新形势下“电子工艺学”教学改革与探讨

电子信息技术的快速发展，各种新技术和新器件不断出现．传统的手工装备方式已经不能满足现实的需求，电子工艺制作电路板方法由于其自动化程度较高，极大地缩短了电子设计的开发周期而广泛应用于各种电子设备的制作过程中．根据摩尔定律，每个芯片上晶体管的数目每１２个月将会增加一倍，也就意味着电路设计的复杂度每１２个月会增加一倍．如果“电子工艺学”教学不能跟上科技的发展，那么学生的实践动手能力将很难满足企业的发展需求．
“电子工艺学”是一门理论与实践紧密结合的课程，对学生的动手能力要求较高．它需要较好的模拟电子技术、数字电子技术以及电路技术作为基础．通过电子工艺的学习，不仅培养学生的实践动手能力，而且提高了学生对先进电子制造流程的认识．作为专业性地方高校，只有立足于服务好地方经济，才能以点及面，逐步发展．在原有的“电子工艺学”教学过程中，学生只是被动地接受学习，以手工装配微小电子产品比如收音机、控制电路等为主，主要目的是提高学生对基础电子器件（二极管、三极管、电阻、电容等）的认识和运用．虽然通过这些小型的项目设计提高了学生的动手能力以及产品开发能力，但是随着科技的快速发展，“电子工艺学”中又出现了一些新的问题需要解决．笔者从培养应用型本科人才和加强学生专业实践能力角度出发，分析了当前“电子工艺学”中存在的一些问题，在课程内容和教学方法上做了一些尝试与改变，通过引入电子设计竞赛题目以项目教学的形式展开教学内容，有效地提高了学生的实践与创新能力，更好地满足了学校转型发展的需要．
１　“电子工艺学”教学改革的意义
“电子工艺学”课程主要讲解电子线路的计算机辅助分析技术的基本理论和基本计算方法．用电子设计软件实现电子线路原理图的绘制与输出及印制电路板的制作，满足超大规模集成电路的快速度和高质量的设计要求．本课程的任务是使学生获得“电子工艺学”课程的基本理论知识和设计开发能力，掌握电子设计开发流程，能够运用所学知识解决实际问题，并为学生后续课程的学习打下良好的基础．了解电子产品设计与制作流程，会根据电路原理图设计制作电路以及掌握电子设计软件的安装、使用方法．能用ＡＤ软件画出ＰＣＢ原理图，知道设计过程中应注意的特殊元器件的布局、散热、安装等问题，具有利用计算机熟练绘制电路原理图和印刷电路板图的能力．
原有的“电子工艺学”教学，学生只是被动地接受了课本的基本理论知识，掌握电子设计的开发流程．但是电子技术的日新月异，不断产生新的研究问题，这需要教师及时把握科技动向，不断引入新的教学内容，改变传统教学方法，只有这样才能满足社会的发展需求，提高学生的综合素质．鉴于当前“电子工艺学”教学中存在的问题，对教学内容和教学方法进行改革，让学生具备较强实践能力以及较高创新能力已经成为高校转型发展的内在需求．
２　当前“电子工艺学”教学中存在的问题
２．１　教学内容陈旧，教学方法和手段比较单一，学生缺少必要的引导
学生对开设课程的目的不清楚，对于以后的应用场合比较模糊，不知道开设课程的作用，以至于学生的学习态度不端正、学习兴趣比较低，学习积极性不够高．传统的教学思想重理论轻实践，由于缺少对学生必要的指导，以至于学生对实践课的认识程度不够，以为随便画几个图，随便听几节课，最后网上复制一些资料上交就作为自己的最终成绩，没有意识到实践对未来参加工作的重要性，也没有意识到“电子工艺学”在整个电子设计中的地位．由于教学的内容比较陈旧，以至于学生的学习主动性比较差，甚至有部分学生学习动机不端正，出现逃课、缺课的情况，常有迟到早退现象．如果不改变这种状况，长此以往，将很难提高学生的动手能力，也将与开设本门课程的目的背道而驰．在电子设计实践环节中，组装现象比较普遍．由于不注重原理设计和产品制作，只是按照原理图把产品组装起来，学生并不能深刻理解产品背后的原理，从而导致学习兴趣低下．由于教学设计内容的陈旧，一些制作出来的产品实用性并不高，学生制作完成后就没有再利用，造成了资源的浪费．
２．２　考核方式死板，学生层次区分度有待提高
原有的学生考核结果主要以考试试卷或实践报告的形式，考试试卷只能反映学生理论知识的掌握程度，无法真实反映学生的综合素质，也起不到提高学生动手能力的目的．实践报告由于没有统一的设计题目和内容格式，学生抄袭复制现象比较明显，不能更好地区分学生的实际水平，体现不出学生的实践动手能力．因此对于学生的考核方式有待进一步提高，增加学生实践环节的区分度．
２．３　实验设备较老化，开发平台需要进一步提高
传统的教学设计软件由于版本较低，出现的Ｂｕｇ比较多，学生设计过程中面临预期与结果不一致的情况，而且新版的很多功能都无法在老版本中使用，这无形增加了学生学习的负担，增加了系统的开发周期．学生体会不到先进的现代电子设计制作过程．由于设备老化，一些新的产品无法有效地设计．很多电子制作都是已经工业化产品的缩影，学生不能够感受到大型电子自动化设计带来的便利．
２．４　学生的硬件设计及软件开发能力亟待提高
