自制实验电路板在实践教学中的优势

摘 要：自制实验设备模块是高等院校实验室建设可持续发展的重要内容之一。根据高校实验室设备投入的现状和生产厂家设备存在的缺点，以作者自制实验电路板的实践为例，进行分析和具体论述自制实验电路板在实践教学中的一系列优势。

关键词：自制实验电路板 实践教学 优势

中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0134-02

The advantages of Self-made Experimental Circuit Board in Practical Teaching

Yin Jianyuan Qin Qijin Chen Shaofei

（1.Engineering Training Center， Guangxi University of Science and Technology ，Liuzhuo Guangxi， 545006， China）

Abstract：According to the present situation of university laboratory equipment investment and the existing of the production equipments， self-made experimental circuit board made by the authors are taken as an example， the advantages of the self-made experimental circuit board in practical teaching are analyzed in details.

Key Words：Self-made experimental circuit board； Practical teaching； Advantage

紧跟科技快速发展的步伐，高校越来越重视实践教学，实验室的投资管理经费逐年增加，耗材的种类和数量也逐渐增加。设备是实验室的重要组成部分，是运行学校的重要条件之一，也是培训人才一个不可或缺的工具[1]。随着设备使用年限增加，维修维护频繁，维修维护费用提高，设备的利用率降低等问题严重的影响了实验教学，但学校投入经费不足而得不到及时更新。下面作者结合多年在实验室工作的经验，根据学校电子技术实验室仪器设备投入情况以及现有设备存在的缺陷，提出了自制实验电路板。从已经制作的电路板投入使用情况来看，深受广大师生喜爱，弥补了现有设备的不足。

1 自制实验电路板的必要性

国内外许多学者对自制设备在高校实践教学中的作用早有探索。这些探索非常有益，但自制设备如何更好地促进高校实验教学改革还需进一步探讨。作者以自身工作的电子技术实验室为例分析设备投入现状和现有设备的不足，提出了自制实验电路板。自制实验电路板因其开发周期短费用低等特点可以依据学校实验室设备而制定，促进了实验教学仪器的改革，符合高校办学的具体要求。自制实验电路板也是教学实验室人员参与学校研究项目形式的基础[2]。

1.1 校内电子技术实验室设备投入现状

2004年以前，广西科技大学（原广西工学院）数字电子技术实验室是数字电路实验箱，该实验箱可充分满足高校电类专业数字电路课程的实验教学要求，具有实验内容丰富，结构设计灵活，实践性强，可完成可编程逻辑器件实验等优点。但在教学中发现实验箱存在设计上的固有不足，如不能做A/D，D/A实验。且实验箱体积小，容纳内容多，学生实验时连接线路多感觉眼花缭乱。2005年，恰逢学校教学水平评估，硬件设施的购置淘汰了先前的实验箱，购买了50套天煌教仪的电子学综合实验装置。实验装置主体结构还能使用，但部分利用率高使用频繁的模块老化严重，在实验过程中故障率过高，已不利于教学的正常开展，在使用和功能上也远远满足不了教学实验的需求。电工电子教学实习部，肩负着全校电工电子类课程的理论课和实验课教学工作，是全校电工电子实训基地，使用率高，维修频繁，投入新设备迫在眉睫。然而，学校主管部门在基础实验室投资的短缺，再加上学校本身I集资金的能力不强，导致实验室建设和管理受到融资约束。据统计，高校实验室建设基金的投资远远低于实际需求。即使有资金，在使用中也有不合理的现象[3-4]。因此，实验室人员在已有的设备上自制研发实验模块和独立仪器等增添实验室仪器是有必要的。

1.2 现有设备存在的缺陷

数字电路实验以集成电路应用和设计为主，使用集成芯片器件种类多，工科学校基础课程面广，学生实验人次多，实验台上的集成插座不能满足学生每天实验使用的器件，由此以来，实验管理员或学生须把原有的集成芯片拔下来换上其它器件。器件在使用几次之后表面的型号会模糊不清，会导致学生乱放，乱用的现象。实验过程中出现芯片损坏，芯片型号用错等，学生不能正确判断只能频繁更换芯片，原有的芯片随便丢弃在桌面或抽屉，少数放回器件盒的也是错乱放置。这样，数字电子技术实验室的集成芯片管理一直混乱，一直是教师和学生头疼的事情。而且整体设备在使用数年之后开始老化，插孔弹力不足因而引起接触不良频繁发生，给学生实验造成影响。学校在设备的投入力度跟不上设备的陈旧老化，因此在现有设备基础上自制实验电路板促使教学顺利开展是有必要的。

