基于Protel電路設(shè)計(jì)的課程改革探索

廣東理工學(xué)院電氣工程系 任 瑾 張曉亞 楊振波 徐殿雙

基于Protel電路設(shè)計(jì)的課程改革探索

廣東理工學(xué)院電氣工程系 任 瑾 張曉亞 楊振波 徐殿雙

按照Protel電路設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，通過(guò)教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析和調(diào)查，提出一種“線上教學(xué)、線下實(shí)踐、項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的實(shí)用創(chuàng)新的教學(xué)改革方案，利用微信公眾號(hào)進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)，以具體的任務(wù)項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。達(dá)到充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能和解決實(shí)際問(wèn)題能力的目的，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。

Protel；電路設(shè)計(jì)；實(shí)用創(chuàng)新；教學(xué)改革

0.引言

現(xiàn)今，社會(huì)對(duì)高技能型人才需求的大量增加，使得教育部門加大對(duì)應(yīng)用型本科技術(shù)人才培養(yǎng)的力度。為了更好地讓學(xué)生掌握所學(xué)的專業(yè)技能，教學(xué)的科目就會(huì)適當(dāng)增加，這就會(huì)造成部分課程的學(xué)時(shí)減少的現(xiàn)象。那么如何在這種情況中保證教學(xué)質(zhì)量呢？無(wú)疑必須對(duì)減少課時(shí)的這部分課程在傳統(tǒng)的教學(xué)模式上進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)“與時(shí)俱進(jìn)”的新式教學(xué)，來(lái)保證教學(xué)的質(zhì)量?！禤rotel 電路設(shè)計(jì)》是電工電子類專業(yè)學(xué)生所應(yīng)該掌握的專業(yè)技能課之一，本門課程的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)互動(dòng)性強(qiáng)、綜合實(shí)用性強(qiáng)，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用與電路理論知識(shí)相結(jié)合的一門課程［1］。學(xué)生可通過(guò)學(xué)習(xí)使用Protel軟件，掌握設(shè)計(jì)電路原理圖的繪制及印刷電路板的制作方法，就可以勝任電子繪圖員的工作。

1.教學(xué)課程現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

目前大多數(shù)高校在《Protel 電路設(shè)計(jì)》這門課的教學(xué)中，主要采用“多媒體+上機(jī)”的“1+1”模式，即以教師為主體的多媒體授課和以學(xué)生為主教師指導(dǎo)的機(jī)房實(shí)操。

（1）從教學(xué)方法上看：這種模式的教學(xué)比較直觀，使學(xué)生能夠看到教師操作演示的每一步，但要求學(xué)生每時(shí)每刻都要集中注意力，并且記住理論課上的細(xì)節(jié)步驟，因?yàn)镻rotel軟件每執(zhí)行一步都會(huì)有不同的變化，稍有不注意，就會(huì)跟不上教師的思路，導(dǎo)致學(xué)生的興趣缺失。另外上機(jī)實(shí)操時(shí)往往是一個(gè)教師對(duì)應(yīng)幾十個(gè)學(xué)生，容易導(dǎo)致部分同學(xué)的問(wèn)題得不到及時(shí)解決，使得教學(xué)效率低。

（2）從教學(xué)內(nèi)容上看：教學(xué)內(nèi)容只是包含了軟件的基本操作，簡(jiǎn)單電路的繪制，用于練習(xí)的電路圖沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，不能實(shí)現(xiàn)最終制版和讓學(xué)生動(dòng)手焊接的目的。教學(xué)的內(nèi)容與其他專業(yè)的學(xué)習(xí)相脫離，學(xué)生學(xué)完課程后，仍然不會(huì)自主設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，只會(huì)單純的繪畫；而對(duì)于PCB圖，大部分學(xué)生也只是機(jī)械的按照老師的要求完成任務(wù)，并不能真正理解為什么要那樣做，學(xué)生的所學(xué)不能與所用很好的結(jié)合。此外教學(xué)的內(nèi)容與用人單位的生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)，造成學(xué)生工作后要二次學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)改革前的調(diào)查

