“電子線路CAD”案例教學(xué)法的實(shí)踐研究

摘要：改變傳統(tǒng)的以理論說教教學(xué)為中心的單向灌入式教學(xué)模式，探索一種能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、注重學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)、切實(shí)提高教學(xué)效果的基于案例教學(xué)法的新模式。以電類專業(yè)主要應(yīng)用性課程之一——“電子線路CAD技術(shù)”作為載體，確立“以典型案例為教學(xué)內(nèi)容，以工程應(yīng)用為設(shè)計(jì)目標(biāo)，以案例教學(xué)法為實(shí)施方案”的實(shí)踐教學(xué)模式，從教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)網(wǎng)站等多角度進(jìn)行建設(shè)與改革，以滿足實(shí)踐課程教學(xué)的實(shí)用性和先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)法；電子線路CAD；教學(xué)改革；教材建設(shè)

作者簡(jiǎn)介：陳曉平（1956-），女，福建福州人，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，教授；李長(zhǎng)杰（1972-），男，山東淄博人，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，副教授。（江蘇鎮(zhèn)江212013）

基金項(xiàng)目：本文系2011年江蘇大學(xué)教學(xué)教改項(xiàng)目“電類專業(yè)應(yīng)用性課程案例教學(xué)法的實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2011JGYB016）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）16-0038-02

案例教學(xué)法是19世紀(jì)70年代美國哈佛大學(xué)法學(xué)院院長(zhǎng)蘭德爾首創(chuàng)的，最早屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，后來廣泛運(yùn)用于法學(xué)、軍事學(xué)、教育學(xué)、管理學(xué)等學(xué)科。案例教學(xué)法在西方發(fā)達(dá)國家非常盛行，是一種已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟和充分的教學(xué)方法和教學(xué)手段，有一套行之有效且相當(dāng)規(guī)范的操作理論、操作規(guī)范和操作模式。哈佛商學(xué)院對(duì)案例教學(xué)法的成功運(yùn)用和實(shí)施，尤其是使用這種方法為社會(huì)培養(yǎng)的大量杰出的工商界驕子，使得案例教學(xué)法成為一種風(fēng)靡全球的、被認(rèn)為是代表未來教育方向的成功教育模式。

在我國，案例教學(xué)法已被越來越多的人所接受，并列入了各高校的教學(xué)改革計(jì)劃，特別是在法學(xué)、醫(yī)學(xué)、工商管理類和思想政治教育等專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用較多。隨著新技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展以及新技術(shù)對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段革新的迫切要求，案例教學(xué)法正在被越來越多的技術(shù)類專業(yè)教學(xué)所青睞，開始被應(yīng)用到電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、建筑等相關(guān)領(lǐng)域，尤其在電氣化和信息化技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)前，掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)與技能已經(jīng)成為趨勢(shì)。以電類專業(yè)主要應(yīng)用性課程之一——“電子線路CAD技術(shù)”作為載體，研究如何應(yīng)用案例教學(xué)法來進(jìn)行教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)等多方面的改革與實(shí)踐。

一、“電子線路CAD技術(shù)”課程的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

“電子線路CAD技術(shù)”是電類專業(yè)重要的應(yīng)用性課程之一，其人才培養(yǎng)的基本要求是能夠熟練使用某一種或多種電子線路CAD軟件，能夠按一定的規(guī)范進(jìn)行電路圖的繪制，能夠完成單面、雙面或多層PCB板的設(shè)計(jì)。該課程授課對(duì)象是電類專業(yè)二年級(jí)的學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過電路原理、電子技術(shù)課程，具備一定的電學(xué)理論和電子元器件基礎(chǔ)，并即將學(xué)習(xí)單片機(jī)原理等相關(guān)課程，因此他們進(jìn)行電子線路CAD軟件——PROTEL的學(xué)習(xí)時(shí)，不僅僅是照葫蘆畫瓢式繪制原理圖和PCB版，更重要的是利用他們所學(xué)的知識(shí)去體會(huì)電子電路設(shè)計(jì)所帶給他們的樂趣，引領(lǐng)他們有更多的興趣進(jìn)入本專業(yè)的學(xué)習(xí)，為后期參加電子設(shè)計(jì)實(shí)踐或科研打下良好的基礎(chǔ)。這就需要從課程教學(xué)模式入手，將案例教學(xué)法理念切實(shí)貫穿到教學(xué)內(nèi)容、課程教材、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)資源等諸多方面。

