《電子線路設(shè)計自動化》課程教學改革的實踐研究

摘要：本文主要介紹了作者多年來從事的《電子線路設(shè)計自動化》課程教學改革研究，分別從教學方式、教學內(nèi)容、教學技巧和考核方式等方面進行了敘述。結(jié)合Altium Designer軟件應(yīng)用性較強的特點，作者進行了“理實一體化”的改革，并取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：Altium Designer軟件；“理實一體化”；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0257-02

《電子線路設(shè)計自動化》是電子信息工程和自動化等電類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，講授Altium Designer軟件的使用方法，本課程主要包含了原理圖設(shè)計、印制電路板（PCB）設(shè)計、設(shè)計原理圖時需加載的元件庫繪制與設(shè)計PCB時需加載的元件封裝庫繪制，即僅涉及AD軟件的PCB項目工程的設(shè)計制作部分。這門課程的實踐性非常強，單純依靠教師的講授遠不能達到讓學生掌握這門工具性課程的目的，必須想辦法提高學生興趣，讓學生能夠主動多練習、多實踐，在有限的時間內(nèi)讓學生更好的掌握軟件使用方法。作者在十余年的教學過程中，經(jīng)過不斷的研究與探索，在課堂中經(jīng)過多次教學改革，取得了一些成效，學生的學習主動性及動手操作能力得到提高，教學效果得到明顯改善。本文結(jié)合作者《電子線路設(shè)計自動化》課程多年的教學經(jīng)驗，對該課程的教學改革進行了探討。

一、教學方式研究

2002年開設(shè)本課程時，采用的教學方法是任課教師在多媒體教室上課，專任的實驗教師在機房指導學生上機，課時分配上課堂授課學時較多，占■，上機學時較少，占■。上課時學生只能看任課教師操作，兩次課堂學習后才能進行實際的上機練習，學生在上機操作中很容易遺忘課堂講述的內(nèi)容，而且當時學生中個人擁有計算機的并不多，除了上機課之外也不方便進行練習。上機時由專業(yè)實驗教師進行指導，也不利于任課教師了解學生的學習進度，無法針對學生實際掌握情況調(diào)整后續(xù)課程的講解?？傮w說來，這種教學方式，學生練習時間太少，軟件使用不夠熟練，教學效果并不理想。為增加學生練習時間，增強教師對學生的了解，本課程于2006年進行了第一次教學改革。本次改革將課時重新進行了分配，授課學時減少到■，上機學時增加到■，一次課堂教學后進行一次上機練習；同時，上機時由任課教師進行指導，方便任課教師了解學生的軟件掌握程度。這種教學方式，增加了上機練習時間，任課教師對學生知識掌握程度有一定的了解，授課效果有所改善。但是學生課堂學習與上機練習仍然不同步，雖然增加了練習時間，但是上機時依然有些內(nèi)容會被遺忘，所以，本課程的教學方式仍有很大的改善空間。本課程于2013年進行了“理實一體化”的教學改革，即理論與實踐一體化的教學方法。采用小班化授課，以1個自然班（40人左右）為單位進行教學活動；本課程直接在新建的專用機房授課，不再區(qū)分授課學時和上機學時。在講授過程中學生計算機受教師控制與教師計算機同步，學生無法操作計算機，從而提高學生的注意力，使其專心學習。一部分內(nèi)容講解之后，學生先操做一遍教師講授的內(nèi)容，再進行教師布置的新任務(wù)的練習，教師全程輔助指導。這種教學方式大大增加了學生的練習時間，也便于任課教師掌握學生的學習情況，同時對出現(xiàn)較集中的問題可以隨時講解演示。

二、教學內(nèi)容研究

本課程主要講授AD軟件設(shè)計原理圖與設(shè)計PCB板圖的功能。學生在學習電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等基礎(chǔ)課程的過程中對原理圖已經(jīng)非常熟悉，學習起來相對容易一些。而電路板雖然在生活中常常用到，但因其都置于電子設(shè)備的內(nèi)部，不易被看到，因此學生了解不多，學習起來相對困難一些。課程開設(shè)之初，任課教師僅僅是拿印制電路板廠家的成品PCB板到課堂上，讓學生觀察，然后結(jié)合電路板設(shè)計環(huán)境進行授課，學生在學習之后對PCB的結(jié)構(gòu)仍然一知半解，不能完全掌握。之后教師將實驗室做的基礎(chǔ)PCB板帶到課堂讓學生觀察、學習，使學生對電路板的基本組成有了進一步了解，但學生對于元件封裝的型號、焊盤大小、銅膜線的線寬等細節(jié)問題仍然不夠明白，缺乏實際操作經(jīng)驗?！袄韺嵰惑w化”改革之后，本課程的實踐練習環(huán)節(jié)在原本僅進行上機練習的基礎(chǔ)上增加了實物PCB板的制作與元件的焊接。一個具體的實物制作貫穿在整個課程的教學過程中，從設(shè)計原理圖到設(shè)計PCB板圖，再到實物PCB板的制作與元件的焊接，在整個學習過程中學生能更好的理解元件封裝、焊盤、銅膜線在AD軟件中與實物的對應(yīng)關(guān)系，從而達到更好的掌握AD軟件應(yīng)用的目的。舉例來說，選取心形流水彩燈電路讓學生制作成品。這是一個有趣的小制作，設(shè)計制作完成之后LED燈循環(huán)點亮，非常漂亮。學生也可以將LED燈設(shè)計成其他形狀，在LED位置變化的同時，可以更好的理解電路板的布局、布線規(guī)則。雖然本課程學時數(shù)有限，不能很好地掌握復雜電路的設(shè)計制作，但通過實際電路的制作，學生更好地理解了電路板上元件封裝和焊盤等設(shè)計對象之間的關(guān)系，為今后在實際工作中設(shè)計制作復雜電路打下了堅實的基礎(chǔ)。

