淺談PCB設(shè)計(jì)及制作在職業(yè)院校電子專業(yè)教學(xué)中的重要性

摘 要：結(jié)合職業(yè)院校電子專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，本文提出在職業(yè)院校電子專業(yè)中應(yīng)廣泛開設(shè)PCB設(shè)計(jì)與制作課程。PCB設(shè)計(jì)與制作課程的教學(xué)目的在于培養(yǎng)電子專業(yè)學(xué)生的軟件應(yīng)用能力、電路設(shè)計(jì)能力、焊接組裝能力、調(diào)試測試能力以及創(chuàng)新能力，并通過印制電路板的實(shí)際制作過程加深學(xué)生對(duì)相關(guān)專業(yè)課的理解、對(duì)電路元件的認(rèn)識(shí)及對(duì)PCB制板行業(yè)規(guī)范的解讀，為學(xué)生今后參加各類電子設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新大賽、就業(yè)及繼續(xù)學(xué)習(xí)打下良好的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PCB設(shè)計(jì)及制作 電子專業(yè) CAD教學(xué) 互助教學(xué)

目前，我國許多職業(yè)院校的電子專業(yè)普遍開設(shè)PCB設(shè)計(jì)及制作課程。PCB即Printed Circuit Board，是印制電路板的簡稱，是電子元器件的支撐體和電氣連接的提供者。PCB設(shè)計(jì)及制作課程是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的綜合課程，它的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力、開發(fā)創(chuàng)新能力、資源整合能力和解決實(shí)際問題的能力。PCB設(shè)計(jì)及制作課程在職業(yè)院校電子專業(yè)的發(fā)展和實(shí)際專業(yè)課教學(xué)中起著不可替代的作用。

一、行業(yè)發(fā)展的需要

隨著我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，電子制造業(yè)逐步成為支柱產(chǎn)業(yè)，各類電子產(chǎn)品隨著科技的進(jìn)步不斷更新?lián)Q代，而在龐大的電子領(lǐng)域中，PCB卻以無可取代的位置引領(lǐng)著電子行業(yè)的發(fā)展。目前，全球PCB產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占電子產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的四分之一以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)400億美元，已經(jīng)成為當(dāng)代電子產(chǎn)業(yè)中最活躍的部分。

PCB的制造品質(zhì)是電子產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)，它直接影響電子產(chǎn)品整體質(zhì)量和競爭力。我國作為電子制造業(yè)的大國，已經(jīng)成為世界第二大PCB產(chǎn)出國，PCB產(chǎn)業(yè)在世界上擁有舉足輕重的地位。但隨著電子產(chǎn)品向微型化、集成化、高速傳輸、高頻方向的不斷發(fā)展，在對(duì)PCB抗干擾能力、工藝上和可制造性上要求越來越高。因此，培養(yǎng)大批具有較高PCB設(shè)計(jì)應(yīng)用能力和PCB制造工藝水平的高級(jí)應(yīng)用型人才，是職業(yè)院校電子專業(yè)目前所面臨的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。培養(yǎng)具有PCB設(shè)計(jì)及制造能力的高級(jí)應(yīng)用型人才，不僅滿足電子行業(yè)發(fā)展的需求，還將進(jìn)一步拓寬職業(yè)院校電子專業(yè)學(xué)生的就業(yè)渠道。

二、專業(yè)發(fā)展的需要

目前，各級(jí)職業(yè)院校的電子專業(yè)教學(xué)都開設(shè)了基礎(chǔ)專業(yè)課，針對(duì)基礎(chǔ)專業(yè)課也開設(shè)了與之相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，這些實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的是使學(xué)生通過電路仿真或者實(shí)驗(yàn)手段來驗(yàn)證課堂上所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，而在學(xué)生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力上的培養(yǎng)收效甚微。在職業(yè)院校的教學(xué)中，電子專業(yè)學(xué)生開設(shè)PCB設(shè)計(jì)與制作課程，必將引領(lǐng)教學(xué)由基礎(chǔ)型向綜合型、應(yīng)用型和創(chuàng)新型發(fā)展。

第一，PCB設(shè)計(jì)及制作課程可以發(fā)揮其實(shí)踐性強(qiáng)的優(yōu)勢，在學(xué)生鞏固所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)上，由最初的電路原理圖仿真上升到PCB電路板的設(shè)計(jì)與制作。這一階段的教學(xué)將使學(xué)生對(duì)電路的理解，不是簡單地停留在抽象層面，而是提高到了具象層面。

第二，通過對(duì)PCB電路板的設(shè)計(jì)也可以使學(xué)生更深入地理解每個(gè)元器件的特性、功能、管腳分布和封裝形式。

第三，在PCB設(shè)計(jì)制作過程中引入相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)比如ISO9000標(biāo)準(zhǔn)、CCEE認(rèn)證、FDA認(rèn)證、UL認(rèn)證等，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)和質(zhì)量意識(shí)，同時(shí)大型PCB板的設(shè)計(jì)及制作還有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