從教學(xué)內(nèi)容和課程教材方面看，目前有關(guān)PROTEL軟件的書籍有很多，但是絕大多數(shù)相關(guān)書籍往往按照軟件菜單命令的順序講解，只注重講授PROTEL軟件的各個(gè)菜單的功能，其選擇的設(shè)計(jì)實(shí)例往往是軟件本身提供的Demo中的例子，與學(xué)生所學(xué)的電學(xué)理論實(shí)際脫離，少數(shù)書籍采用的案例與課程銜接不夠緊密，存在或者較為復(fù)雜，或者較為簡(jiǎn)單的情況。使用這樣的教材，學(xué)生學(xué)習(xí)起來很難形成一條主線，從枯燥的指令中看不清楚與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，缺少學(xué)習(xí)動(dòng)力，不利于教學(xué)的有效開展，因此教學(xué)方式改革的第一步就要進(jìn)行教材改進(jìn)與完善。

二、引入案例教學(xué)法改進(jìn)“電子線路CAD技術(shù)”教材

教材是課程運(yùn)行的載體，要引入案例教學(xué)法進(jìn)行有效的教學(xué)，首先要在教材中引入典型案例，[1]以實(shí)例為主導(dǎo)的教材進(jìn)行引導(dǎo)性的教學(xué)，來實(shí)現(xiàn)以應(yīng)用為目的的計(jì)算機(jī)軟件的學(xué)習(xí)。電子線路CAD技術(shù)——PROTEL電路設(shè)計(jì)課程是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)、極富創(chuàng)造性、具有明顯時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)的課程，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握原理圖的繪制、PCB板的設(shè)計(jì)能力，能完成中等復(fù)雜程度的PCB板的布局與布線。為此目的就要在充分參閱國內(nèi)外優(yōu)秀教材的基礎(chǔ)上，立足于“加強(qiáng)基礎(chǔ)、結(jié)合實(shí)際、突出重點(diǎn)、利于教學(xué)”的指導(dǎo)思想進(jìn)行教材內(nèi)容的選擇，[2]將科研成果中的典型案例融入到教材內(nèi)容中去，及時(shí)吸取與本課程有關(guān)的新理論、新方法和新技術(shù)，提升實(shí)踐性教材的實(shí)用性、通俗性和先進(jìn)性。通過充分考慮學(xué)生的先修課程與后續(xù)課程，合理選擇實(shí)例內(nèi)容的深度和廣度，按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的次序，利用一個(gè)具體實(shí)例貫穿課程全過程。通過這個(gè)實(shí)例的操作來講授介紹有關(guān)命令的使用方法，做到以具備工程背景的實(shí)例為主線，按照實(shí)際CAD設(shè)計(jì)的步驟，循序漸進(jìn)地介紹PROTEL的各種編輯工具的使用方法及進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的全過程，使學(xué)生在完成實(shí)例練習(xí)的基礎(chǔ)上，由淺入深地逐步掌握應(yīng)用PROTEL軟件進(jìn)行電子線路CAD設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

