关于电子产品制作实训的教学思考与实践 2019-12-18
今年, 该研究者有幸组织培训该校学生参加了总院组织的“电子产品制作与调试”项目的技能大赛,在整个赛前培训过程中,该研究者与学生都收获颇多,可谓教学相长,现从教学目标、教学内容、教学方法、教学进度安排这四个方面总结一下该研究者的教学心得。
1 教学目标
从竞赛角度讲, 赛前培训教学的目的主要是使学生在竞赛规定的时间内较好地完成竞赛所要求的各个环节的内容, 即不仅要完成电子产品制作的任务, 而且要提高制作的速度;从实训技能上讲,通过电子产品的制作, 不仅可以提高电子技术理论水平和实际动手能力, 还可以更深刻地理解电子学原理, 熟悉各种类型的电子单元电路的工作原理及应用功能, 掌握各种电子元器件的特点及在电路中的作用, 深入了解电子电路在不同工作状态下的特性;从素质能力上讲, 因为竞赛中要求两个学生一组来完成电子产品的制作, 所以通过分组配合可以培养学生的团队协作精神,锻炼学生沟通交流能力,另外,通过对项目的分析和制作, 可以提高学生分析问题和解决问题的能力。
2 教学内容
2.1 教学内容安排
电子产品的制作涉及到电子技术专业多门课程的内容,如电子技术基础、PCB制作、电子工艺与技能等, 是这些课程的融合。该研究者设计的教学内容是按照电子产品制作的流程展开的, 电子产品制作的流程基本上可概括为四步: 识图→制板→焊接→调试, 故教学内容也主要分为这四个方面,另外,在识图与调试部分还加入了电子元器件识别与测量及数字万用表和示波器的使用。具体安排如表1所示。 
就上述四个部分的教学内容, 结合教学实践该研究者总结了每部分内容在电子制作过程中常见问题及应注意的几个问题。
识图部分: 对电路原理图的读识为后面进行电路的调试做铺垫, 如果电路在最后调试过程中存在某些问题, 对电路图的正确理解能够帮助你迅速找到确定电路的故障点并进行有效的故障排除。识读电路原理图的一般方法:先找出单元电路的输入端和输出端, 再分析各单元电路之间的连接情况;先看单元电路的类型,再分析各元器件的作用。
制板部分:(1)绘图软件选用的是Protel99 SE,这是常用的电路板制作软件之一。用该软件在原理图设计中容易出现的问题是:在载入网络表过程中提示错误”Error:Note Not found”(找不到电气节点),出现这种错误主要原因之一是元器件的原理图符号与元器件封装之间的对应关系不正确, 如普通二极管原理图符号的引脚序号为1、2与元器件封装的焊盘序号A、K不能相对应。修改的方法可以选择修改元器件封装,将二极管的焊盘序号修改为1、2。(2)在对元器件进行布局时, 按照原理图中元器件位置和信号传输方向进行布局, 这样在后面对电路板布线时容易布通。(3)焊盘尺寸的设置不宜过小, 否则焊接时元器件不易与电路板连接上。(4)电路板电气边界的设定要略小于电路板尺寸, 这样可以避免有的元器件焊盘处于电路板的边界上,
元器件安装时会超出电路板边界。(5)显影蚀刻的时间大约在半个小时, 竞赛时间为三个小时, 所以实际可操控的时间只有两个半小时, 在竞赛时要把握好时间。
焊接部分: 焊点质量的评价方法是焊点应该是圆锥形的,且焊点光亮, 无毛刺、无虚焊现象。焊点的焊锡量应合适,焊接牢固美观。
调试部分: 电子制作中常见故障为接触不良,关键点是查找故障的入手点,利用关键点查找到不正常的电压、电流后,通过分析, 把故障点缩小到某电路的范围直至具体元器件。
2.2 教学重点及难点
“电子产品制作与调试“技能大赛分值安排与总体要求如下:(1)原理图绘制(20分) ,要求利用绘图软件绘制电路原理图,并提交电路原理图文件;(2)制板(40分),要求利用软件进行PCB绘制、元件封装绘制,并利用多功能制板系统进行电路板制作;(3)焊接调试(35分),要求在制作好的电路板上焊接现有元器件,并进行必要调试;(4)安全文明生产(5分) 。根据上述竞赛分值安排和总体要求可以看出原理图绘制和制板是两个最重要环节,这是教学的重点,而这两个环节中制板是难点, 而制板环节中最重要的是绘制出PCB电路来,这是教学的难点。在PCB图绘制过程中,对于系统封装库中不存在的元件封装要进行绘制, 其要与实际元器件相对应, 这需要准确测量引脚间距, 否则焊接时元器件无法插入电路板,另外还有容易出错的地方是PCB图上三极管的E、B、C级位置要与实际三极管三个电极的位置相对应。
2.3 教学方法
该校学生理论基础较差, 缺乏学习热情和积极性,而且在培训阶段,电子产品制作涉及到的有些课程还没有开设, 故在教学方法上该研究者采用任务驱动法组织教学, 按照先易后难、由浅入深的原则, 精心选取了电子电路中常见的六个有趣的(带闪光的、有声响的、带动作的)典型电路,通过对这六个电路的制作来让学生体会整个电子电路制作的过程。
把这六个电路按照上述循序渐进的原则, 分三个阶段来完成: 第一阶段,选择的是元器件较少、结构单一由分立元件构成的简单电路, 涉及到电路有报警电路—断线式防盗警报电路、门铃电路—延时电子门铃电路、电源电路— 电池充电器电路; 第二阶段, 选择的是包含集成电路的简单电路, 涉及到电路有开关电路—触摸延时节能开关电路、5 5 5定时器电路— 手控蜂鸣器; 第三阶段, 选择的是元器件较多、包含集成电路的中等难度电路, 涉及
到电路是声光控楼道灯电路。上述电路都是常见的典型电路,很多资料都可以查阅到, 再加之篇幅所限, 所以不在文中给予电路图。
2.4 教学进度安排
需要说明的是实训课程以学生动手操作为主,教师只是起到引导及辅助的作用,所以教学进度可以根据学生制作的进度做适当的调整。如表2所示。
2.5 结语
经过这八次课的学习, 学生们能够基本掌握熟悉电子制作的流程及方法, 并提高了学习的兴趣。在竞赛过程中,参赛学生基本完成了电路的制作, 但在电路分析及测量方面还存在一些问题, 故在今后的教学中这些方面还需进一步加以完善。另外,还想强调的是竞赛不是目的, 让学生掌握
电子制作的实际操作技能才是真正的教学目的。近几年来, 电子产品的制作工艺、制作设备及制作技术、制作速度都有很大的提升,这些都给电子产品生产、制作人员的知识更新与技能提出了更高的要求, 同时这也要求教师要不断更新所学知识, 培养出符合现代职业技能要求的学生。