2 自制实验电路板的制作过程

2.1 自制实验电路板的可行度

基于前述所列现有设备的缺陷，作者和其他实验人员萌发自制实验电路板已经很久。在向中心领导提出意向后，得到领导的大力支持。自制实验电路板切实可行。且对于自制实验电路板，设计和制作人员在各个环节更全面了解。如果发生故障，将能够快速找到原因并排除[5]。

2.2 自制实验电路板的经费申请

在确定自制实验电路板后，以书面形式向国资处写出申请报告。申请报告包括申请原因、自制实验电路板的用途、实施进度表、经费明细预算表[5]。

2.3 自制实验电路板的制作

实验人员在原有电路板的基础上进行改进后设计电路和PCB图。经几位实验老师检查无误后交付厂家打样。然后对样品进行焊接调试，确保无误后交付厂家批量制作。在电工实习中，组织学生装配螺钉螺帽等，在电子实习中组织焊接优异的学生进行电路板的焊接。焊接完成后即可投入使用。

3 自制实验电路板的投入优势

自制实验电路板投入使用后效果显著：

（1）实验室环境的改善。学生课堂上原来难以辨认集成芯片的名称，集成芯片杂乱成堆，难于辨认的现象得以解决。

（2）实验管理人员工作简化。一是课前准备工作得以简化。原来教师连上两个实验项目，整套机台上的集成电路底座不够使用，管理人员课间要忙于更换；二是便于维修。

（3）自制实验电路板具有经济性。完成一块电路板的制作费用只在30元左右，在实验室资金短缺的情况下，只需再补充独立的函数信号发生器和稳压电源，就能顺利完成模拟电子技术实验和数字电子技术实验两门课程教学大纲开出的实验。本该淘汰的设备，由于自制实验电路板的补充，因此缓解了设备的重新购入，节约了大量资金。

（4）自制实验电路板加强了实验人员的教学实践能力的培养。电路板的PCB图绘制、调试检测都是由工程训练中心电工电子实习教学部的实验教师共同完成，这些教师具有多年的工作经验和实践经验。并且在实验教学中，教师可以非常清楚地解释实验操作和快速故障维修[6]，而这部分是外购实验设备无法提供的。

（5）自制实验电路板具有更大的灵活性，并与教学要求紧密相连。自制项目紧密结合课程教学大纲，使其更可行，更合理。这种电路特性也更灵活，适用范围更广[6-7]。

4 结语

自制实验电路板在实践教学中的促进作用已毋庸置疑。自制实验电路板既锻炼了教师的业务能力，又解决了实验室建设的难题，同时为学校节省大量资金。今后，实验室老师应在自制设备上下功夫，同时，也应多渠道解决自制设备的经费问题，不能只依附于学校拨款。

参考文献

[1] 周孝琼，陈小红，丁力.做好高校实验室仪器设备管理 提高设备利用率[J].福建师大福清分校学报，2014（5）：80-83.

[2] 李振键，席巧娟，苏家芬，等.开展自制（改制）教学仪器设备，提高实验室综合效益[J].实验技术与管理，1999（3）：115-117.

[3] 韩冰.高校实验室现状分析与解决对策[J].中国现代教育装备，2013（1）：22-23.

[4] 吴玉剑，焦宇，汪金辉，等.高校实验室现状分析及发展探讨[J].实验室研究与探索，2014，33（10）：239-241.

[5] 宋阳.自制实验设备，加快实验室建设[J].考周刊，2013（66）：155.

[6] 王春英，张宏国，杨慧晶.自制设备在软件学院实验教学中的探索与实践[J].科技与管理，2015，17（2）：65-69.

[7] 汤宏群，苏广才，陆际春，等.自制实验设备对提升原始创新能力的作用[J].教育教学论坛，2014（7）：281-282.