對(duì)于初學(xué)者來講，首先要了解CAD軟件中的指令的意義及使用方法。為了掌握基礎(chǔ)指令含義，可在教材中選擇只含有分立元件電路板的章節(jié)進(jìn)行介紹，例如“模擬電子技術(shù)”課程中介紹的一些基本電路，這些電路都具有實(shí)際意義，并且主要由電阻、電感、電容、二極管、三極管等管腳比較少的分立元器件組成，這樣使初學(xué)者在繪制較為簡(jiǎn)單的電路原理圖及印制板圖過程中，直觀理解和掌握CAD軟件中的指令的意義及使用方法。在經(jīng)過初級(jí)電路繪制后，再選擇一些包含有多管腳的數(shù)字集成電路進(jìn)行加強(qiáng)訓(xùn)練。根據(jù)案例教學(xué)法的思路，在教材中引入具有實(shí)際工程背景的典型案例，即一個(gè)典型的具體電路作為貫穿全書的基礎(chǔ)主線，在對(duì)典型實(shí)例的運(yùn)用中理解電子線路CAD的基本知識(shí)和方法技能，達(dá)到使學(xué)生快速、有效地掌握電子電路PCB的設(shè)計(jì)與制作目的，有效發(fā)揮教材這一知識(shí)引導(dǎo)的作用?；谶@種思考，在2008年編寫并由中國科技大學(xué)出版社出版了《電子電路CAD實(shí)用技術(shù)》一書，教學(xué)實(shí)踐表明，該教材較好地實(shí)現(xiàn)了“電子線路CAD技術(shù)”課程的引導(dǎo)作用，能夠使學(xué)生在一周課程設(shè)計(jì)中快速了解和掌握PROTEL軟件的使用方法。

三、利用多種渠道完善案例教學(xué)法的教學(xué)效果

案例教學(xué)法的有效實(shí)施不僅需要一本好的教材，同時(shí)還需要好的教學(xué)手段，要引導(dǎo)學(xué)生“教中學(xué)”、“學(xué)中做”、“做中學(xué)”。為了讓學(xué)生有效掌握電子線路CAD技術(shù)，可先讓他們通過教材上的教學(xué)案例掌握電子線路CAD技術(shù)的基本語言和基本設(shè)計(jì)方法，然后再通過一個(gè)個(gè)具體CAD任務(wù)的布置，讓學(xué)生通過具體CAD案例的設(shè)計(jì)與實(shí)踐總結(jié)掌握CAD設(shè)計(jì)技巧，使學(xué)生做到觸類旁通。為了避免因知識(shí)點(diǎn)分散造成學(xué)生不能系統(tǒng)掌握知識(shí)的問題，在每一個(gè)教學(xué)單元結(jié)束后，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，建立起單元內(nèi)及單元間的聯(lián)系，以加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解，完成真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。如在層次原理圖設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)后，對(duì)原理圖編輯器工作環(huán)境的設(shè)置要進(jìn)行有系統(tǒng)地總結(jié)學(xué)習(xí)，對(duì)布線工具欄、畫圖工具欄及元件的各種操作方法要進(jìn)行復(fù)習(xí)總結(jié)。在教學(xué)實(shí)施過程中針對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問題，教師要面對(duì)面地引導(dǎo)解決，要增強(qiáng)學(xué)生的自信心、解決問題的能力和成就感。只有激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，才能產(chǎn)生理想的教學(xué)效果。

從當(dāng)前課程教學(xué)方式來看，應(yīng)用性課程教學(xué)通常采用的是在實(shí)驗(yàn)室由教師統(tǒng)一要求下進(jìn)行的歸一化培訓(xùn)的單一教學(xué)手段。這種方式不利于學(xué)生個(gè)性創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，容易產(chǎn)生理論與實(shí)際相脫節(jié)的現(xiàn)象，要改變這種歸一化培訓(xùn)的單一教學(xué)手段，就要開拓實(shí)驗(yàn)室教學(xué)之外的教學(xué)形式。其中一種方法就是與企業(yè)合作，鼓勵(lì)學(xué)生走到企業(yè)參與技術(shù)實(shí)踐，了解產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展，將企業(yè)項(xiàng)目引入到自身的課程設(shè)計(jì)中，形成既有鮮明個(gè)性特色又有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì)結(jié)果，讓理論與實(shí)際真正結(jié)合起來；或者請(qǐng)與學(xué)校有合作關(guān)系的企業(yè)專家到學(xué)校進(jìn)行具體的課程指導(dǎo)以及典型案例方案的確定，讓包含有實(shí)際意義的、與生活息息相關(guān)的案例直接進(jìn)入學(xué)生的課堂中，使學(xué)生明白學(xué)習(xí)這種技術(shù)的實(shí)用性與趣味性，使電子線路CAD技術(shù)與企業(yè)中最新技術(shù)應(yīng)用狀況接軌，在課程的教學(xué)中體現(xiàn)現(xiàn)代CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