第四，在以培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才為教學(xué)目標(biāo)的職業(yè)院校，技能大賽和創(chuàng)新大賽成果永遠(yuǎn)是衡量一個(gè)學(xué)校教學(xué)水平的標(biāo)尺。PCB設(shè)計(jì)及制作課程有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力，為今后學(xué)生參加省市級(jí)或全國電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新大賽、就業(yè)或繼續(xù)深造都打下了良好的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。

三、CAD教學(xué)的需要

根據(jù)電子專業(yè)的專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)，在電子CAD課程教學(xué)中一般按照電路原理圖的繪制、電子元件庫的建設(shè)、印制電路板設(shè)計(jì)、元件封裝庫的建設(shè)幾個(gè)方面進(jìn)行。在實(shí)際教學(xué)中往往會(huì)出現(xiàn)以下兩個(gè)方面的問題：

一是以上各個(gè)功能模塊之間的教學(xué)缺乏項(xiàng)目性和整體性，學(xué)生往往認(rèn)為它們是孤立的知識(shí)點(diǎn)，不能很好地將各個(gè)部分進(jìn)行有機(jī)整合。

二是由于部分任課教師缺乏實(shí)際PCB研發(fā)和制板經(jīng)驗(yàn)，所以在教學(xué)中多注重對(duì)CAD軟件的具體操作，而忽略對(duì)線路板設(shè)計(jì)可靠性、制作工藝的可行性以及測試方法的實(shí)用性教學(xué)。教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相脫離，導(dǎo)致學(xué)生在CAD課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，僅僅掌握了使用軟件繪制電路原理圖和利用軟件自動(dòng)生成功能設(shè)計(jì)簡單的PCB電路板，至于設(shè)計(jì)的PCB板是否符合行業(yè)規(guī)范，是否具有可制造性、可生產(chǎn)性則不得而知。

因此，在職業(yè)院校電子專業(yè)教學(xué)中開設(shè)PCB設(shè)計(jì)與制作課程是對(duì)電子CAD課程教學(xué)的補(bǔ)充和完善。PCB設(shè)計(jì)與制作課程的教學(xué)內(nèi)容須以項(xiàng)目為載體，學(xué)生通過對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的完成將CAD教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)整合。學(xué)生首先利用繪圖軟件進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行PCB實(shí)物的制作、元件的購置、電路的安裝與焊接、電路的調(diào)試和功能驗(yàn)證，最終以實(shí)物的形式呈現(xiàn)項(xiàng)目成果。項(xiàng)目實(shí)施的過程使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)CAD軟件的意義，熟悉了項(xiàng)目開發(fā)的流程、掌握了PCB設(shè)計(jì)的各種規(guī)范，對(duì)于學(xué)生來說將具有更重要的意義。

四、互助教學(xué)的需要

在電子專業(yè)課的教學(xué)中，受教學(xué)理念、課程改革、教學(xué)條件等諸多因素的影響，專業(yè)課的教學(xué)往往都是各自為政，互不干涉，課程之間缺乏必要的互動(dòng)互助。最終學(xué)生的學(xué)習(xí)就停留在實(shí)驗(yàn)的模仿和原理的驗(yàn)證上，不能將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，很難培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考、解決問題的能力，所以改變傳統(tǒng)的孤立教學(xué)模式探索新模式是必要的。

目前在一些職業(yè)院校電子專業(yè)的教學(xué)中正在試行一種互助教學(xué)模式，這種模式是將兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立學(xué)科的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來，如在筆者所在學(xué)院的教學(xué)中，模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課和PCB設(shè)計(jì)及制作課就是這種互助教學(xué)模式的典型。學(xué)生運(yùn)用PCB設(shè)計(jì)及制作完成模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課中所需的印制電路板如基本放大電路、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路、晶閘管直流調(diào)光電路、OTL功放電路等，將學(xué)生制作的電路板作為模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)材料，然后在其電路板上完成元件的插裝、焊接、調(diào)試測試工作。這種教學(xué)模式不僅能將抽象的理論變成活生生的實(shí)物，降低了學(xué)習(xí)難度，而且讓學(xué)生感到新穎，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)思維，有助于學(xué)生對(duì)不同學(xué)科知識(shí)之間的掌握和融會(huì)貫通。

五、小結(jié)

本文從多個(gè)方面闡述了PCB設(shè)計(jì)與制作課程在職業(yè)院校電子專業(yè)教學(xué)中的重要性。PCB設(shè)計(jì)及制作課程的開設(shè)體現(xiàn)了職業(yè)院校重視應(yīng)用型、綜合型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)理念，使學(xué)生通過該門課程的學(xué)習(xí)將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，提升了學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力，為今后參加各類電子設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新大賽、繼續(xù)深造或走上工作崗位都奠定了良好的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。

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（作者單位：江蘇省淮安技師學(xué)院）