高職院校“電子CAD”課程設(shè)計實踐研究

高銳 高芳 呂國策

“電子CAD”課程是我院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，原有的課程內(nèi)容偏向于工具軟件操作和電路板設(shè)計。學(xué)生只學(xué)會了工具軟件操作，而沒有掌握實際電路板設(shè)計和制作工藝，從而只能停留在電路板理論設(shè)計層面，與企業(yè)就業(yè)崗位需求有較大差距。為了改變這種現(xiàn)狀并提高學(xué)生的專業(yè)技能，本文在原有課程內(nèi)容中融入了與電路板設(shè)計相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和電路板制作工藝，構(gòu)建了體現(xiàn)具體課程特點的高職“電子CAD”課程內(nèi)容，并創(chuàng)新了“理實一體化”教學(xué)模式的內(nèi)容與構(gòu)成。同時，積累了一些課程設(shè)計與開發(fā)的實踐經(jīng)驗和研究成果，擴(kuò)展了學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域。

一、課程設(shè)計思路

“電子CAD”課程是高職院校電類專業(yè)的專業(yè)核心課程，也是一門電路板設(shè)計制作與計算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用的理實一體化課程，課程內(nèi)容涵蓋了電子產(chǎn)品工藝、電子技術(shù)和電子產(chǎn)品設(shè)計等幾個學(xué)科的一些知識。筆者根據(jù)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和課程地位確定課程內(nèi)容，將傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段與行動導(dǎo)向的教學(xué)方法和手段的結(jié)合使用，通過完成基于工作過程的實際電路板設(shè)計項目，逐步使學(xué)生具備進(jìn)行現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計必備的專業(yè)技能和從事本專業(yè)職業(yè)崗位中的電子產(chǎn)品輔助設(shè)計工作所必需的專業(yè)核心能力，為學(xué)生的綜合性實踐課程提供基本能力支撐，進(jìn)而提高學(xué)生能力，并構(gòu)建基于工作過程的與具體課程特點相結(jié)合的“理實一體化”教學(xué)模式。

二、構(gòu)建課程內(nèi)容

1.根據(jù)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和課程地位確定課程內(nèi)容。電路板設(shè)計與制作是現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計必備的專業(yè)技能，對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)起著重要的支撐作用。為了使課程內(nèi)容既符合企業(yè)需求從而體現(xiàn)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，又能夠體現(xiàn)對本專業(yè)相關(guān)課程的支撐作用，筆者在深入的企業(yè)調(diào)研和本專業(yè)課程體系分析的基礎(chǔ)上，確定了四部分課程內(nèi)容，即工具軟件操作、電路板設(shè)計、電子元件布局布線工藝應(yīng)用、電路板制作。該內(nèi)容是在原有的電路原理圖繪制與仿真操作、電路原理圖信號完整性分析操作、電路板設(shè)計操作內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了單層和雙層電路板制作、原理圖與電路板修改、信號完整性分析、電子產(chǎn)品工藝應(yīng)用等內(nèi)容與技能點，更側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實際情況修改電路板的專業(yè)技能和制作電路板的專業(yè)擴(kuò)展能力。重新選擇的課程內(nèi)容，使課程培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)了從軟件操作技能的訓(xùn)練過渡到電路板設(shè)計和制作能力的技能培養(yǎng)，使學(xué)生具備電路板設(shè)計與制作的專業(yè)能力和從事本專業(yè)工作所需的方法能力與社會能力。