三、教學技巧研究

《電子線路設(shè)計自動化》課程的操作性極強，學生要想熟練的掌握AD軟件的應(yīng)用，單純靠教師的講授是不行的，而且在有限的學時中教師也無法講解全部的軟件內(nèi)容。因此，在課堂教學中教師更重要的任務(wù)是引導學生自主學習，以項目任務(wù)驅(qū)動學生興趣，使軟件的學習能有一個延續(xù)性。課程開設(shè)之初，由于所講授的軟件版本（Protel99se）較低且內(nèi)容較少，因此課堂授課時間相對充足，授課內(nèi)容比較詳細，教師可以在授課過程中按照每個設(shè)計環(huán)境下的菜單及工具箱進行逐一講解。學生雖然課堂上聽的內(nèi)容細致，但是聽課學時多、上機學時少，到上機練習的時候具體操作方法反而記住的少、遺忘的多，因此操作中出現(xiàn)的問題也多，軟件掌握情況較差。授課學時與上機學時調(diào)整后，教師仍然按照各設(shè)計環(huán)境下的菜單及工具箱逐一講解，有些注意事項則留到學生進行上機練習時再做說明，同時亦根據(jù)學生的掌握程度差異進行不同的指導。上機課過后的授課學時中，教師再將上機時學生提問較多或出錯較多的問題進行集中講解，學生對軟件操作過程加深了印象，取得了較好的學習效果。進行“理實一體化”改革之后，“教”“學”同步，教師將每節(jié)課按項目進行劃分，每個項目的操作中包含不同的工具和設(shè)計對象，學生完成項目之后即掌握了這些工具的具體操作方法和設(shè)計對象的屬性設(shè)置。每個項目包含的工具和設(shè)計對象不同，而各工具和設(shè)計對象之間是有共性的，比如各設(shè)計對象的屬性設(shè)置，各個設(shè)計環(huán)境的參數(shù)設(shè)置等。項目教學的實施提高了學生的自學能力，使學生們可以舉一反三，在將來遇到其他未曾使用過的工具和設(shè)計對象時，就可按照在課堂上的學習方法去學習新工具的使用。結(jié)束課堂練習后學生們再進行分組討論，將自己的學習心得與大家分享，幫助同學們更快的掌握軟件使用方法，也激發(fā)大家自主學習的興趣。

四、考核方式改革

本課程實踐性較強，而實踐性強的課程在考核時采用單純的筆試并不容易考察出學生的真實水平。課程開設(shè)之初，受機房設(shè)備等限制，只能采用筆試，筆試的考核僅反映了學生對軟件的菜單、工具箱、設(shè)計對象的屬性設(shè)置和PCB設(shè)計流程等的掌握程度，而不能反映學生在實際操作中可能出現(xiàn)的問題。但軟件的使用，最重要的就是實際應(yīng)用，因此這種考核方式成為了在教學條件限制下所采用的無奈之舉。隨著教學改革的逐步推進和機房設(shè)備的逐漸完善，課程考核采取筆試與上機考試相結(jié)合的方法。在機房進行考試，試卷上理論題占10%，上機操作設(shè)計PCB板所占比例為90%，此考核方式較大程度上反映了學生對軟件實際應(yīng)用的掌握程度?！袄韺嵰惑w化”改革之后，課程考核不再集中到期末一次進行，而是在課堂教學中增加兩次考核，所有的考核全部采用上機考試模式，實行“2+2+6”考核模式?！?+2+6”考核模式的具體實施為：完成設(shè)計原理圖的學習和設(shè)計PCB板的學習之后，分別進行一次考核，在最終成績中各占20%，完成所有課程的學習之后再進行一次綜合考試，占最終成績的60%，最終成績滿分為100分。這種考核方式反映了學生對軟件的掌握程度，并可以隨時掌握學生的學習情況，也可以激勵學生在學習整個課程的過程中刻苦努力，不會出現(xiàn)考試前集中突擊的現(xiàn)象。

五、結(jié)論

《電子線路設(shè)計自動化》課程經(jīng)過兩次教學改革，尤其是實現(xiàn)“理實一體化”的教學模式后，激發(fā)了同學們的學習興趣，創(chuàng)造了良好的學習氛圍，取得了較好的學習效果。然而，Altium Designer軟件是在不斷更新的，隨著軟件的更新其內(nèi)容會越來越多，而課堂學時畢竟有限，因此，如何在課堂上更好的讓學生掌握軟件應(yīng)用，進而激起學生熱愛電子設(shè)計制作的熱情，從而自發(fā)去學習課堂上無法涉及的軟件操作及電子設(shè)計制作的相關(guān)內(nèi)容，是教學中要持續(xù)探索的。

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