STEM综合实训项目设计——概述及小型综合实训项目（1）

发布人：czlyzhj 时间：2023-10-15 来源：工程师发布文章

说明：学生进入企业终将完成综合岗位工作，如电路调试、整机装配、售后维护等。除了本专业知识外，学生还需要整机装配常识、工况与实验室区别等知识，这些知识及相应能力将通过综合实训项目来获得。

这里将本专业原分散的电子实训统一组织和实施，内容安排如图1所示。图中单一项目如运放电路、整流滤波电路、负反馈放大电路等，综合项目以STEM为指导理念设计，以学生的综合应用能力、实际工作能力为目标，完成一个相对完整的制作。

图1 电子综合能力培养路径

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一、STEM含义

STEM教育,是一种由科学(Science)、技术(Technology)、工程( Engineering)和数学( Mathematics)四门学科知识融合集成的教育模式，它强调以项目或问题为驱动，通过学生合作探索与自主学习相结合的方式完成项目或解决问题，旨在培养学生的创新意识、创新能力及问题解决能力，跨学科和整合性是其核心理念。

二、小型综合STEM项目

小型综合STEM项目共10个，每学期2个，它们都是一些较为简单但又比较完整的仪器、仪表、智力玩具等。

1.项目内容

10个STEM项目及其相关知识如表1所示。

表1 教学项目来源及特色
项目名称	项目来源	科学、技术、数学知识等	项目特色	学期
学生电源	电子仪器	电容充放电；电子装配；钻孔、锉削；自然对数	实用仪器，学生自制的个人专属仪器	学期一
电子幸运转盘	生活娱乐	555振荡电路、十进制计数器电路；焊装；随机数、测绘	使用电池供电，学生自制的娱乐工具	学期一
信号发生器	电子仪器	电路振荡；电压跟随电路；钻孔、锉削；函数表达式	学生自制的个人专属仪器；运放选型	学期二
七彩电子琴	生活及艺术	声音响度、音色、音调与物理量的对应关系，定时常数计算	用于学生日常娱乐，单片机课模仿编程	学期二
电子沙漏计时器	体育赛事厨房定时	计数器、触发器、施密特电路；频率计算	用于家庭生活，可让学生向家长汇报	学期三
圆盘电子钟	生活	频率的稳定度；根据材料选钻头、钻孔加工；三角函数	可进行模仿性编程及改变显示效果	学期三
电子大风车	生活娱乐	视觉暂留；电子装配；钻孔；三角函数	通过模仿编程获得不同效果	学期四
噪声测试仪	工业产品	信号放大、A/D转换；测绘、装配、钳加工；映射	可变换为频谱测试仪，用于编程训练	学期四
电子声光报警器	生活	振荡电路、数字电路、计数器；钻头选择、孔加工；测绘	对原产品认真观察后进行拓展性设计	学期五
数控稳压电源	工业产品	PWM知识、编码开关知识；电源功率计算；仪器结构设计	对真实产品的模仿设计	学期五

2.项目例子

当前职业教育中强调“技能”，但对“工程”关注较少，而综合型应用人才离不开其工程素养。工程素养的起点是发现问题，并对问题进行审视，灵活应用其已学到的知识或者探索当前可以被掌握的知识来解决问题。这种审视是对真实问题的拆解，它离不开科学，也离不开技术。以七彩电子琴为例，它由七彩灯电路、键盘电路、功放电路等部分组成，表2列出了跨学科知识及其应用。学生在STEM课程中完成机壳选择、按键尺寸测量、面板初步设计、焊接调试电路板等工作。

表2 跨学科知识及应用
序号	解决问题的方法	跨学科知识
1	电路能发出声音	声音是如何产生的
2	需要生成不同音调的声音	音调与频率关系
3	声音要足够大	功率放大、共鸣
4	要能够显示不同的色彩的光	光学原理
5	根据成本、可加工性等选择机壳	市场知识
6	根据所选机壳、按键、电位器等设计面板	计算机及机械知识
7	机壳的面板加工	机械加工知识
8	综合制作、调试	电子产品装配