2.以真實電子產(chǎn)品為載體確定教學(xué)項目。筆者通過著重深入地分析電路板設(shè)計與制作所需專業(yè)技能的層次關(guān)系，選擇了三個既能夠涵蓋課程內(nèi)容又能體現(xiàn)實際電路板設(shè)計與制作工藝要求的真實電子產(chǎn)品為教學(xué)項目載體，即功率放大器電路板設(shè)計與制作、數(shù)字鐘電路板設(shè)計與制作、數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路板設(shè)計與制作。其中，前兩個項目分別是模擬電子產(chǎn)品和數(shù)字電子產(chǎn)品，第三個項目是模數(shù)混合電路的電子產(chǎn)品。在功率放大器電路板設(shè)計項目中，實現(xiàn)的是簡單原理圖設(shè)計、單層板設(shè)計與制作、常用模擬元件和工藝應(yīng)用；在數(shù)字鐘電路板設(shè)計與制作項目中，實現(xiàn)的是層次原理圖設(shè)計、雙層板設(shè)計與制作、常用數(shù)字元件和工藝應(yīng)用；在數(shù)字直流穩(wěn)壓電源電路板設(shè)計與制作項目中，實現(xiàn)的是復(fù)雜原理圖設(shè)計、較復(fù)雜雙層板設(shè)計與制作、模擬和數(shù)字元件與工藝的綜合應(yīng)用。

這樣進(jìn)行載體選擇和教學(xué)項目設(shè)計，將課程內(nèi)容按照簡單設(shè)計→應(yīng)用簡單工藝→簡單制作→復(fù)雜設(shè)計→應(yīng)用復(fù)雜工藝→復(fù)雜制作的順序進(jìn)行了組織序化，實現(xiàn)了電路板設(shè)計與制作的從簡單到復(fù)雜、工藝從外圍到核心的完整工作過程。如此，既使學(xué)生掌握了電路板設(shè)計與制作的關(guān)鍵技能，又使學(xué)生在將電路板設(shè)計文件轉(zhuǎn)化為實物時遇到的問題能及時反饋回電路板設(shè)計階段，從而改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法并提高了主動學(xué)習(xí)的熱情。例如，學(xué)生在制作電路板過程中發(fā)現(xiàn)，如果在電路板設(shè)計文件中的絲印層上的字符覆蓋到了焊盤，則在制作絲印層時這些字符就會被去掉，影響了整個電路板的焊接和整體效果；又如，在制作完成的電路板的線寬不合適，會直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量等。學(xué)生會根據(jù)出現(xiàn)的實際情況，重新修改電路板設(shè)計文件，真正制作出符合用戶需求的電路板。

三、構(gòu)建課程教學(xué)模式

為了能夠體現(xiàn)電路板設(shè)計與制作的實際工作過程，我們將教學(xué)模式由過去的“講授+驗證”模式發(fā)展為現(xiàn)在的“理實一體化”課程教學(xué)模式，其內(nèi)容主要包括以下五方面。

1.邊學(xué)邊做邊實踐的課堂活動模式。在課堂教學(xué)活動中，學(xué)生先跟著教師進(jìn)行操作練習(xí)，完成教師預(yù)先布置學(xué)習(xí)任務(wù)，接著再制作自己設(shè)計的電路板。在制作過程中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計中存在的問題，再通過解決設(shè)計中的問題，學(xué)習(xí)修改電路板設(shè)計的操作方法、設(shè)計工藝和技巧。最后，在完成一個項目后再通過逐步復(fù)雜的練習(xí)任務(wù)來進(jìn)一步鞏固知識和提高技能。這樣邊做邊學(xué)的課堂活動，使學(xué)生既掌握了專業(yè)知識與技能，又鍛煉了學(xué)生解決實際問題的能力。

2.互助合作的學(xué)生活動模式。在課堂活動中，將學(xué)生分成任務(wù)小組，小組成員共同完成工作任務(wù)，分工各有側(cè)重。每個組內(nèi)成員在完成任務(wù)過程中，互相幫助，共同解決問題，培養(yǎng)了學(xué)生的集體榮譽(yù)感和互助合作精神。

3.體現(xiàn)企業(yè)真實環(huán)境的實踐教學(xué)模式。與本課程配套的電子產(chǎn)品工藝實訓(xùn)室的場地布置貼近企業(yè)真實的生產(chǎn)廠景，分為電路板設(shè)計區(qū)和生產(chǎn)區(qū)；按照企業(yè)生產(chǎn)工藝過程布置電路板制作設(shè)備，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時也受到了企業(yè)文化的熏陶。

