面向PCB設(shè)計人才培養(yǎng)的電子線路CAD的教學(xué)研究

林明玉　王曉靜

摘要：針對面向PCB設(shè)計人才培養(yǎng)的電子線路CAD課程中存在的問題，文章從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容進行分析，引入了項目式教學(xué)方法，提出了教學(xué)內(nèi)容中理論教學(xué)與實踐教學(xué)權(quán)重的改進，取得了比較滿意的教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高了學(xué)生實踐能力和職業(yè)技能，增加了就業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：PCB；PADS；電子線路CAD；項目式教學(xué)

隨著電子技術(shù)和電子產(chǎn)品井噴式的快速發(fā)展，印刷電路板設(shè)計與制造的需求量也急劇增加。在這種背景下，PCB設(shè)計與制造形成了新的具有巨大潛力的產(chǎn)業(yè)。為此，電子類專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)也應(yīng)該緊跟時代的潮流，將PCB設(shè)計與制造的人才培養(yǎng)作為該課程的教學(xué)目標，故對電子線路CAD課程的教學(xué)改革也勢在必行。

1 教學(xué)背景

電子線路CAD課程作為本校電子信息工程、通信工程、電氣及其自動化等專業(yè)的專業(yè)課程，其教學(xué)的主要目的是讓學(xué)生可借助計算機輔助設(shè)計軟件（Altium Designer或Protel99SE），進行印刷電路板的原理圖繪制和PCB設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的獨立動手能力和創(chuàng)新能力，為以后就業(yè)提供必要的專業(yè)職業(yè)技能。本院開設(shè)此課程已有多年，并配套有相應(yīng)的電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子工藝等實習(xí)實訓(xùn)環(huán)節(jié)和上機實驗的實驗室，達到了電子線路CAD課程的教學(xué)條件。

電子線路CAD課程的主要內(nèi)容為：（1）原理圖繪制。包括原理圖設(shè)計、原理圖元件設(shè)計等。（2）PCB設(shè)計。包括PCB元件庫封裝文件、元件封裝設(shè)計、PCB設(shè)計基礎(chǔ)和PCB自動設(shè)計與手動設(shè)計等。

2 存在的問題

電子線路CAD課程的教學(xué)方式通常是以教師講授為主，教師通過系統(tǒng)細致的理論知識講解，讓學(xué)生對此課程在知識結(jié)構(gòu)上有了一定程度的了解，再以實驗結(jié)果是否為實驗要求為準，以此檢查學(xué)生對此課程的掌握程度。在此模式下，學(xué)生對PCB設(shè)計的整個系統(tǒng)流程沒有直觀理解。如果讓學(xué)生單獨設(shè)計印刷電路板，即使所涉及的元器件不是很多，大部分學(xué)生依舊有種無從下手的茫然。正是這種茫然，直接導(dǎo)致學(xué)生對PCB設(shè)計的興趣缺失，無法激發(fā)其對電子線路CAD課程學(xué)習(xí)的熱情和自我學(xué)習(xí)的主觀能動性。

隨著PCB技術(shù)的不斷發(fā)展，目前世界上許多大型PCB設(shè)計與制造企業(yè)用諸如Pads，Cadence等計算機輔助PCB設(shè)計軟件，可以設(shè)計多層、高速PCB電路板，滿足現(xiàn)今中高端印刷電路板設(shè)計的需求，從而實現(xiàn)了印刷電路板設(shè)計與制造的軟件升級。而目前，電子線路CAD課程在教學(xué)上主要講授Protel99SE，Altium Designer等計算機輔助PCB設(shè)計軟件，進行單面板或雙面低速PCB設(shè)計，這些教學(xué)內(nèi)容不足以讓學(xué)生在進入相關(guān)企業(yè)后直接進入到PCB設(shè)計與制造的第一線。學(xué)生在進入PCB設(shè)計與制造第一線前，要重新培訓(xùn)和學(xué)習(xí)相應(yīng)的計算機輔助PCB設(shè)計軟件，如Pads，Cadence等，無疑增加了學(xué)生的就業(yè)成本。

為此，需要對電子線路CAD課程的教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整和改革，提高電子類專業(yè)學(xué)生的職業(yè)技能，提升其就業(yè)競爭力。

3 采取的措施

針對電子線路CAD課程教學(xué)問題，筆者在課程教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上進行了改進，具體如下。

3.1 教學(xué)方法的改進

電子線路CAD課程原本是以教師為中心、以講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法，現(xiàn)調(diào)整為以學(xué)生為中心的項目式教學(xué)方法。項目式教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價都由學(xué)生自己負責，學(xué)生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。這種以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)、注重理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，讓師生共同完成項目，共同進步，讓學(xué)生對電子線路CAD課程要求掌握的知識點有了深刻的理解，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)PCB設(shè)計的興趣，加強學(xué)生自我提高職業(yè)技能的意識，豐富了學(xué)生的就業(yè)準備。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的改進

對于電子線路CAD課程而言，理論是基礎(chǔ)，實踐才是根本。為此，改進課程的教學(xué)內(nèi)容也是大勢所趨。在此，筆者將該課程教學(xué)內(nèi)容的理論教學(xué)和實踐教學(xué)的權(quán)重進行調(diào)整，同時改進實踐教學(xué)，由原本的驗證性實踐改為驗證性實踐和綜合性實踐，加強學(xué)生實踐環(huán)節(jié)。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)里，驗證性實驗主要加強學(xué)生對本課程基本知識的掌握，綜合性實驗則提高知識綜合處理能力和開發(fā)學(xué)生發(fā)散思維。其課程教學(xué)內(nèi)容改革具體權(quán)重分配變化如圖1所示。

PADS軟件是Mentor Graphics公司的電路原理圖和PCB設(shè)計工具軟件，作為業(yè)界主流的PCB設(shè)計平臺，以其強大的交互式布局布線功能和易學(xué)易用等特點，在消費電子、半導(dǎo)體、通信、醫(yī)療電子等當前最活躍的工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為此，為迎合PCB設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢，筆者將PADS9.5引入到電子線路CAD中，取代以前的AltiumDesigner軟件。

4 教學(xué)成果

通過對電子線路CAD課程教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的改進，開展以學(xué)生為中心的項目式教學(xué)，大部分學(xué)生基本掌握了用PADS軟件來繪制原理圖和PCB設(shè)計，并能簡單設(shè)計印刷電路板，熟悉了印刷電路板的整個工藝流程。在此學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生動手能力有了明顯的增強，自我學(xué)習(xí)的主觀能動性得到激發(fā)，學(xué)習(xí)興趣大幅度提高，甚至有部分學(xué)生在畢業(yè)前就選擇PCB設(shè)計作為將來從事的行業(yè)，更有甚者，為進一步加強自己的PCB設(shè)計的職業(yè)技能，專門去參加校外硬件工程師的培訓(xùn)。

總之，通過電子線路CAD課程教學(xué)的改進，學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，基本能夠直接進入PCB設(shè)計與制造的第一線，將學(xué)校所學(xué)知識直接與企業(yè)需求掛鉤，在如今的就業(yè)大潮中具有就業(yè)競爭力，達到了PCB人才培養(yǎng)的目標，這也是目前學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才值得借鑒的方向。

5 結(jié)語

本文通過對面向PCB設(shè)計人才培養(yǎng)的電子線路CAD課程中存在的問題進行分析，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容上進行改進，激發(fā)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高了學(xué)生的實踐能力和職業(yè)技能，增加了就業(yè)競爭力。