為了讓廣大師生適應(yīng)目前教學(xué)內(nèi)容上的調(diào)整和有效的保證教學(xué)質(zhì)量以及更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，教改團(tuán)隊(duì)在初期以我校電工電子類專業(yè)的學(xué)生為對(duì)象進(jìn)行調(diào)查。包括學(xué)生對(duì)本門課程的興趣；是否愿意參與一些科研項(xiàng)目；是否愿意接受采用微信公眾號(hào)的線上教學(xué)輔導(dǎo)形式等多方面內(nèi)容。綜合調(diào)查結(jié)果顯示：絕大多數(shù)學(xué)生使用微信但只有少部分學(xué)生有利用過(guò)公眾號(hào)進(jìn)行學(xué)習(xí)；少部分學(xué)生愿意參與到科研項(xiàng)目中；另外學(xué)生對(duì)課程還不是很了解，但均表示愿意嘗試通過(guò)微信公眾號(hào)學(xué)習(xí)這一探索性的教學(xué)改革。所以利用微信公眾號(hào)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與輔導(dǎo)有一定的可行性。

3.教學(xué)課程改革

教改團(tuán)隊(duì)在教學(xué)改革過(guò)程中提出采用“線上教學(xué)、線下實(shí)踐，項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式，這種教學(xué)模式讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取能力，包括基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和系統(tǒng)能力四個(gè)方面，來(lái)綜合性地提高學(xué)生的操作水平和技能。強(qiáng)調(diào)知識(shí)與能力的關(guān)聯(lián)，理論與實(shí)踐相結(jié)合。

3.1 線上教學(xué)

《Protel 電路設(shè)計(jì)》課程中運(yùn)用線上的教學(xué)與輔導(dǎo)的模式具有顛覆性意義，更有助于促進(jìn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。利用微信公眾號(hào)學(xué)習(xí)的好處在于師生可以打破 “時(shí)空差異”的弊端，即時(shí)、方便、快捷的進(jìn)行學(xué)生與老師交流、學(xué)生和學(xué)生交流，相較于傳統(tǒng)教學(xué)形式而言形勢(shì)更為新穎學(xué)生更易接收，從而達(dá)到提高教學(xué)效率的目的。具體做法如下：

（1）利用微信的公眾號(hào)推送一些關(guān)于學(xué)習(xí)電氣制圖的文章進(jìn)行輔導(dǎo)，并且定期更新一些教學(xué)視頻以及教學(xué)案例，使學(xué)生可以隨時(shí)隨地的在線觀看教學(xué)視頻。

（2）公眾號(hào)中鏈接一些關(guān)于電子設(shè)計(jì)等知識(shí)方面的一些技術(shù)論壇，以及設(shè)置在線問(wèn)答，如果在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過(guò)程中遇到不懂電氣問(wèn)題可以利用論壇或在線問(wèn)答來(lái)提問(wèn)。

（3）收集匯總交流信息，比如問(wèn)的比較多的問(wèn)題、學(xué)生互動(dòng)頻數(shù)、學(xué)生提交作品等。通著這些數(shù)據(jù)信息對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行定期評(píng)價(jià)，為不斷優(yōu)化教學(xué)改革的成效提供參考依據(jù)。

（4）教師通過(guò)微信向?qū)W生發(fā)布教學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目以及學(xué)生作業(yè)，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)。

（5）學(xué)生可以通過(guò)郵箱的形式提交自己設(shè)計(jì)作品，教師立即評(píng)價(jià)，及時(shí)反饋相應(yīng)問(wèn)題。

3.2 線下實(shí)踐與項(xiàng)目引領(lǐng)

