《電子CAD》課程的教學(xué)改革探索

【摘要】本文首先介紹了我院《電子CAD》課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀和不足，提出了具體的改革措施和方法。改革目標(biāo)是提高和增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能，讓學(xué)生能有效地將理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)際中。實(shí)踐證明，這些實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革措施收到了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】電子CAD；世界技能大賽；SMT生產(chǎn)工藝；教學(xué)改革；課程設(shè)計(jì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP391.72-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）09-0109-02

《電子CAD》課程是電子技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，該課程的教學(xué)目標(biāo)是利用Protel軟件設(shè)計(jì)電路和PCB圖，并能制作出符合設(shè)計(jì)要求的PCB板。在傳統(tǒng)的《電子CAD》教學(xué)中，只是讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上運(yùn)用Protel軟件完成電路的原理圖繪制、仿真、PCB設(shè)計(jì)等輔助設(shè)計(jì)，教學(xué)活動(dòng)僅局限于計(jì)算機(jī)，沒(méi)有進(jìn)行PCB板雕刻、電路裝配及調(diào)試等等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。忽視了對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力以及解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。從而使培養(yǎng)的學(xué)生缺乏工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，無(wú)法滿足電子技術(shù)類(lèi)崗位的需求。筆者將相關(guān)課程體系融合并結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件進(jìn)行教學(xué)方法的改革，將PCB設(shè)計(jì)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

一、我院《電子CAD》課程的教學(xué)現(xiàn)狀與不足

我院《電子CAD》課程的教學(xué)全程在計(jì)算機(jī)機(jī)房開(kāi)展，通過(guò)講練結(jié)合的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。雖然此教學(xué)方法讓學(xué)生很容易接受教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果也不錯(cuò)，但還是存在著不足。它未將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工程項(xiàng)目相結(jié)合，學(xué)生所掌握的知識(shí)技能也無(wú)法充分運(yùn)用到實(shí)踐中去，從而無(wú)法有效達(dá)成職業(yè)教育“工學(xué)結(jié)合”的教育理念。

二、《電子CAD》課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

（一）課程體系的改革

課程體系的改革體現(xiàn)在相關(guān)課程的融合與教學(xué)內(nèi)容的選取兩個(gè)方面：

1.相關(guān)課程的鏈接

結(jié)合《電子CAD》課程的特點(diǎn)，除了與《模擬電路》和《數(shù)字電路》兩門(mén)課程的電路設(shè)計(jì)有關(guān)外，還與《電子產(chǎn)品裝配》、《SMT生產(chǎn)工藝》、《表面貼裝技術(shù)》等課程的工藝也是密不可分的。電子CAD設(shè)計(jì)硬件電路后，最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)PCB，PCB工藝直接影響了產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)良。因此，在學(xué)習(xí)《電子CAD》課程時(shí)，是有必要融進(jìn)深入的工藝知識(shí)，而不是進(jìn)行簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)就可以了。

2.教學(xué)內(nèi)容的選取

課程體系的改革還應(yīng)優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，突出課程重點(diǎn)，提高學(xué)生的興趣。在《電子CAD》課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)上，要突出重點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容要突出趣味性、實(shí)用性，選取項(xiàng)目化內(nèi)容，體現(xiàn)“項(xiàng)目化教學(xué)”原則。選擇電路圖上，要選擇具有設(shè)計(jì)性的電路，理論講解時(shí)要分析此電路的設(shè)計(jì)功能及設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自行設(shè)計(jì)電路原理圖。

（二）教學(xué)方法的改革

教學(xué)中采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，盡可能地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，在教學(xué)中采用小組教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法相結(jié)合。下面以項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為例講解。

1.項(xiàng)目教學(xué)法

在傳統(tǒng)的《電子CAD》教學(xué)中，一個(gè)學(xué)期的前半部分時(shí)間用來(lái)學(xué)習(xí)原理圖的繪制，后半部分時(shí)間用來(lái)學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)，原理圖繪制與PCB設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)是分離開(kāi)的，教學(xué)重點(diǎn)不突出，還會(huì)使學(xué)生對(duì)PCB的工藝規(guī)則掌握不牢，甚至感到學(xué)習(xí)枯燥無(wú)味。

通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)，每一個(gè)項(xiàng)目中都融匯貫穿了《電子CAD》課程的所有知識(shí)點(diǎn)，只是側(cè)重點(diǎn)要求不同，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握有一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的訓(xùn)練，讓學(xué)生熟練掌握《電子CAD》課程的操作技能，特別是對(duì)PCB設(shè)計(jì)規(guī)則及工藝要求的掌握更加牢固。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)，讓學(xué)生帶著任務(wù)和目標(biāo)去學(xué)習(xí)，體現(xiàn)“做中學(xué)”的原則。學(xué)習(xí)以學(xué)生為主，使“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”的思想轉(zhuǎn)變，學(xué)生易于掌握知識(shí)，教學(xué)效果明顯。

（三）實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的改革

《電子CAD》課程的教學(xué)目標(biāo)是將設(shè)計(jì)好的電路原理圖轉(zhuǎn)換為PCB板，而在傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，由于教學(xué)資源等因素的制約，大部分的院校學(xué)生并沒(méi)有將自己設(shè)計(jì)的PCB圖形轉(zhuǎn)化為實(shí)際的印制電路板。容易造成設(shè)計(jì)的PCB圖與實(shí)際的制板工藝標(biāo)準(zhǔn)不符，導(dǎo)致所制的 PCB 板實(shí)用性不強(qiáng)。同時(shí)，學(xué)生不了解 PCB板的工藝流程，也就無(wú)法了解PCB在設(shè)計(jì)過(guò)程中如何與實(shí)際工藝參數(shù)的緊密結(jié)合，使設(shè)計(jì)的PCB板無(wú)法充分地與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，將直接影響到產(chǎn)品品質(zhì)的好壞。因此，要設(shè)計(jì)出一個(gè)品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，需從以下五個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)PCB板的實(shí)踐學(xué)習(xí)。

