時(shí)間，而且缺少學(xué)生獨(dú)立考慮和設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，實(shí)驗(yàn)的效果也不好。在開放式電子工程訓(xùn)練的教學(xué)理論中，我們逐步改變了以往的教學(xué)方法。例如：在繪制印制電路板、制作單片機(jī)應(yīng)用電路實(shí)驗(yàn)板和開發(fā)板的電子工程訓(xùn)練中，為了充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研才能，我們采用以學(xué)生為主體，老師只起輔助的指導(dǎo)作用。詳細(xì)而言，學(xué)生可以參考視頻軟件、網(wǎng)絡(luò)資料和相關(guān)書籍來學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)印制電路板和單片機(jī)應(yīng)用電路板的制作步驟和操作方法。老師那么可根據(jù)需要采用多媒體課件講解prtel99等繪圖軟件的使用方法、單片機(jī)硬件電路的知識(shí)、語言的編程方法、kill51集成

6、開發(fā)軟件的應(yīng)用等，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)訓(xùn)練內(nèi)容的需要主動(dòng)學(xué)習(xí)各種根本技能，解決單片機(jī)應(yīng)用電路板設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中容易出現(xiàn)的問題。在單片機(jī)應(yīng)用電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生那么可以根據(jù)個(gè)人的興趣和用處，采用不同的單片機(jī)芯片獨(dú)立進(jìn)展設(shè)計(jì)，并完成實(shí)驗(yàn)板的制作、調(diào)試。這樣，才能使學(xué)生的創(chuàng)新思維和個(gè)性得到充分開展，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際動(dòng)手才能。四、開放式電子工程訓(xùn)練典型案例介紹由于開放式電子工程訓(xùn)練一般都是貼近工程實(shí)際的訓(xùn)練工程，因此涉及到的知識(shí)領(lǐng)域也非常廣泛，要在有限的時(shí)間內(nèi)完成這些內(nèi)容，需要采取有效的教學(xué)組織。以單片機(jī)應(yīng)用電路實(shí)驗(yàn)板的制作為例，這項(xiàng)訓(xùn)練包括以下幾個(gè)主要環(huán)節(jié)：繪制電路原理圖和印制電路板圖PB圖、制

7、作印制電路板、安裝和焊接電路板、調(diào)試軟硬件等。1.單片機(jī)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)通常情況下，參與單片機(jī)應(yīng)用電路實(shí)驗(yàn)板的制作工程訓(xùn)練的學(xué)生在此之前并沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過單片機(jī)的知識(shí)，因此在該環(huán)節(jié)的教學(xué)組織中以老師講解單片機(jī)應(yīng)用電路原理和元器件知識(shí)為主，學(xué)生借助視頻教學(xué)課件、網(wǎng)絡(luò)教材，以及相關(guān)教材自主學(xué)習(xí)為輔，并且通過理論制作逐步應(yīng)用和理解單片機(jī)的知識(shí)。在上述理論和理論的根底上，要求學(xué)生可以發(fā)揮主觀能動(dòng)性，自主設(shè)計(jì)出具有某些特定功能的單片機(jī)應(yīng)用電路。在這個(gè)從理論到理論、理論到認(rèn)識(shí)、再從認(rèn)識(shí)回到理論的學(xué)習(xí)過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)才能和利用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的興趣，從而為創(chuàng)新才能的培養(yǎng)奠定了基矗2.印制電路板圖的制

8、作1繪制單片機(jī)應(yīng)用電路原理圖。應(yīng)用繪圖軟件繪制單片機(jī)應(yīng)用電路原理圖、印制電路板圖，是進(jìn)展電子產(chǎn)品開發(fā)必備的根本技能，也是需要經(jīng)過屢次理論才能掌握的一項(xiàng)技術(shù)。其根本步驟為：1學(xué)生通過自學(xué)掌握繪圖軟件的功能和根本用法；2利用原理圖元件庫編輯器制作元件；3編輯元件參數(shù)；4掌握在原理圖中放置元件、布線的方法和要求；5用表格編輯器檢查元件的屬性遺漏；6對(duì)原理圖進(jìn)展電氣法那么測試；7老師講解原理圖的編輯和調(diào)整、元器件的封裝等步驟，用詳細(xì)實(shí)例來講解電路圖常見錯(cuò)誤，以盡可能減少原理圖中出現(xiàn)的錯(cuò)誤：如漏畫導(dǎo)線和元件、元件參數(shù)不全、導(dǎo)線沒有連通等，最終形成完好的單片機(jī)應(yīng)用電路原理圖。這一環(huán)節(jié)需要參與的學(xué)生既要有專