本門課程是一門實(shí)踐性能較強(qiáng)的課程，學(xué)生必學(xué)要自己動(dòng)手操作，才能掌握知識(shí)。教學(xué)過(guò)程中除了介紹軟件的使用和案例教學(xué)外，更要注重項(xiàng)目設(shè)計(jì)。在與其他專業(yè)知識(shí)相結(jié)合的背景下，綜合學(xué)生的認(rèn)知水平考慮選取難易程度和知識(shí)覆蓋量都適合的項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。項(xiàng)目包括：?jiǎn)尉w管放大電路設(shè)計(jì)、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)和單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)，項(xiàng)目以學(xué)生為主體，分為若干個(gè)小組，教師引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，進(jìn)行組內(nèi)探討，適時(shí)給予指導(dǎo)，最終學(xué)生提出制圖設(shè)計(jì)方案 。學(xué)生運(yùn)用Protel軟件繪制電路圖和PCB圖，利用仿真功能對(duì)線路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)等進(jìn)行可行性驗(yàn)證，檢查無(wú)誤后再利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行印制電路板，完成焊接、測(cè)試工作，制作出完整的作品。在實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生會(huì)了解很多實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，比如：在集中電路板中引腳間的距離單位使用的是英制、電路設(shè)計(jì)中的模擬地和數(shù)字地分開(kāi)使用等。另外還可以找一些企業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的簡(jiǎn)單電路板，讓學(xué)生進(jìn)行抄板。通過(guò)抄板加深了解在設(shè)計(jì)實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，項(xiàng)目的布局布線規(guī)則、工藝要求等內(nèi)容。這樣做的目的在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對(duì)電路的感性認(rèn)知建立起電子工程師必備的工程概念，盡量縮短與企業(yè)人員的差距。

3.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

在教學(xué)中的每個(gè)項(xiàng)目中都包含若干個(gè)任務(wù)，任務(wù)的內(nèi)容由易到難，以完成該項(xiàng)目所劃分的各項(xiàng)任務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)意在充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。學(xué)生在教師的幫助下，利用學(xué)習(xí)資源，自覺(jué)探索進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建，并與組員相互協(xié)作，把學(xué)習(xí)和應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。除了上述提出的項(xiàng)目引領(lǐng)教學(xué)外還可把本門課程與數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，選擇合適的工程性課題，利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，采用Protel制板和實(shí)物制作相結(jié)合的方法進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。理論聯(lián)系實(shí)際，使傳統(tǒng)的教學(xué)變得更加生動(dòng)形象，以高起點(diǎn)讓學(xué)生快速地切入電子技術(shù)設(shè)計(jì)的程序，還可以大大提高數(shù)字電子技術(shù)和單片機(jī)課程的教學(xué)效果。同時(shí)在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)創(chuàng)新項(xiàng)目和參加各種電子設(shè)計(jì)大賽，通過(guò)比賽項(xiàng)目提供學(xué)習(xí)動(dòng)力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)使學(xué)生了解電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作步驟，是高效地培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力、自學(xué)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合能力的有效手段［2］。

4.結(jié)束語(yǔ)

利用“線上教學(xué)、線下實(shí)踐，項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)形式，將微信公眾號(hào)引入電工電子專業(yè)的教學(xué)中，構(gòu)成一個(gè)更為新穎、便捷的教學(xué)體系，對(duì)于應(yīng)用型本科的教學(xué)改革和創(chuàng)新有著重要的價(jià)值。本文提出一些具體的思路，希望能夠拋磚引玉，引起廣大教育工作者對(duì)于利用微信公眾號(hào)教學(xué)的關(guān)注。在教學(xué)改革中還需要不斷總結(jié)和探索創(chuàng)新，盡量能夠讓學(xué)生有更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)［3］。在下一步的教改實(shí)施中，我們將針對(duì)收集存在的問(wèn)題，對(duì)教改內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保教改成果能夠得到更好的應(yīng)用與推廣。

［1］徐成貴，黃戈里.電子CAD技術(shù)課程教學(xué)探索［J］.大眾科技，2008（9）：206-207.

［2］李勇，劉佳，王連英.高職專精品課程建設(shè)中電化教育應(yīng)用的幾點(diǎn)思考與實(shí)踐［J］.大眾科技，2008（11）：193-194

［3］馬利平，蔡長(zhǎng)英.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》教學(xué)改革［J］.時(shí)代教育，2014（8）：231-232.

任瑾（1989—），女，遼寧朝陽(yáng)人，碩士研究生，助教，主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

張曉亞（1987—），女，河南漯河人，碩士研究生，助教，主要研究方向：工業(yè)故障診斷，圖像處理。

楊振波（1986—），男，廣東河源人，講師，主要研究方向：電子設(shè)計(jì)。

徐殿雙（1987—），男，黑龍江安達(dá)人，碩士研究生，主要研究方向：能源材料、電子技術(shù)。

廣東理工學(xué)院 質(zhì)量工程 教學(xué)研究與改革項(xiàng)目“《Protel2004電路設(shè)計(jì)》課程改革與研究（編號(hào)： JXGG2016002）”。