Altium Designer課程教學實踐改革

崔玉美

摘要：Altium Designer是理論與實踐緊密結合的課程，是電子類相關專業(yè)培養(yǎng)應用型人才的必備技能之一。針對該課程的教學現(xiàn)狀，從教學軟件的使用、教學內容的設計和教學考核方式等方面提出了具體的教學改革措施，實踐證實了，學生在學好本課程的基礎上綜合能力得到了很大的提高。

關鍵詞：計算機輔助設計；Altium Designer；教學實踐

中圖分類號： G642.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）13-0117-02

Abstract： Altium Designer is a course that closely links the the theory with practice， which is one of necessary skills for the electronic talents. As per the current teaching situation of this course， some detailed teaching reform measures including the usage of teaching software， the design of teaching contents and the teaching assessment have been raised. It has been proved that based on learning this course well the students comprehensive capability has been greatly improved.

Key words： CAD；Altium Designer；Teaching Practice

隨著電子技術的飛速發(fā)展和生產工藝的不斷提高，PCB電路板的結構也變得越來越復雜，EDA設計軟件隨著技術的進步也在不斷地更新，Altium Designer是Altium公司繼最早的Protel系列產品之后的高端設計軟件，它擁有強大的電子設計功能，深受電子類各專業(yè)設計人員和廣大電子愛好者的青睞，目前也已成為很多高校電子類相關專業(yè)實踐能力的必備課程之一[1]。

1 教學現(xiàn)狀

目前，很多高校的常規(guī)教學模式中存在以下幾個問題：

1）軟件更新不及時

有些學校還在使用十年前的Protel DXP，更有些還在使用Protel公司99年發(fā)布的99SE等很陳舊的版本，授課教師使用軟件的相應版本習慣了，不愿意更換，導致學生學習的知識相較企業(yè)有一定的距離。

2）教學內容陳舊

教師課程教授過程中只注重軟件的具體操作，菜單和工具的使用，功能的介紹，學生在學習的過程中就是照葫蘆畫瓢，繪制完成的電路圖和PCB板，學生不知所以然，教師講授的時間太多，學生練習的時間少，課堂枯燥，學生沒有興趣，教師吃力不討好。

3）教學方法相對落后

課程教學方法存在弊端，作為一門計算機輔助設計課程，很多學校多數(shù)教師在授課的過程中，注重理論而輕視實踐，往往在普通教室黑板上或以多媒體的形式介紹軟件的使用方法，講解電路的工作原理后，然后要求學生上機完成繪制，認為軟件只是輔助實現(xiàn)的環(huán)節(jié)，輕視了理論與實踐結合的重要性[2]，更重要的是輕視了培養(yǎng)學生動手解決問題的能力和工程實踐的能力。

2 教學實踐改革

作為培養(yǎng)技術應用型人才的高校，必須把課程與工程實踐緊密結合，在教學活動中，要以實用、就業(yè)為導向，不斷提升學生的實踐動手能力、技術水平以及學生的職業(yè)素質。針對Altium Designer傳統(tǒng)教學中存在的諸多問題，在課程教學實踐中在以下幾個方面進行了改進。

2.1 教學軟件要及時更新，緊跟企業(yè)應用步伐

Altium Designer是該電子設計軟件目前最新的版本，學校授課教師要及時更新課上使用的軟件，使學生在校學習要跟上時代的變遷，跟上技術的進步，為將來進入企業(yè)實習和就業(yè)打下良好的基礎。

2.2 教學內容和過程要精心設計，提高學生興趣

1）輕松入門，提高學生自信心

Altium Designer課程具有極強的實踐性，如果學生沒有對印制電路板有直觀認識，就很難在短時間內熟悉從原理圖到PCB的設計流程，也很難領會印制電路板的布局布線規(guī)則以及印刷電路板中的重要概念。在教學過程中，要適當?shù)亟柚恍┹o助手段，使學生能迅速入門，理清思路。用以往學生的實例，做過的板子實物展示給學生看[3]，比如拿塊現(xiàn)成的網(wǎng)卡、顯卡，或往屆學生做電子產品制作的電子鐘、電子琴PCB板，讓學生有整體的概念，學習本課程要完成哪些任務，最終能做出什么樣的東西來，做到讓學生心中有數(shù)，或者先進行簡單的焊接實驗，讓學生能具體地認識到印刷電路板如何支撐電子元器件[1]、引腳間的電氣連接如何實現(xiàn)，對于一些比較抽象的重要概念也會有比較清晰的認識，如“過孔”和“焊盤”有何區(qū)別，“布線層”和“絲印層”的區(qū)別，“封裝”尺寸為什么一定要精準等等，這種認識方式更直觀更容易讓學生接受理解，在課程教學中既可以縮短時間、提高效率，又調動了學生的積極性，激發(fā)了學生的動手熱情。

2）課堂教學要講練相結合，以學生為中心

Altium Designer的教學中應加大實踐教學的力度，教學的整個過程都應該在專用的實訓室進行，在教學過程中，要注意講授與練習相結合，教師講解演示后，學生要隨后進行練習，教師及時指導。課上要以學生為主、教師為輔，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的實驗教學方式進行，同時要把計算機輔助設計、模擬電路、數(shù)字電路、單片機等課程綜合運用來解決實際問題，提高課堂內容的趣味性。比如：設計搶答器、電子琴等，要求學生從設計電路圖，選擇元器件到最后完成PCB板都以小組合作的形式完成，以小組與小組之間的競賽完成來激勵學生的主動性。

