高職《電子電路CAD技術(shù)》項目課程設計與開發(fā)*

蘭建花

（寧波城市職業(yè)技術(shù)學院 浙江 寧波 315100)

高職《電子電路CAD技術(shù)》項目課程設計與開發(fā)*

蘭建花

（寧波城市職業(yè)技術(shù)學院 浙江 寧波 315100)

分析高職項目課程教學實施現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，有必要進行項目校本教材的開發(fā)。而項目教材設計開發(fā)的重點和難點是工作任務和項目的設計。本文結(jié)合《電子電路CAD技術(shù)》項目課程的設計開發(fā)過程，就課程內(nèi)容選取、工作任務設計和學習項目設計等進行探索和研究，分析項目教學的流程和環(huán)節(jié)，結(jié)合具體的項目進行教學設計，以利于工作過程導向項目課程的應用和推廣。

高職；電子電路CAD技術(shù)；項目課程設計開發(fā)

近年來，基于工作過程導向的項目課程在我國的高職院校教學中得到了一定范圍的應用。目前，電子專業(yè)相關(guān)課程的教學改革已不是新的課題，以職業(yè)院校開設的電子CAD技術(shù)相關(guān)課程為例，縱觀發(fā)表的有關(guān)論文，很多強調(diào)加強實訓教學手段，加強與企業(yè)的合作辦學，以及項目教學如何實施等，很少對項目課程的具體內(nèi)容選取、課程的組織結(jié)構(gòu)等核心問題進行研究和探索。筆者擬就項目課程的內(nèi)容選取、工作任務設計和學習項目設計進行探索和研究。

高職電子信息類專業(yè)項目課程教學實施的現(xiàn)狀分析

當前，各高職院校信息電子類專業(yè)都在積極進行項目教學改革，但對項目教學的內(nèi)涵理解存在一定的偏差。有些項目課程的教學設計仍然依據(jù)原教材的內(nèi)容進行，只是把教材中大章節(jié)標題中的“第×章”改成“項目×”，把各小節(jié)的標題改成任務，給人以“新瓶裝陳酒”的感覺，無法滿足項目教學要求，學生的學習積極性和主動性依舊沒有調(diào)動起來。

事實上，在新課改條件下，教材不是供傳授的經(jīng)典，不是供掌握的目的，而是供教學使用的材料，是供查閱資料的工具書。因此，需要根據(jù)學生的情況和本校的教學條件進行項目課程的開發(fā)設計。借著我校進行項目課程改革的契機，筆者所在的教學團隊對《電子電路CAD技術(shù)》等專業(yè)課程教學進行了實踐研究，初步取得了一定成效?！峨娮与娐稢AD技術(shù)》校本項目教材即將在機械工業(yè)出版社公開出版。

項目課程的教學設計開發(fā)

（一）課程內(nèi)容的選取、定位

立足于高職教育培養(yǎng)社會、企業(yè)生產(chǎn)一線的技能型、應用型人才，基于市場職業(yè)崗位工作任務和行業(yè)專家分析，我校將電子專業(yè)課程分為職業(yè)基礎(chǔ)課程、職業(yè)核心能力形成課程和職業(yè)崗位能力形成課程，把《電子電路CAD技術(shù)》、《電子產(chǎn)品組裝與檢驗》、《電子產(chǎn)品設計》課程歸結(jié)為電子專業(yè)職業(yè)崗位方向課程。

《電子電路CAD技術(shù)》課程是《電子產(chǎn)品組裝與檢驗》、《電子產(chǎn)品設計》課程的支撐和基礎(chǔ)?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品離不開印制板（Print Circuit Broad，PCB）的設計，而《電子電路CAD技術(shù)》課程最終解決的就是PCB設計的問題。根據(jù)職業(yè)資格要求，結(jié)合本校條件和學生情況，要求學生能進行PCB單面板、雙面板、四層板的設計。PCB的設計是電子產(chǎn)品設計的重要部分之一，PCB的設計和制造質(zhì)量直接影響電子產(chǎn)品的整體質(zhì)量和成本。

我們以實際典型電子產(chǎn)品為載體，共同確定了本課程的教學內(nèi)容，如圖1所示。分為三大模塊：重點是原理圖（SCH）設計模塊，印制板（PCB）設計模塊和電路仿真模塊。在前面電子技術(shù)實踐核心課程中，為幫助學生分析電路性能，已進行過EWB仿真教學，因此，本課程沒有重點詳敘電路仿真。從圖1可看出，元件是設計原理圖、PCB圖的基礎(chǔ)，設計電路原理圖需要原理圖元器件，對于庫中沒有的元器件需要進行制作；設計 PCB電路板也同樣需PCB元件，即封裝。

在每個產(chǎn)品PCB設計過程中，要有意識地培養(yǎng)學生的讀圖、識圖能力，要求學生能繪制原理圖，分析電路性能，結(jié)合電子行業(yè)的相關(guān)規(guī)范和要求，進行PCB布局、布線。若不理解邏輯功能就簡單地進行拉線，可能會違背原有的設計意圖，甚至完全實現(xiàn)不了預計的設計功能。要求學生設計出的PCB經(jīng)過安裝、調(diào)試，真正能夠投入使用。

