《PCB設(shè)計與制作》項目化教學(xué)實踐

陳紀(jì)友 黃順

【摘 要】隨著教育部提出”引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”的指導(dǎo)意見，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和模式已經(jīng)不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，根據(jù)《PCB設(shè)計與制作》課程的專業(yè)性、實踐性特點，設(shè)計并實施以項目為驅(qū)動的教學(xué)方案，將項目教學(xué)法融入到教學(xué)實踐中，力圖提高學(xué)生的工程項目應(yīng)用能力，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

【關(guān)鍵詞】PCB；項目化教學(xué)；實踐

【中圖分類號】G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）32-0126-01

一、引言

PCB（Printed Circuit Board），中文名為印制電路板，又稱電子CAD，是所有電子元器件的支撐載體，幾乎每個電子產(chǎn)品的設(shè)計都離不開它。傳統(tǒng)的PCB設(shè)計與制作課程教學(xué)著重于PCB設(shè)計軟件的各個知識點的講解，根據(jù)課本的編排，從軟件的介紹，原理圖的設(shè)計、PCB繪制以及元件庫的操作，教師在講解的過程中容易忽視工程化和整體化，過多的重視知識“點”而忽視知識“面”的講解，容易導(dǎo)致上課內(nèi)容枯燥，學(xué)生難以集中注意力，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣減弱。針對這種教學(xué)情況，筆者借鑒“項目化教學(xué)”[1]的理念并結(jié)合課程的特點，設(shè)計了3層6個項目的教學(xué)設(shè)計，教學(xué)過程采用以項目為載體，任務(wù)驅(qū)動的形式，將各個知識點嵌入到每一個項目中，項目的安排循序漸漸，環(huán)環(huán)相扣，每一個項目既要融入新的知識點，又要對舊的知識點進(jìn)行鞏固在學(xué)習(xí)的過程中，既學(xué)習(xí)了新的知識“點”，又體驗到了將這些“點”轉(zhuǎn)換成“面”，從而能夠把握整個PCB設(shè)計和制作的系統(tǒng)性和工程性。

二、項目化教學(xué)在《PCB設(shè)計與制作》課堂中的實施

與傳統(tǒng)的課程教學(xué)設(shè)計相比，以項目為驅(qū)動的教學(xué)方式不再是單一的講解某一個知識點，而是將各個知識點進(jìn)行整合，采用知識、技能、任務(wù)、項目相結(jié)合的驅(qū)動形式，倡導(dǎo)以“項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”[2-3]，結(jié)合企業(yè)中相應(yīng)崗位的工作任務(wù)、工作職責(zé)，同時考慮到后續(xù)課程的課程設(shè)計、知識點的覆蓋面以及電子產(chǎn)品的趣味性和實用性進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。項目內(nèi)容根據(jù)任務(wù)驅(qū)動法進(jìn)行設(shè)置，學(xué)生根據(jù)任務(wù)書有計劃的進(jìn)行項目的實施，項目的內(nèi)容不機械的與教科書排序一致，但不脫離課本，由簡到繁，學(xué)生可以通過查閱課本進(jìn)行項目知識點的學(xué)習(xí)，也可以將相關(guān)的問題收集起來，由教師組織在某個時間由學(xué)生互相討論，教師做補充與解答，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，同時也促進(jìn)了教師不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)知識。

1.教學(xué)項目的設(shè)計。

本課程項目化內(nèi)容教學(xué)設(shè)計為3層6個項目，如表1所示，其中3層分為基礎(chǔ)層、提高層和實踐層?；A(chǔ)層主要使學(xué)生快速了解軟件各個區(qū)域的功能，快速入門；提高層分為四個項目，利用已學(xué)模電和數(shù)電的知識進(jìn)行項目設(shè)計，同時將課程內(nèi)容嵌入到項目當(dāng)中，既學(xué)習(xí)新的專業(yè)內(nèi)容，又對以前學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行鞏固，使學(xué)生體驗到知識的延續(xù)性，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。實踐層中將已設(shè)計好的項目在實訓(xùn)室進(jìn)行洗板、鉆孔、焊接、調(diào)試，分批次使每個人都有一個臺位，讓學(xué)生感受電路板從電路設(shè)計、原理圖繪制、PCB布線、制板、焊接以及調(diào)試的工作過程，教師在此過程中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，演示各種操作的正確和錯誤示范，通過教學(xué)行為的導(dǎo)向，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，與傳統(tǒng)在教室進(jìn)行口頭或者PPT演示教學(xué)相比，將項目化教學(xué)內(nèi)容通過實踐進(jìn)行實物的制作，很大程度上提高了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

2.項目的實施。

基礎(chǔ)層教學(xué)需要教師花2個課時的時間對PCB軟件做一些基本功能以及應(yīng)用介紹，結(jié)合實際應(yīng)用的例子以及展示往屆學(xué)生的優(yōu)秀作品，從而讓學(xué)生了解PCB軟件的大概功能以及所學(xué)能夠用于何處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。提高層教學(xué)分為4個項目，每個學(xué)生都需要獨立完成項目的訓(xùn)練，項目安排依據(jù)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容，每個項目需要布置不同的訓(xùn)練任務(wù)，由易到難，循序漸進(jìn)，通過4個項目訓(xùn)練，使學(xué)生能夠基本熟練的使用PCB軟件完成簡單的項目設(shè)計。實踐層教學(xué)補充了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生不能夠?qū)⒆约涸O(shè)計的作品轉(zhuǎn)化為實物的缺點，在實踐層教學(xué)過程中，將3個學(xué)生分為一個小組，設(shè)計并制作實際作品，焊接相應(yīng)的元器件，最后調(diào)試成一個可以運行的實物，讓學(xué)生熟悉從電路設(shè)計、元器件焊接、實物安裝調(diào)試整個流程。

