《電子電路CAD》課程實(shí)踐教學(xué)改革探討

丁男菊　居吉喬　秦逸平　張春艷

摘? 要：針對(duì)《電子電路CAD》課程內(nèi)容偏重于工具軟件的操作弊端，進(jìn)行課程內(nèi)容的改革，在課程中加入了真實(shí)的器件、產(chǎn)品案例、PCB的布局布線規(guī)則、工藝規(guī)范等內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)完整的工作情境，了解PCB的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，使學(xué)生掌握更加全面的職業(yè)技能及素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：電子電路CAD? 教學(xué)改革? PCB設(shè)計(jì)? 教學(xué)情境

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（c）-0138-02

1? 教學(xué)改革背景

《電子電路CAD》是高職電子信息技術(shù)類專業(yè)普遍開(kāi)設(shè)的課程，課程主要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專門軟件繪制印刷電路板的能力。原有的課程內(nèi)容通常偏向于工具軟件操作;此外，采用傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)式的教學(xué)體系，傳授內(nèi)容缺乏連貫性，學(xué)習(xí)的目的不明確;還有，教師授課講解的例題或?qū)W生練習(xí)的習(xí)題基本都不是真實(shí)的元器件或?qū)嶋H的電子產(chǎn)品，與實(shí)際脫節(jié)，不利于學(xué)生在后面學(xué)習(xí)或工作中積累素材?；诖?，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容改革的實(shí)施，對(duì)授課內(nèi)容從傳統(tǒng)教學(xué)中的軟件操作技能的訓(xùn)練深入到印制電路板設(shè)計(jì)和制作等職業(yè)能力的培養(yǎng)。在課程內(nèi)容中將企業(yè)實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目、典型產(chǎn)品案例項(xiàng)目作為載體引入到教學(xué)過(guò)程中，基于工作過(guò)程構(gòu)建教學(xué)過(guò)程（學(xué)習(xí)情境），恰當(dāng)?shù)卦诟鹘虒W(xué)環(huán)節(jié)融入工藝規(guī)范、布局布線方法的內(nèi)容，使學(xué)生掌握更加全面的職業(yè)技能及素養(yǎng)，為學(xué)生職業(yè)技能考證、后續(xù)課程、電子信息類的比賽、科技創(chuàng)新及工作奠定基礎(chǔ)、積累素材。

2? 教學(xué)改革主要措施

2.1 授課內(nèi)容從傳統(tǒng)教學(xué)中的軟件操作技能的訓(xùn)練深入到印制電路板設(shè)計(jì)和制作，加入工藝規(guī)范、布局布線方法等內(nèi)容，形成先進(jìn)合理、更符合職業(yè)崗位需求的課程內(nèi)容體系

原先以軟件應(yīng)用為主的課程內(nèi)容擴(kuò)充進(jìn)工藝與規(guī)范、布局布線方法與技巧，具體授課內(nèi)容如下。

（1）電子線路板輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用：原理圖繪制、PCB封裝制作、網(wǎng)絡(luò)表生成、PCB參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)布局與自動(dòng)布局、手動(dòng)布線與自動(dòng)布線、設(shè)計(jì)檢查。

（2）工藝規(guī)范：原理圖規(guī)范、常規(guī)分立元器件的封裝規(guī)范、貼片分立元器件封裝規(guī)范、集成電路封裝規(guī)范、常用接口與板卡規(guī)范、熱設(shè)計(jì)要求、PCB可制造性要求、絲印要求、安規(guī)要求、外形尺寸要求、PCB板制作流程、PCB板制作工藝。

（3）布局、布線規(guī)則與方法：布局、布線原則、地線與電源線、線路電感、線間電容、去噪聲與抗干擾等。

課程的三部分內(nèi)容合理融合，在學(xué)習(xí)情境的引導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生從外層的軟件應(yīng)用開(kāi)始，在布局、布線規(guī)則的規(guī)范下最后設(shè)計(jì)、制作出印制電路板的核心技能，形成滿足崗位需求的課程內(nèi)容體系。