通过参加学生的电子设计竞赛指导，发现虽然有一部分学生的整体实力较强，但是大部分学生的动手能力还有待提高．参加电子设计竞赛对学生综合素质的提高很有益处，也可以查找教学过程中存在的一些问题．通过观察这几年参加电子设计竞赛学生的情况，发现部分学生的电子设计水平还有待提高．有些学生做不出完整的竞赛产品，有些学生做出的产品缺少必要的规划；有些学生能够拿出具体的解决方案，但是在实施的过程中，要么设计不出完整的硬件电路，要么无法有效地调试程序；能够做出电路板的学生却不会编程，能够编程的学生却不能有效地理解硬件电路．这就出现了在比赛的时候，烧板子、跑偏等各种故障现象．因此在“电子工艺学”的教学过程中需要加强学生硬件的设计能力和软件开发能力的综合培养．
２．５　采用成品电路板教学，学生缺少基础训练
传统的电子工艺教学由于教学时间有限，部分学生学习主动性不够，很少利用电子仪器去检测和调试电路，而且教学使用的大部分电子产品都是从不同的生产厂家直接购买的成品或半成品，缺少对学生必要的基础训练．学生只是按照说明书进行拼接组合，并不能明白其中的原理，学生的创新实践能力也没能得到较好地训练．这就导致了学生在解决实际问题时，不能够储备足够的有效模块，往往是有说明书的能够做出产品，没有说明书就不知道该如何下手．实际的产品设计往往是没有人给出说明书，需要自己去开发设计后，编制说明书．这就需要学生从零开始，一步一个脚印，逐步掌握整个系统的设计．以往的教学环节中并没有引入生产实践的过程，这就使得学生不清楚一个完整的产品过程应该怎么做，缺少必要的动手实践．
３　教学改革与探讨
结合近几年学生在学科竞赛中暴露的问题，在今后的“电子工艺学”教学方面将从以下几个方面进行改革，以提高学生的实际动手能力，更好地适应未来的学科竞赛以及学校的转型发展．
３．１　革新教学内容，以项目教学法和多元化教学法进行教学活动
对于传统的教学内容，有选择地保留一部分．同时从历年的电子设计竞赛题目中选取一部分经典的题目作为课堂讲解内容．注重培养学生的基础理论知识和科技创新能力，加强学生动手实践能力，提高学生创新能力．为了避免过去教学中存在的理论与实践重复的现象，采用项目教学法，以不同的项目训练学生不同知识点的掌握，在这些项目的选取过程中，加强前沿科技制作的比重，减少过时的科技产品．引入学生自主开发设计的环节，加强学生自主学习的能力，提高科研创新的能力，并通过学生的相互交流，加强学生对知识的理解程度，转变单一的填鸭式教学方法．
３．２　多种考核方式相结合，学生分层从理论到实践全面覆盖
采用理论与实践相结合的考核办法，对于考核内容要求格式规范，成绩包括原理设计和成品展示两部分．原理设计主要考核学生对基础知识的理解以及实际模块的运用情况，并要求写出个人制作过程中遇到的问题以及注意事项．原理设计部分可以锻炼学生书写实践报告的能力，以便在电子竞赛中写出高水平的作品报告，也可以锻炼学生写作论文的能力，为个人毕业论文的撰写打下坚实的基础．成品展示部分主要锻炼学生的实际动手能力，加强从理论到实践的实现环节，提高学生的实践设计能力，以便以后走向工作岗位更好地适应产品的开发设计．
３．３　采用新版开发平台，增强学生科研创新能力
传统的教学过程，由于采用的实验设备比较老化，出现问题较多，也跟不上科技发展脚步．新技术、新功能不断出现，采用较新的实验设备可以简化学生设计的难度，缩短产品的开发周期，也方便学生以后走向工作岗位后能够直接进入开发设计，减少学习新设备的时间．淘汰落后的教学平台，采用新版的教学设备，加强学生自有资源库的构建工作，注重基础与前沿的设计开发，加强新功能的利用．
３．４　引入硬件设计电路和软件开发训练环节，加强学生硬件设计和软件开发能力
新的教学环节，采用电子设计竞赛以及社会前沿产品开发中的经典硬件电路作为训练对象，注重电路设计的分析与开发设计．这部分内容，主要训练学生的理论分析与解决实际问题的电路设计能力，加强学生对问题建立模型的抽象思维能力．同时采用一部分项目提高学生软件开发的能力，这部分项目主要结合硬件设计之后进行编程设计，进行软件代码编写训练，加强学生对软件工具的掌握．尽可能地让学生做到硬件与软件相互结合，即明白理论设计又懂得软件开发．
３．５　加强学生实践动手能力，从制作个人的第一块电路板开始
传统的“电子工艺学”由于生产设备的昂贵，主要注重学生在开发平台上的实践训练，主要完成电子版的产品仿真设计，对于后续的产品开发过程并没有深入的开展，这对于学生来说是一个不完备的过程．而且生产设备的更新换代变化很大，很难从一个设备中窥探出所有设备的实践操作．鉴于此，尽可能多地整理出一些常用设备的技术手册，向大家讲解这些不同设备的共性问题，从不同中找出相同点．最后，用现有的实验设备完成从电子版产品到实际产品的过程．让每一个人实实在在地做出一款属于自己的电路板，完成整个电子产品的设计制作流程．
４　结束语
“电子工艺学”是一门综合性较强的课程，它需要模拟电子技术、数字电子技术以及电路设计等多门课程为基础，并集电子工艺设计等课程为一体，具有较强的实践性，对学生的动手能力要求较高．“电子工艺学”的教学改革也是一个复杂而艰巨的任务，需要不断地在教学过程中总结经验，锐意改革，结合大学生电子设计竞赛，实施项目教学法，不断提高学生的实践创新能力和软硬件开发设计能力．