3.效果評價。

項目教學(xué)評價過程由教師評價和學(xué)生互評兩大部分組成。在提高層，4個項目的評價由教師對每個學(xué)生的作品進(jìn)行評價，并對學(xué)生存在問題的地方進(jìn)行點評，將優(yōu)秀作品在班級QQ群和微信群進(jìn)行展示，教師根據(jù)學(xué)生4個項目的作品分別進(jìn)行打分，最后得出平均分，該分值在整個課程考核中占比為60%。在實踐層，各個小組的作品由學(xué)生互相點評，各小組組長將本組設(shè)計的作品進(jìn)行講解，特別對在制作作品的過程中遇到的問題以及解決的方法進(jìn)行重點講解，其他小組對作品提出點評，然后根據(jù)作品的完成情況、作品設(shè)計的規(guī)范性以及美觀性等采用軟件線上不記名打分，教師根據(jù)該組的討論情況以及線上的打分做最后的點評，且根據(jù)學(xué)生線上不記名打分得出該小組的平均分，該分值在整個課程考核中占比為40%。

三、項目教學(xué)的實踐效果

經(jīng)過1年的教學(xué)實踐結(jié)果表明，本課程教學(xué)改革基本達(dá)到了以下預(yù)期效果：

1.提高了學(xué)生的實踐能力和學(xué)習(xí)興趣。

依托項目教學(xué)的方式，結(jié)合已經(jīng)完成的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等專業(yè)必修課程，由淺到深，循序漸進(jìn)，每個項目都有明確的任務(wù)，不同的項目涵蓋了不同的知識點，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生自己設(shè)計的PCB圖能夠在實訓(xùn)室自己制作出來，經(jīng)過焊接以及調(diào)試，最后得到具有完整功能的電路板，如單片機最小系統(tǒng)能夠成為后續(xù)綜合設(shè)計課程或者畢業(yè)設(shè)計的核心單元。

2.增強了學(xué)生課外學(xué)習(xí)的動力。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，一學(xué)期下來學(xué)生都是在電腦上完成相應(yīng)的電路設(shè)計，并沒有將所學(xué)所設(shè)計的作品轉(zhuǎn)化為可見的實物。在項目化的教學(xué)方式中，學(xué)生通過在實踐層親自動手把設(shè)計的作品進(jìn)行制作，最后轉(zhuǎn)化成可見的實物。據(jù)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，采用項目化教學(xué)方式后，學(xué)生在課外進(jìn)行作品的設(shè)計并到實訓(xùn)室來進(jìn)行作品的制作和調(diào)試的人數(shù)增加了50%以上。

3.較好的理解了項目的工程性和整體性。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式圍繞知識點展開教學(xué)，容易忽視知識面的概念，從而出現(xiàn)某些學(xué)生能夠?qū)δ骋粋€功能應(yīng)用熟練，而對項目的系統(tǒng)性缺乏概念?；陧椖康慕虒W(xué)方式以特定的項目展開教學(xué)，以實踐帶動理論知識的學(xué)習(xí)。通過幾個項目的訓(xùn)練，學(xué)生的動手能力基本達(dá)到了企業(yè)對于應(yīng)屆生的招聘標(biāo)準(zhǔn)，提高了學(xué)生在電子行業(yè)的就業(yè)率。

四、結(jié)束語

傳統(tǒng)的PCB設(shè)計與制作課程教學(xué)中存在過多的功能性單元講解，忽視了項目化、工程化和整體化的教學(xué)，脫離了企業(yè)的需求。通過項目化教學(xué)形式，采用“點”和“面”結(jié)合的教學(xué)方式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，特別是在實踐層，學(xué)生不僅學(xué)到了新的技能，并且把制作的作品通過實踐轉(zhuǎn)化為實物，真正了體現(xiàn)了應(yīng)用型、實踐性人才的培養(yǎng)。當(dāng)然在此過程中，由于項目化教學(xué)對每堂課的任務(wù)都有很高的要求，有小部分同學(xué)不能夠上跟項目化教學(xué)的節(jié)奏，導(dǎo)致最后無法做出理想的作品，這也是教師今后進(jìn)行教學(xué)改革需要繼續(xù)探索的方向。

參考文獻(xiàn)

[1]宗亞妹，李建啟.系列化項目教學(xué)的研究與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013，11（1）：44-46.

[2]樓建明，傅越千，鮑淑娣，等.基于“產(chǎn)學(xué)合作，項目驅(qū)動”模式的校內(nèi)工程訓(xùn)練中心建設(shè)與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（1）：123-126.

[3]周秦武，張博，張大龍，等.以項目為導(dǎo)向的專業(yè)綜合實驗課程設(shè)計與實踐[J].實驗技術(shù)與管理.2014，31（3）：183-185.

作者簡介：陳紀(jì)友（1989-），男，湖南瀏陽人，衡陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院助教，主要從事機器視覺、電子技術(shù)測量研究。