圖1 電子電路CAD技術(shù)內(nèi)容基本框架結(jié)構(gòu)圖

（二）課程工作任務和學習項目設計

項目課程開發(fā)的重點和難點是工作任務和學習項目的設計。面對眾多不同的企業(yè)，不可能用統(tǒng)一的工作任務來覆蓋，因此，只能根據(jù)不同企業(yè)的生產(chǎn)和工作過程，概括出具有典型意義的基本工作任務，以此作為項目設計的基礎(chǔ)。設計基于工作任務的學習項目，實際上是完成從工作任務到學習項目的轉(zhuǎn)化。設計學習項目應以學生通過項目的實施，掌握基本勝任企業(yè)工作任務的專業(yè)知識和操作技能，體驗企業(yè)生產(chǎn)和工作過程，提升職業(yè)工作感悟，增強對企業(yè)生產(chǎn)、管理工作的計劃有組織和統(tǒng)籌能力為標準。

應由行業(yè)專家和相關(guān)專業(yè)群的課程教師合作，結(jié)合學生情況分析，精心研究，共同確定學習項目和工作任務安排，如表1所示。這些項目有以下特點：（1）與企業(yè)生產(chǎn)和工作過程有直接關(guān)系；（2）能進行理論與實踐一體化學習；（3）學習項目的成果具有可展示性；（4）與職業(yè)標準相銜接。

項目和工作任務的總體順序安排應符合學生的認知規(guī)律，比如，從感性認識到理性認識，由簡單到復雜，先入門后逐步深化，循序漸進等。表1中的每個項目都包括由該門課程全部任務所構(gòu)成的完整工作過程，且工作過程基本是一致的。依據(jù)工程實踐方法，每個項目的制作都一氣呵成，從設計原理圖到設計PCB電路板。PCB圖設計后的進一步檢查，一定要從實際元件出發(fā)，仔細檢查PCB設計圖，包括封裝、電氣連接檢查、元器件安裝位置、定位尺寸檢查、安裝空間檢查，要求PCB制板人員必須有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。每個項目都會重復這個工作流程，但盡管流程是重復的，具體內(nèi)容卻是不會重復的，因此隨著項目的推進，學生的職業(yè)能力在不斷提升。

從表1中可看出，基于工作過程的項目課程將本課程知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學項目，圍繞著項目組織展開教學，使學生直接參與項目資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價全過程。要以從簡單到復雜的系列典型產(chǎn)品為主線展開，以實際PCB設計流程為主線和學習流程，以行業(yè)、企業(yè)的工藝和規(guī)范作為約束條件，滲透到教學的每一個環(huán)節(jié)，達到教學做一體地實施項目。

表1 電子CAD課程整體項目設計表

具體項目教學實施過程

圖2是項目設計的邏輯結(jié)構(gòu)和組織安排?，F(xiàn)以項目2“設計簡易聲光顯示報警器的PCB單面板”為例進行介紹，本次課安排4學時（本課程采用4節(jié)連排的方式）。

圖2 項目的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

為引起學生的興趣，首先創(chuàng)設適當?shù)那榫?，結(jié)合門鈴制作、水位檢測、汽車超載測量等實際問題，說明簡易聲光顯示報警器的作用，并說明簡易聲光顯示報警器是以PCB單面板為支撐的。接著形象展示實際產(chǎn)品的單面板、電路圖和PCB相關(guān)設計圖（供學生設計PCB時參考），然后自然過渡到說明完成本項目需要的能力目標：（1）能對簡單小型電路進行單頁式繪制。（2）能初步設計PCB單面板及明確本目標完成對后續(xù)學習的幫助。這里如果先引入適當?shù)捻椖壳榫常僮寣W生明確相關(guān)職業(yè)能力目標，比較符合學生的心理需要，若學生一進入課堂就立即介紹本次課的能力目標，學生認為目標離自己較遠，會產(chǎn)生畏懼心理。實際上，在進行教案設計時目標是起導向作用的，通過市場行業(yè)和學生學習程度分析，基本就已確定好能力目標，再根據(jù)能力目標選出合適的項目、案例，結(jié)合合適的項目情境來進行教案設計。但在具體課堂上，為引起學生的興趣，則應從學生感興趣的周圍事物開始，適當進行情境介紹，使學生學習積極性普遍提高。

為有助于電路PCB設計排版，必須要學生一起來簡單分析電路功能，同時鞏固學生的相關(guān)電路基礎(chǔ)知識。然后提出具體的任務，基于PROTEL DXP2004軟件來完成設計：（1）設計繪制電氣原理圖；（2）排除原理圖元件封裝和網(wǎng)絡關(guān)系裝入PCB的錯誤；（3）設計實際電氣性能的PCB單面板，符合PCB提供的參考效果。

