孫瓔竑，趙 燕，孔慶生，王 勇

(復旦大學 信息科學與工程學院，上海 楊浦區(qū) 200433)

生產(chǎn)實習是高等院校電子工程類專業(yè)的重要專業(yè)課程，是不可缺少的教學實踐環(huán)節(jié)[1－2]。傳統(tǒng)的生產(chǎn)實習，通常是與企業(yè)進行合作，到企業(yè)中參加生產(chǎn)的實訓操作。隨著學生數(shù)量的增加，很難找到有條件的企業(yè)，對大批量學生的短時間生產(chǎn)實踐提供有針對性的實習崗位。很多高校逐步演變成帶學生到企業(yè)參觀，這使得學生只是簡單地了解一下企業(yè)概況或生產(chǎn)流程，無法真正理解并體驗生產(chǎn)整體的操作規(guī)程[3]。為解決這類問題，部分工科院?；?qū)I(yè)建立了生產(chǎn)實習基地或?qū)嵙曋行模⑷〉昧艘欢ǔ尚4－6]。

復旦大學信息科學與工程學院電子工程系的生產(chǎn)實習課程，根據(jù)復旦大學建設國際一流本科教育的發(fā)展目標，結(jié)合了本學科的特點，以及專業(yè)的培養(yǎng)目標與要求，逐步形成了具有自己特色的生產(chǎn)實習課程體系。

1 生產(chǎn)實習課程體系的構(gòu)建理念

復旦大學電子工程系生產(chǎn)實習課程是培養(yǎng)方案中的必修課程。旨在在已修的課程基礎(chǔ)上，拓展專業(yè)的基本技能，培養(yǎng)學生的綜合實踐能力與素質(zhì)。為后續(xù)的課程與課題研究打下扎實的基礎(chǔ)。

通過生產(chǎn)實習，學生能夠較為深入地了解電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。在理解電子產(chǎn)品的工作原理基礎(chǔ)上，學生能夠掌握產(chǎn)品的設計、裝配、組裝、調(diào)試等過程中的方法與技能，更深刻地掌握已學過的專業(yè)知識。生產(chǎn)實習能夠有效地訓練學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力與創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)。

剖析生產(chǎn)實習的目標與構(gòu)成，它主要分為印刷電路板設計和電路板焊接兩大模塊。課程將軟件與硬件相結(jié)合，將設計與實踐相聯(lián)系，使學生在學習過程中掌握所需的技能。

在進行生產(chǎn)實習前，學生需要具有模擬電路、數(shù)字電路的課程基礎(chǔ)[7]，以便理解生產(chǎn)實習中電路原理。由于后續(xù)課程以及電子競賽等對學生技能的要求，學院將生產(chǎn)實習安排在大三上學期完成。

學校的電子信息教學實驗中心資源相對充足，經(jīng)過合理分配，學校讓學生在校內(nèi)的實驗室中體驗生產(chǎn)實習的主要過程，包括理論及經(jīng)驗的課程教授，以及可反映學習效果的動手操作。在授課過程中，安排很有經(jīng)驗的專職實驗教師進行講授和指導；在學生實踐過程中，教師也在不斷地觀察和幫助同學們解決問題，正確引導他們的設想和操作方法，由此學生也能在技能學習中鞏固基本知識和原理。

2 印刷電路板設計實驗的層次化設置

印刷電路板的設計實驗是學習軟件Altium Designer的使用，對模擬與數(shù)字電路進行電路原理圖與印刷電路板圖的綜合設計[8]。對該內(nèi)容進行分層遞進教學，即單面印刷電路板設計、雙面印刷電路板設計—原理圖元件符號創(chuàng)建—印刷電路板圖元件封裝創(chuàng)建[9]。每周完成一項內(nèi)容，并且每項內(nèi)容基于不同的電路開展。

1)單面印刷電路板設計。從單面印刷電路板的設計入門，以簡單的晶體振蕩器電路為基礎(chǔ)，讓學生熟悉軟件的整體操作流程，能夠自主建立項目、建立編輯電路原理圖、建立設計印刷電路板。教師通過PPT演示整體的設計過程并講述設計的要點、難點，使學生掌握最基本的原理圖與印刷電路板的設計步驟與方法，如印刷電路板中的元件的布局、布線的基本原則，并加以實踐。