1.與世界技能大賽中電子技術(shù)項(xiàng)目接軌

縱觀世界技能大賽中電子技術(shù)項(xiàng)目的技術(shù)文件，可見(jiàn)《電子CAD》課程的重要性。一是完成缺少功能部分電路的硬件設(shè)計(jì)，二是完成該部分電路的PCB設(shè)計(jì)、PCB雕刻與產(chǎn)品裝調(diào)。所以，在實(shí)訓(xùn)方面應(yīng)該強(qiáng)化以下兩項(xiàng)內(nèi)容。

（1）電路設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，所謂的電路設(shè)計(jì)大都是按照已有的電路原理圖進(jìn)行繪制，而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，在教學(xué)中除了項(xiàng)目教學(xué)法外，還應(yīng)加強(qiáng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路設(shè)計(jì)的能力。

同時(shí)，通過(guò)軟件所提供的電路仿真功能對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行電路仿真。縱觀仿真結(jié)果，可以對(duì)電路設(shè)計(jì)、電路結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)的合理性和可行行進(jìn)行判斷和分析，從而可以更加簡(jiǎn)捷的對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整或者參數(shù)選擇，設(shè)計(jì)出符合要求的產(chǎn)品。

（2）PCB設(shè)計(jì)及產(chǎn)品裝調(diào)

將設(shè)計(jì)好的PCB圖用覆銅板雕刻成PCB板后，進(jìn)行電路裝配與調(diào)試。測(cè)試結(jié)果的好壞，一方面反映了電路設(shè)計(jì)是否正確，另一方面PCB設(shè)計(jì)的工藝也將直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)，例如焊盤(pán)的大小和形狀、導(dǎo)線的粗線及走向等等。結(jié)合實(shí)際的PCB板情況和調(diào)試情況，分析總結(jié)所設(shè)計(jì)的PCB與實(shí)際運(yùn)用之間存在的差距與不足，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以提升學(xué)生的PCB設(shè)計(jì)能力。

2.與SMT生產(chǎn)接軌

如今，SMT是電子組裝行業(yè)里最基本的一種技術(shù)和工藝。對(duì)電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，《SMT生產(chǎn)工藝》課程是一門(mén)必修課程。結(jié)合我院實(shí)際，擁有一個(gè)可以進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的SMT教學(xué)工廠。通過(guò)對(duì)實(shí)際貼裝后產(chǎn)品的工藝分析，使學(xué)生掌握了PCB設(shè)計(jì)的工藝要求，了解了SMT生產(chǎn)的工藝流程，擴(kuò)展了其技能面和知識(shí)面，還增加了《電子CAD》這門(mén)課程的趣味性和實(shí)用性，使學(xué)生能把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，提升了實(shí)踐技能。

3.加強(qiáng)對(duì)PCB底板圖到原理圖繪制的訓(xùn)練

在《電子CAD》課程的教學(xué)中，大部分的職業(yè)院校都只重視了電路原理圖轉(zhuǎn)換為PCB的設(shè)計(jì)教學(xué)，而忽視了PCB底板圖到原理圖繪制的教學(xué)，這兩者的教學(xué)恰好相反。但從PCB底板圖到原理圖的繪制學(xué)習(xí)，可以加強(qiáng)對(duì)PCB設(shè)計(jì)的規(guī)則和工藝、甚至是電路檢測(cè)都有一定的指導(dǎo)意義。

4.加強(qiáng)對(duì)元件封裝繪制的訓(xùn)練

電子元件在PCB板中是以封裝模型呈現(xiàn)的，元件的封裝形式直接影響到PCB板的工藝、產(chǎn)品裝配及其品質(zhì)。因此，元件的封裝及其封裝形式對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)起著決定性的作用。在傳統(tǒng)的《電子CAD》課程的教學(xué)中，對(duì)元件封裝的繪制，大部分都是根據(jù)給定的元件封裝圖照著畫(huà)，只要學(xué)生會(huì)畫(huà)就算完成了教學(xué)任務(wù)。而在實(shí)際的電路開(kāi)發(fā)中，有的元件并沒(méi)有現(xiàn)成的封裝圖，而是要自己繪制。沒(méi)有封裝模型的元件封裝繪制方法有兩種，一是根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的參數(shù)繪制，另外一種是用游標(biāo)卡尺測(cè)量元件參數(shù)再來(lái)繪制封裝模型。因此，需加強(qiáng)對(duì)沒(méi)有封裝模型的元件的封裝進(jìn)行繪制訓(xùn)練，才能適應(yīng)實(shí)際的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

5.加強(qiáng)運(yùn)用Protel軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)

運(yùn)用《電子CAD》教學(xué)使用的Protel軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生對(duì)電路的綜合設(shè)計(jì)能力較高。它是將多門(mén)學(xué)科的理論知識(shí)相融合、結(jié)合實(shí)際而進(jìn)行的一項(xiàng)創(chuàng)新、創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和實(shí)踐能力的提升。

三、結(jié)束語(yǔ)

基于《電子CAD》課程實(shí)的教學(xué)改革，無(wú)論從課程體系、教學(xué)方法還是實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的教學(xué)改革，方方面面都是給予學(xué)生更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力。同時(shí)，也能培養(yǎng)他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用新技術(shù)的能力，有利于學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：曾世芳，女，1982.03.19，漢，四川內(nèi)江，在職研究生，中級(jí) 電子信息。