3）教學內容要突出重點

Altium Designer軟件集原理圖設計、PCB設計繪制、電路仿真、VHDL混合輸入、FPGA設計、信號完整性分析等諸多功能于一體。本課程教學的目標不應該僅在于讓學生會使用Altium Designer軟件繪圖，應該讓學生在最基本的能夠繪制電路圖、PCB圖的基礎上會讀懂原理圖，給任意一張圖紙或PCB板就學會自己設計，為學生步入工作崗位打下良好基礎。因此課程教學重點：

首先，應放在元件庫的制作上，在使用Altium Designer進行PCB設計的過程中，經常遇到需要的元器件原理圖符號在軟件自帶的元器件庫中找不到，這時就需要使用者自己繪元件，包括圖形符號和封裝圖。要求學生自己網(wǎng)上查找相應元器件的相關資料，讀懂引腳功能，封裝外形尺寸，根據(jù)要求完成設計。多年教學過程中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)上查找與課堂內容、課題設計相關資料的能力，對即將走上工作崗位的學生來說非常重要，上此類實踐類課程的專用機房一定要開放網(wǎng)絡，讓學生隨時都可以網(wǎng)上搜索其所要了解的內容。但也對任課教師提出了更高的要求，要知識面廣，隨時能解答學生的問題，更要課堂上管理好學生，避免上網(wǎng)打游戲或做與課上無關的網(wǎng)上聊天等等。

其次，教學重點應是PCB設計原則。在PCB設計的教學中除了必須要向學生強調一些基本原則比如PCB板的外形尺寸、過孔的大小位置、布局的合理性要求，走線的方式等，還要必須考慮電磁兼容性及信號完整性問題[4-5]，高速電路的產生使得很多本來工作原理沒有錯誤的PCB板卻不能正常工作，因此電磁兼容和信號完整性問題不容小覷。

再者，教學重點應在設計過程中要注意的事項上?，F(xiàn)在的學生學會使用一款軟件很快，但如何能靈活使用，出現(xiàn)問題如何解決才是重點。所以教師要把自己多年使用的經驗和教學過程中的積累總結的一些便捷方式和需要注意的問題向學生重點強調。

學生完成PCB設計后，要求學生模擬實際工程項目，打印各種報表，完善文檔管理，利用PCB制作實驗室中的印刷電路板雕刻機將設計的PCB圖制成實物，有條件可以購買元件，讓每組學生焊接一塊PCB板，完成調試，討論自己設計需要完善和不滿意的部分，積累設計經驗。這個過程將設計的思路重新理順和回放，加深學生記憶的同時也提高了學生的綜合動手能力[1、2]。學生制作出的合格電路板可以充分供下批學生熟悉印刷電路板時使用，當自己的勞動成果充分發(fā)揮作用時，對學生而言則是一種鼓勵，另外也可以進一步提高學生學習的熱情。

2.3 要創(chuàng)新教學方法

Altium Designer課程要根據(jù)實際情況采取靈活多樣的教學模式，要以提高和增強學生學習的主動性和實踐動手能力為教學目的，而不是僅僅讓學生學會使用一個軟件而已。

教師有計劃的安排每次課上的任務，根據(jù)具體任務講解軟件中需要掌握的相應工具的使用方法，主要從思路方法方面引導學生，讓學生進行操練，任務中要故意設計需要學生自己親自網(wǎng)上動手查找資料，并分析完成設計的部分，這種教學方式給學生提供了更大的設計自由度和極大的創(chuàng)造空間，調動他們的主觀能動性，學生可以盡情發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，同時也培養(yǎng)了他們分析問題和解決問題的能力、綜合設計能力、創(chuàng)新能力和應用新技術的能力，有利于學生個性和才能的全面發(fā)展。

2.4 評估考核要突出課程的特點

在課程的考核上，成績由學生平時成績和期末考核成績組成，但更注重學生平時任務的完成速度質量、課堂表現(xiàn)、學習的態(tài)度等。期末考核以競賽的形式完成印刷電路板設計一個綜合性設計項目，考核時間一般要一整天。因人制宜，評價標準多元化。要考慮到每個學生的特點，要最大限度的促進每個學生的充分發(fā)展?？己艘彩且孕〗M為單位，各盡其職，發(fā)揮各自優(yōu)勢、特長完成任務，教師在學生完成任務的過程中給予成績考核。

3 結束語

幾年教學實踐證實，Altium Designer課程的改革為學生創(chuàng)造了良好的學習氛圍，適當?shù)慕虒W方法強化了學生在教學活動中主體地位，給學生極大的創(chuàng)造空間，提高學生的學習積極性和主動性[6]，學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到了很好的培養(yǎng)，提升了學生的綜合能力，更增強了學生在就業(yè)市場上的競爭力。

參考文獻：

[1] 劉希，林海汀. Altium Designer課程的教學改革[J]. 學園， 2011（8）.

[2] 陳瓊蓮.《電子CADPROTEL》課程的教學改革探索[J]. 科技信息， 2008（8）.

[3] 邵建昂. Protel99教學實踐探討[J]. 實驗室研究與探索， 2007（2）.

[4] 高海賓，辛文， 胡仁喜. Altium Designer10從入門到精通[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2011（12）.

[5] 謝龍漢，魯力， 張桂東. Altium Designer10原理圖與PCB設計及仿真[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2014（1）.

[6] 錢濤. 網(wǎng)絡環(huán)境下融入職業(yè)要素的《Altium Designer》學習模式探究[J]. 職業(yè)教育研究，2011（9）.