2)雙面印刷電路板的設計。當印刷電路板元器件少且分布密度要求不高時，通常采用單面印刷電路板。但隨著電路的復雜化，便需采用雙面板，甚至多層板。以較為復雜的電路為基礎(chǔ)，逐步增加設計細節(jié)的操作指導，如原理圖編輯中的批量處理、總線，雙面印刷電路板的過孔、手工布線、數(shù)字地與模擬地分開等，學習這些要點可以使學生進一步掌握正確的設計方法。

3)原理圖元件符號與印刷電路板圖元件封裝創(chuàng)建。由于Altium Designer元件庫中并未包含所有的元器件，在應用中很可能找不到某些器件對應的原理圖元件符號或印刷板元件封裝圖形，這需要在使用過程中建立新的元件符號或封裝圖形，或是對原有的進行編輯、修改。我們設計了兩個實驗分別引入了新的元件符號和封裝圖形的建立。

3 電路板焊接實驗

電路板焊接實驗主要是學習電路板的插裝、手工焊接、調(diào)試等操作應用。該內(nèi)容安排在學習印刷電路板設計之后，使學生在識別印刷電路板的原理基礎(chǔ)上進行進一步的實踐操作。

3.1 實驗內(nèi)容

該實驗分為3個部分進行:基本知識的講解、焊接技巧的練習、焊接作品的制作。

3.1.1 基礎(chǔ)知識的講解

教師對基礎(chǔ)知識的講解，是學生焊接技能入門的關(guān)鍵，該內(nèi)容主要分為以下5個部分。

1)回顧常用元器件識別與檢測。

2)焊接機理的講解。焊接過程主要包括焊料與焊件間潤濕作用、擴散現(xiàn)象、結(jié)合層的形成等，只有從原理上讓學生了解焊接，解決疑惑，才能為他們掌握焊接技巧打下理論基礎(chǔ)。

3)常用焊接、裝配、拆焊等相關(guān)工具與材料的介紹，如各式的烙鐵、焊料、焊劑等。

4)常用元器件和導線端子的插裝、焊接及拆焊的技巧方法的示范、講解。重點演示經(jīng)典的焊接五步法:準備施焊、電烙鐵加熱焊件、送入焊錫、移開焊錫、移開烙鐵[10－12]，整個過程僅持續(xù)1～2 秒。

5)常見的焊接缺陷的識別與分析。

3.1.2 焊接技巧的練習

在了解焊接常識的基礎(chǔ)上，學生進行焊接練習，以體會導線、器件的插裝技巧以及焊接五步法，通過實際操作養(yǎng)成良好的焊接習慣，使學生能熟練插裝最基本的器件，保持焊點的標準性，從而掌握基本的插裝焊接技巧。

3.1.3 焊接作品的制作

課程中需要學生完成的作品是一臺小車。小車依靠前端與側(cè)面的紅外探測板的探測，控制左、右前輪，實現(xiàn)按特定路徑行走、防撞停止等基本功能。當然，學生也可不局限于基本思路，根據(jù)自己的想法設計出其他功能。

小車以 “散件”的形式發(fā)給學生，包括電路板、元器件、馬達、齒輪、車板等等。學生需要自行焊接、組裝、調(diào)試，最終得到合格的成品小車。實踐的全過程以學生自己動手操作為主，輔以教師的引導。小車的組裝關(guān)鍵步驟和要點為以下4點。

1)主控制板的焊接。學生在焊接前，根據(jù)由低到高、由難到易等焊接基本原則，全盤把握，對元器件進行分配、排序后實施焊接。

2)車體的組裝。學生需要將馬達、齒輪、軸承、車輪、車板等，通過卡槽、螺絲等固定組成車體。

3)控制導線的走線。主控制板與探測板、馬達之間，需要通過導線相連。如何在車板上走線，可以既保證電氣性能，又保證美觀，是學生需要思考的問題。

4)通電、調(diào)試，實現(xiàn)小車功能。小車通上電后，需要學生對電位器等器件進行調(diào)節(jié)，才有可能實現(xiàn)基本功能。

3.2 引導學生解決實驗問題，排除實驗故障

1)在學生焊接過程中，總會出現(xiàn)焊接錯誤，如電路板銅盤脫落、器件焊錯等，教師要幫助學生分析問題原因，告知其常見焊接問題的解決方法，引導學生自己解決問題，進而提高學生焊接水平。