再有一種方法就是建立基于案例教學(xué)法的教學(xué)資源庫與支撐網(wǎng)站，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)這種信息量廣泛、方便使用的第二課堂進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)和提升電子線路CAD技術(shù)的掌握，從而熟練使用某一種或多種電子線路CAD軟件，能夠按規(guī)范完成電路圖的繪制，實(shí)現(xiàn)單面、雙面、或多層PCB板的設(shè)計(jì)，達(dá)到符合將來從事的專業(yè)工作的需求。

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽能夠有力促進(jìn)培養(yǎng)在校學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力，[3]這項(xiàng)活動(dòng)在各個(gè)高校已逐漸被重視。參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生雖然只是一小部分，但他們?cè)趯W(xué)生中的影響力卻很大。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽離不開電子線路CAD技術(shù)，因此參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生都有自身的實(shí)踐體會(huì)，由此可利用這些優(yōu)秀學(xué)生在班級(jí)的影響力帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓初學(xué)的學(xué)生看到自己同學(xué)做出的實(shí)物，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣與熱情。興趣是學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力，有了學(xué)習(xí)興趣就能理性地深入學(xué)習(xí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解得更深刻，學(xué)習(xí)更扎實(shí)；反過來也會(huì)使他們的學(xué)習(xí)興趣更濃，步入良性循環(huán)的學(xué)習(xí)過程。通過優(yōu)秀學(xué)生的以少帶多、以強(qiáng)帶弱的促進(jìn)作用，極大發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，挖掘其學(xué)習(xí)潛力，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

四、結(jié)論

以我校“電子線路CAD技術(shù)”課程為研究對(duì)象，以案例教學(xué)法應(yīng)用為主線，從教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)資源及支撐網(wǎng)站等多角度入手，研究如何建立一種基于案例教學(xué)法的高校電類專業(yè)應(yīng)用性課程實(shí)施新模式。為了提高學(xué)生電子線路板設(shè)計(jì)能力，將典型產(chǎn)品案例、實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目及學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目引入到教學(xué)過程中，基于實(shí)際工作過程構(gòu)建一種新的教學(xué)過程，采用案例教學(xué)法，恰當(dāng)?shù)卦诟鹘虒W(xué)環(huán)節(jié)中融入規(guī)范實(shí)際生產(chǎn)過程，將“電子線路CAD技術(shù)”課程建設(shè)成為集能力培養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)和孕育學(xué)生創(chuàng)新成果的教學(xué)平臺(tái)，使培養(yǎng)的學(xué)生具有較高的專業(yè)水平與實(shí)際應(yīng)用能力。近幾年來，我校培養(yǎng)的學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中多人多次獲得國家級(jí)、省級(jí)一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)，這些成績(jī)的取得與“電子線路CAD技術(shù)”課程所打下的良好基礎(chǔ)是密不可分的。

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[2]陳曉平，孫玉坤，李長(zhǎng)杰，等.對(duì)《電路》教材改革的思考[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(高教研究版)，2005，(4):13-15.

[3]李翠花，譚敏.在模擬電子技術(shù)課程中實(shí)施項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式[C].電子電氣課程報(bào)告論壇論文集，2008:173-176.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）