在目標導向任務驅(qū)動下，教學做一體實施以下任務。

（一）要學生嘗試和體驗電氣原理圖的繪制過程

初學者繪制原理圖時，常常遇到找不到原理圖元件的問題，如電路圖中蜂鳴器、開關(guān)只提供了庫元件名SW-PB、Buzzer，但未說明其位于哪個元件庫中。有了學生嘗試的實踐過程后，示范如何查找元件，如“*”通配符的使用，再經(jīng)過學生練習，知識就內(nèi)化為學生自身的了。元件放置完畢，開始連線，如有個別學生WIRE與LINE不分，可單獨輔導。一張元件編號唯一的電路圖繪制完畢，教師可再針對原理圖繪制作適當?shù)狞c評（1學時）。

（二）將原理圖元件封裝和網(wǎng)絡關(guān)系載入到PCB板

先是學生“嘗試”的實踐過程。在更新PCB板載入管腳封裝和網(wǎng)絡時，往往出現(xiàn)錯誤標志而導致元件無法載入，應待學生體驗后，再幫助他們分析錯誤。要注意調(diào)控學生思維活動，設計一些有相關(guān)特點或遞進特點的案例。

學生針對案例對比，能學會如何看出自己作品中的問題，以及如何修改處理。在錯誤中，學生受到了啟迪，積累了經(jīng)驗（30分鐘）。

教師進行適當?shù)慕?jīng)驗小結(jié)：（1）首先判斷錯誤元件對應集成元件庫本身或與之關(guān)聯(lián)的封裝庫是否損壞；（2）查看原理圖元件的封裝，對PCB編輯庫中找不到的加以更改。（3）雖然封裝庫和封裝形式?jīng)]有錯誤，但仍有極個別封裝元件無法更新到PCB板中，這可能是原理圖電氣關(guān)系沒連上造成的；轉(zhuǎn)到原理圖更改電氣連接關(guān)系，仍然裝不進，時間較為緊迫的情況下，可以直接手工放置封裝到PCB中。對與PCB板其他封裝元件之間沒有電氣連接關(guān)系的“飛線”，即焊盤沒有網(wǎng)絡屬性，應轉(zhuǎn)原理圖查看連接關(guān)系，再轉(zhuǎn)PCB板設置焊盤的網(wǎng)絡屬性即可（25分鐘）。

（三）開始設計PCB單面板

學生手動布局元件，自動布線，教師在旁邊提示，直到布線完畢。接著教師結(jié)合例子說明：怎樣布局與布線合理，如何修改較好；學生再對自己的設計進行修改。（30分鐘）

修改完畢后，要求學生作進一步檢查：（1）查看元件封裝，特別檢查三極管原理圖元件引腳編號、封裝管腳編號是否與實際元件管腳排列順序一致。在此項目中，不使用默認的封裝BCY-W3/E4，更改為BCY-W3/H.7，引發(fā)學生思考為什么這樣做。（2）檢查電氣連接，以實際電路原理為依據(jù)。（3）檢查元器件安裝位置、安裝空間。提醒學生：我們是在設計一塊用來實際制作的PCB板。（30分鐘）

（四）最后進行項目考核與評價

進行不同學生小組所設計作品的比較，讓學生來評定作品，教師點評作品。然后大家一起對存在的問題進行糾正，再總結(jié)相關(guān)技能、知識、經(jīng)驗并布置相應課外練習，以訓練提高。（20分鐘）

值得說明的一點是，本課程教學雖然一人一機在機房進行，但仍要進行分組教學，分組的方式采用學生自由選擇加上教師適當調(diào)配，以有利于項目學習為原則，每組必須推薦一名組長，監(jiān)督項目的落實完成，并在必要時幫助本組同學解難，也方便本組開展必要的討論。在面對四十多名學生的項目操作實踐課程中，教師要有課堂管理的能力，實踐表明分組是一種很好的教學方式。

在整個《電子電路CAD技術(shù)》課程教學中，教學做一體實施任務，在表1中對于項目前篇和項目1，教師一邊演示，學生一邊跟著操作占據(jù)較大比例。從項目2開始，采用學生適當嘗試體驗探究思考，教師幫助分析問題，學生從錯誤中受到啟迪的過程授課。這要求教師有較好的錯誤分析反思能力，有較強的實踐經(jīng)驗，同時必須要有較好的學習開發(fā)能力。

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G712

A

1672-5727（2011）08-0087-03

*本文系寧波城市職業(yè)技術(shù)學院項目課程建設課題《電子電路CAD技術(shù)與考證》（課題編號：XMKC2009022）；浙江省重點教材《電子電路CAD項目化教程》建設項目（項目編號：SJJC1106）部分研究成果

蘭建花（1978—），女，畬族，浙江衢州人，碩士，寧波城市職業(yè)技術(shù)學院信息學院講師，主要從事應用電子技術(shù)的教學工作。

（本文責任編輯：謝良才）