4.構(gòu)建任務(wù)分層驅(qū)動與多樣考核方法結(jié)合的課程評價方法。在新的教學(xué)模式下，學(xué)生在“練”的過程中遇到問題、提出質(zhì)疑、尋求支持、相互幫助與總結(jié)規(guī)律。不同的學(xué)生，在練習(xí)中遇到的問題可能不一樣，學(xué)習(xí)的進(jìn)度也會不一樣。所以課堂教學(xué)中學(xué)生的“學(xué)”就像萬馬奔騰，學(xué)習(xí)內(nèi)容在不斷地自覺地進(jìn)行著任務(wù)分層，由于練習(xí)題多，任務(wù)分層得到了自然驅(qū)動。任務(wù)分層是通過學(xué)生自選考試題目來自覺實現(xiàn)的，對不同的題目有相應(yīng)不同的選題難度，最終得分是將學(xué)生選擇的題目實際得分與題目難度按比例計算所得。這種評價方法將結(jié)果評價與過程評價相結(jié)合，實現(xiàn)從知識、技能到行為、習(xí)慣、情感和價值觀的綜合評價，并且充分考慮到學(xué)生考試心理、自我認(rèn)知能力。

5.綜合運用傳統(tǒng)教學(xué)法和行為引導(dǎo)型教學(xué)法。在新的教學(xué)模式下，教學(xué)過程與真實電子產(chǎn)品輔助設(shè)計崗位的工作過程相一致，每一個項目都以工作過程導(dǎo)向為原則組織教學(xué)，分為項目描述、項目分析、項目實施、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、項目檢查與評價和項目練習(xí)六個不同的學(xué)習(xí)階段。在完成項目的不同階段，可以分別采用不同的教學(xué)方法。在項目操作中需要注意的問題和重難點問題的解決，通常使用傳統(tǒng)的講授法、演示法等教學(xué)方法。例如，在數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的電路板設(shè)計教學(xué)中，由原理圖向電路板導(dǎo)入過程中最常見的錯誤，如果只是一筆帶過，學(xué)生在以后的操作中還容易犯同樣或近似的錯誤，而且修改仍然存在困難。因此，筆者采用講授和演示法，將每組學(xué)生在實際操作遇到的問題進(jìn)行總結(jié)分類并講解，能夠使學(xué)生從總體上把握常見的錯誤位置并學(xué)會修改。

項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動、引導(dǎo)文教學(xué)法等行動導(dǎo)向教學(xué)方法則常應(yīng)用于整個項目的教學(xué)過程，引領(lǐng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。又如，項目二數(shù)字鐘電路板設(shè)計與制作的教學(xué)中，采用任務(wù)驅(qū)動和引導(dǎo)文教學(xué)法引領(lǐng)學(xué)生完成項目設(shè)計與操作，學(xué)生根據(jù)項目任務(wù)單和引導(dǎo)文來主動完成項目操作，充分發(fā)揮老師主導(dǎo)作用、學(xué)生主體作用。

四、課程設(shè)計中的反思

1.課程內(nèi)容需要根據(jù)企業(yè)需求進(jìn)行定期調(diào)整。隨著電路板設(shè)計工具軟件的不斷更新、新型電子元件的出現(xiàn)、電路板工藝的提高，定期對課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，使課程內(nèi)容始終體現(xiàn)企業(yè)需求。

2.提高授課教師的綜合專業(yè)水平。在實際授課過程中發(fā)現(xiàn)，授課教師不僅應(yīng)該能夠掌握電路板設(shè)計與制作的專業(yè)技能，還應(yīng)該具備一些應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)其他核心課程的專業(yè)知識，這樣會為專業(yè)人才培養(yǎng)提供更強(qiáng)有力的支撐，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程打牢根基。