9、業(yè)知識(shí)做根底，也要有對(duì)待工程設(shè)計(jì)一絲不茍的責(zé)任心，才能圓滿完成設(shè)計(jì)任務(wù)。2繪制印制電路板圖。在印制電路板圖的繪制過程中，首先需要利用prtel繪制軟件的網(wǎng)絡(luò)表和自動(dòng)布局功能將疊加的元件分開，并手工調(diào)整元件的位置，使電路板整體布局合理；然后再利用自動(dòng)布線功能布置導(dǎo)線的寬度、焊盤的尺寸、通孔孔徑等。詳細(xì)來講，繪制印制電路板圖的一般原那么為：1元間放置位置要緊湊、間隔 要短、元件間連線盡量短、盡可能縮小印制電路板的尺寸；2導(dǎo)線間距大于4il；3電源線、地線盡量要粗，以進(jìn)步電路板帶負(fù)載的才能；4焊盤盡量大，采用橢圓型焊盤，防止鉆孔時(shí)損壞焊盤；5導(dǎo)線與焊盤間間隔 應(yīng)盡量拉大，以防止產(chǎn)生干擾信號(hào)。在工程訓(xùn)

10、練工程中，學(xué)生獨(dú)立制作的單片機(jī)應(yīng)用電路印制電路板圖如圖1所示。通過印制電路板的制作，學(xué)生還可以學(xué)習(xí)掌握轉(zhuǎn)印機(jī)、雕刻機(jī)、高速視頻鉆等設(shè)備的使用方法，進(jìn)一步理解印制電路板的制作工藝方法和過程。顯然，理解現(xiàn)代電子工業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等，也是積累工程制造經(jīng)歷的過程。3.單片機(jī)應(yīng)用電路實(shí)驗(yàn)板的制作1元器件的選擇。單片機(jī)應(yīng)用電路實(shí)驗(yàn)板是集編程器、仿真器、ISP下載線、實(shí)驗(yàn)電路為一體的電路板，它利用單片機(jī)自身的資源，外加電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本次工程訓(xùn)練中，單片機(jī)采用應(yīng)用廣泛的AT89S52芯片兼容ST89系列芯片，與其他電路包括RS232串行通信接口、數(shù)碼管顯示、LED

11、顯示、蜂鳴器、中斷控制、繼電器控制等，共同構(gòu)成了單片機(jī)應(yīng)用電路。在此根底上，學(xué)生可以根據(jù)控制需要選擇加單片機(jī)片外存儲(chǔ)器RA6264、R2764，來擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)空間；或者加模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD0804和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DA0800，來實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制等。2電路板的安裝。元器件選定之后，學(xué)生就可以自行安裝并焊接電路板。在此環(huán)節(jié)要注意：1焊接之前，應(yīng)檢測印制電路板，防止出現(xiàn)斷路、短路、焊盤脫落的問題，以減少故障；2電路板焊接重點(diǎn)是集成芯片，其管腳易出現(xiàn)焊接短路的故障，因此要提早練習(xí)焊接芯片管腳；3焊接完成后，要用數(shù)字萬用表檢查焊點(diǎn)之間有無短路故障，以確保電路板的焊接質(zhì)量。焊接好的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板如圖2

12、所示。3聯(lián)機(jī)調(diào)試。單片機(jī)應(yīng)用電路實(shí)驗(yàn)板硬件局部制作完成以后，需要對(duì)其進(jìn)展軟件編程并進(jìn)展調(diào)試以實(shí)現(xiàn)特定的功能。步驟如下：1將通信電纜接入裝有kill51集成開發(fā)軟件的P機(jī)串口和單片機(jī)電路板串口；2為實(shí)驗(yàn)板接入9V直流電源；3使用數(shù)字示波器檢測硬件電路各點(diǎn)信號(hào)如復(fù)位信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、I/輸出信號(hào)；4用語言編寫源程序；5使用kill51集成開發(fā)軟件內(nèi)嵌的仿真調(diào)試軟件進(jìn)展模擬仿真；6將調(diào)試好的源程序燒錄到單片機(jī)內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)輸入輸出實(shí)驗(yàn)。通過反復(fù)的調(diào)試，學(xué)生可以掌握源程序的編輯、編譯、仿真、在線下載、在線調(diào)試方法和過程，并且學(xué)會(huì)自行解決調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤，最終實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)有的功能，圓滿完成工程訓(xùn)練的任務(wù)。五、教學(xué)改革效果理論證明，開放式工程訓(xùn)練在高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中所發(fā)揮的作用是非常重要的。通過典型工程工程和電子產(chǎn)品制作工程訓(xùn)練，學(xué)生的工程制作才能不僅有了顯著的進(jìn)步，而且可以通過自主學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型工程的開發(fā)，進(jìn)一步培養(yǎng)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新才能。我校參加過電子工程訓(xùn)練的學(xué)生在電子設(shè)計(jì)大賽中已經(jīng)初步展現(xiàn)了自己的工程理論才能，獲得了很好的成績。此外，開放式電子工程訓(xùn)練也為理論教學(xué)積累了珍貴的經(jīng)歷，有利于進(jìn)步理論教學(xué)的效果，由此引發(fā)的理論教學(xué)形式的改革將更加合適現(xiàn)代人才的培養(yǎng)要求。中國論文聯(lián)盟.Ll.參考文獻(xiàn)：1韓芝俠,脫慧,饒漢文,等.電子工藝實(shí)