2)在通電測試時，部分小車可能無法實現(xiàn)預期的功能。這需要學生在已有的電路、印刷版、焊接等知識的基礎(chǔ)上，輔以向教師的咨詢交流，逐級對電路進行檢查、排錯，最終實現(xiàn)完整的小車功能。這樣既鍛煉學生應用理論解決問題的能力，同時也讓學生深刻理解保證每個焊點質(zhì)量的重要性。

4 多方位的考核機制

生產(chǎn)實習的總體成績分為通過與不通過，但也要進行多方面的綜合考量。

1)印刷電路板實驗的考核。

在實驗的4個部分每個部分結(jié)束后，都需提交電路原理圖與印刷電路板圖，前者要通過電氣規(guī)則檢查，后者要通過設計規(guī)則檢查。教師確認布局、布線合理后，方為通過。

2)電路板焊接實驗的考核。

采用兩階段考核法:第一階段，焊接技巧練習的考查，分為操作分和效果分。操作分是教師通過觀察學生操作過程中的安全意識與操作步驟等進行的評價；效果分則包括評價插裝效果、焊點形狀等。這兩項均通過后，學生方可進入下一階段。第二階段，組裝小車。評定內(nèi)容包括安全意識、控制板的焊接、車體的裝配、導線的走線、小車成品情況、小車的調(diào)試、解決問題的能力、創(chuàng)造力等多方面，以此達到對學生的較為全面的考查，達到及格分，方為通過。

5 實踐效果

1)印刷電路板設計。

通過遞進式的實驗設計，使學生在較短的時間內(nèi)，逐步地掌握了軟件Altium Designer的操作流程與應用技巧，理解了印刷電路板的布局、布線技術(shù)要領(lǐng)。提升了學生的應用設計能力，為后續(xù)的電子產(chǎn)品的設計與研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2)電路板焊接。

將焊接與一個 “會動”的小車結(jié)合起來，不僅注重了學生焊接技巧的訓練，還提高學生的動手能力，強化電子裝配在實踐中的應用，激發(fā)了學生的興趣和積極性，增加了課程的吸引力。在此期間學生掌握了實實在在的組裝和焊接技巧，以及一般的故障處理方法，既增強了他們的動手能力，也鞏固了他們課堂上的理論知識。小車是同學們在大學期間完成的第一個完整電子作品，當它 “聰明”地在指定軌跡上行走、拐彎以及應急停止時，學生的激動之情和成就感可想而知。課程結(jié)束后，小車即為同學們所有，既可以作為紀念，也可以動手進一步改造。

生產(chǎn)實習對學生的動手能力及興趣培養(yǎng)的影響是巨大的。生產(chǎn)實習的技能將應用于后續(xù)的多門課程當中，為課程開展提供更好的技術(shù)基礎(chǔ)，如高頻實驗是基于印刷電路板，需要學生自己設計、制作、焊接電路板[7]；在開關(guān)電源題目里學生完成的印刷電路繪制、單面銅板的燒印腐蝕、焊接、調(diào)試等流程均建立在生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上。本課程有力地支撐了學院的優(yōu)秀學生多次在各類全國競賽中斬獲獎項。

6 結(jié)束語

復旦大學電子工程系的生產(chǎn)實習課程已經(jīng)歷經(jīng)數(shù)年探索、實踐，兼顧了軟件、硬件的應用，以理論知識為基礎(chǔ)，強化動手環(huán)節(jié)，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力打下堅實的基礎(chǔ)。

課程也有一定的不足，如何把兩個模塊有機地融合起來，讓每個學生都能體驗到真正手工制作電路板的過程，但畢竟學生數(shù)眾多，且要考慮安全、成本、課時安排等問題，學院需要綜合考量、準備完善后再開展。

隨著復旦大學電子信息科學類卓越工程師班的開展，根據(jù)其培養(yǎng)計劃，生產(chǎn)實習也采用了相應合理的形式，完善學生基礎(chǔ)知識的理解過程，培養(yǎng)初步的科學研究能力，為卓越工程師的教育培養(yǎng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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