2.2 建立以項(xiàng)目為載體、工作過(guò)程為導(dǎo)向的“閉環(huán)式”學(xué)習(xí)情境

以印制電路板設(shè)計(jì)的培養(yǎng)為核心，在課程內(nèi)容中關(guān)于印制電路板的部分將企業(yè)實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目、典型產(chǎn)品案例項(xiàng)目作為載體引入到教學(xué)過(guò)程中，基于工作過(guò)程構(gòu)建教學(xué)過(guò)程（學(xué)習(xí)情境），恰當(dāng)?shù)卦诟鹘虒W(xué)環(huán)節(jié)融入標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、質(zhì)量體系的內(nèi)容。創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境為一個(gè)完整的工作過(guò)程，經(jīng)歷了原理圖設(shè)計(jì)—PCB設(shè)計(jì)—PCB制作—實(shí)物裝配等幾個(gè)主要工作環(huán)節(jié)，與企業(yè)的PCB設(shè)計(jì)員實(shí)際所做的項(xiàng)目或工作完全一致，充分體現(xiàn)職業(yè)性。在PCB制作和實(shí)物裝配的環(huán)節(jié)中，學(xué)生會(huì)有一個(gè)對(duì)設(shè)計(jì)的PCB是否合理可靠的驗(yàn)證的過(guò)程，這是一個(gè)“閉環(huán)式”的學(xué)習(xí)過(guò)程，改變以往“開(kāi)環(huán)式”設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒(méi)有有效反饋的不足，形成實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—實(shí)踐中思考問(wèn)題—實(shí)踐中解決問(wèn)題—實(shí)踐中提升知識(shí)的4步。為此可以更系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。

2.3 以真實(shí)的元器件與電路為對(duì)象，建設(shè)具有實(shí)際使用價(jià)值的圖庫(kù)

在授課過(guò)程中教師講解的范例或?qū)W生練習(xí)的習(xí)題的對(duì)象使用真實(shí)的元器件和電路。在制作元件封裝庫(kù)的內(nèi)容中，加入軟件本身自帶元件庫(kù)中沒(méi)有但又非常常用的元器件為繪制對(duì)象，例如四角按鍵、液晶顯示器、微控制器等的封裝，建設(shè)自己常用元件封裝庫(kù)以備后用;在原理圖和印制板電路的設(shè)計(jì)中，加入常用電路或后續(xù)課程中用到的電路，例如直流穩(wěn)壓電源、顯示電路、鍵盤輸入電路、驅(qū)動(dòng)電路等，這些電路可以為競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技創(chuàng)新等做好準(zhǔn)備。在課程開(kāi)展過(guò)程中，既掌握了設(shè)計(jì)方法又積累了成果，在課程結(jié)束后已經(jīng)建立起自己的常用圖庫(kù)，對(duì)以后的學(xué)習(xí)乃至工作都會(huì)有幫助。

3? 教學(xué)內(nèi)容組織

以電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)員以及開(kāi)發(fā)助理員崗位完成電子產(chǎn)品硬件開(kāi)發(fā)工作任務(wù)所需的能力要求作為課程內(nèi)容選取的主要依據(jù)。根據(jù)完成電子產(chǎn)品硬件開(kāi)發(fā)典型工作任務(wù)所需的知識(shí)、能力和素質(zhì)要求進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的選取。

（1）課程內(nèi)容安排從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從基礎(chǔ)到核心。從簡(jiǎn)單到復(fù)雜即設(shè)計(jì)的電路從簡(jiǎn)單電路過(guò)渡到復(fù)雜電路。從基礎(chǔ)到核心即從基礎(chǔ)的軟件使用到核心能力印制電路板設(shè)計(jì)。使學(xué)生易于理解接受。

（2）以項(xiàng)目為載體、工作為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容組織，選取了包括數(shù)字電路和模擬電路設(shè)計(jì)的多個(gè)載體，設(shè)計(jì)了多個(gè)學(xué)習(xí)情境（見(jiàn)表1）。

（3）軟件的操作、工藝規(guī)范、布局布線方法與項(xiàng)目載體結(jié)合，而不是分散的知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生學(xué)習(xí)目的更明確，知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用融會(huì)貫通。

（4）在元器件封裝庫(kù)的設(shè)計(jì)中，選取了軟件自帶庫(kù)中沒(méi)有，但是又非常常用的器件作為對(duì)象，增加根據(jù)元器件實(shí)物及元器件數(shù)據(jù)手冊(cè)來(lái)繪制封裝的內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容貼合實(shí)際的工作內(nèi)容。

4? 教學(xué)改革成效

通過(guò)教學(xué)改革，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。學(xué)生自己設(shè)計(jì)的板圖能在實(shí)訓(xùn)室自己加工制作出產(chǎn)品，并自己調(diào)試完善，在制作產(chǎn)品的過(guò)程中體會(huì)到成就感，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率，還帶動(dòng)了相鄰學(xué)科的學(xué)習(xí)，如電工電子技能操作訓(xùn)練等。

在《電子電路CAD》課程中，從軟件應(yīng)用為主的課程內(nèi)容加入工藝規(guī)范、布局布線方法的內(nèi)容，這些的內(nèi)容又融合于以項(xiàng)目為載體、工作過(guò)程為導(dǎo)向的“閉環(huán)”式學(xué)習(xí)情境中，更全面地培養(yǎng)了學(xué)生專業(yè)能力的同時(shí)，又同步培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)意識(shí)與素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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