“電子線路CAD”案例教學法的實踐研究

摘要：改變傳統的以理論說教教學為中心的單向灌入式教學模式，探索一種能有效激發學生學習興趣、注重學生實際應用能力培養、切實提高教學效果的基于案例教學法的新模式。以電類專業主要應用性課程之一——“電子線路CAD技術”作為載體，確立“以典型案例為教學內容，以工程應用為設計目標，以案例教學法為實施方案”的實踐教學模式，從教學內容、教材建設、教學網站等多角度進行建設與改革，以滿足實踐課程教學的實用性和先進性。

關鍵詞：案例教學法；電子線路CAD；教學改革；教材建設

作者簡介：陳曉平（1956-），女，福建福州人，江蘇大學電氣信息工程學院，教授；李長杰（1972-），男，山東淄博人，江蘇大學電氣信息工程學院，副教授。（江蘇鎮江212013）

基金項目：本文系2011年江蘇大學教學教改項目“電類專業應用性課程案例教學法的實踐研究”（項目編號：2011JGYB016）的研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）16-0038-02

案例教學法是19世紀70年代美國哈佛大學法學院院長蘭德爾首創的，最早屬于醫學領域，后來廣泛運用于法學、軍事學、教育學、管理學等學科。案例教學法在西方發達國家非常盛行，是一種已經發展得相當成熟和充分的教學方法和教學手段，有一套行之有效且相當規范的操作理論、操作規范和操作模式。哈佛商學院對案例教學法的成功運用和實施，尤其是使用這種方法為社會培養的大量杰出的工商界驕子，使得案例教學法成為一種風靡全球的、被認為是代表未來教育方向的成功教育模式。

在我國，案例教學法已被越來越多的人所接受，并列入了各高校的教學改革計劃，特別是在法學、醫學、工商管理類和思想政治教育等專業教學中運用較多。隨著新技術突飛猛進的發展以及新技術對教學方法和教學手段革新的迫切要求，案例教學法正在被越來越多的技術類專業教學所青睞，開始被應用到電氣、計算機、機械、建筑等相關領域，尤其在電氣化和信息化技術快速發展的當前，掌握計算機相關知識與技能已經成為趨勢。以電類專業主要應用性課程之一——“電子線路CAD技術”作為載體，研究如何應用案例教學法來進行教學模式、教學內容、教材建設等多方面的改革與實踐。

一、“電子線路CAD技術”課程的特點與現狀

“電子線路CAD技術”是電類專業重要的應用性課程之一，其人才培養的基本要求是能夠熟練使用某一種或多種電子線路CAD軟件，能夠按一定的規范進行電路圖的繪制，能夠完成單面、雙面或多層PCB板的設計。該課程授課對象是電類專業二年級的學生，他們已經學習過電路原理、電子技術課程，具備一定的電學理論和電子元器件基礎，并即將學習單片機原理等相關課程，因此他們進行電子線路CAD軟件——PROTEL的學習時，不僅僅是照葫蘆畫瓢式繪制原理圖和PCB版，更重要的是利用他們所學的知識去體會電子電路設計所帶給他們的樂趣，引領他們有更多的興趣進入本專業的學習，為后期參加電子設計實踐或科研打下良好的基礎。這就需要從課程教學模式入手，將案例教學法理念切實貫穿到教學內容、課程教材、教學實施、教學資源等諸多方面。

從教學內容和課程教材方面看，目前有關PROTEL軟件的書籍有很多，但是絕大多數相關書籍往往按照軟件菜單命令的順序講解，只注重講授PROTEL軟件的各個菜單的功能，其選擇的設計實例往往是軟件本身提供的Demo中的例子，與學生所學的電學理論實際脫離，少數書籍采用的案例與課程銜接不夠緊密，存在或者較為復雜，或者較為簡單的情況。使用這樣的教材，學生學習起來很難形成一條主線，從枯燥的指令中看不清楚與實際應用的聯系，缺少學習動力，不利于教學的有效開展，因此教學方式改革的第一步就要進行教材改進與完善。

二、引入案例教學法改進“電子線路CAD技術”教材

教材是課程運行的載體，要引入案例教學法進行有效的教學，首先要在教材中引入典型案例，[1]以實例為主導的教材進行引導性的教學，來實現以應用為目的的計算機軟件的學習。電子線路CAD技術——PROTEL電路設計課程是一門理論與實踐結合性很強、極富創造性、具有明顯時代發展特點的課程，其主要目的是培養學生掌握原理圖的繪制、PCB板的設計能力，能完成中等復雜程度的PCB板的布局與布線。為此目的就要在充分參閱國內外優秀教材的基礎上，立足于“加強基礎、結合實際、突出重點、利于教學”的指導思想進行教材內容的選擇，[2]將科研成果中的典型案例融入到教材內容中去，及時吸取與本課程有關的新理論、新方法和新技術，提升實踐性教材的實用性、通俗性和先進性。通過充分考慮學生的先修課程與后續課程，合理選擇實例內容的深度和廣度，按照由簡單到復雜的次序，利用一個具體實例貫穿課程全過程。通過這個實例的操作來講授介紹有關命令的使用方法，做到以具備工程背景的實例為主線，按照實際CAD設計的步驟，循序漸進地介紹PROTEL的各種編輯工具的使用方法及進行PCB設計的全過程，使學生在完成實例練習的基礎上，由淺入深地逐步掌握應用PROTEL軟件進行電子線路CAD設計的各個環節。

對于初學者來講，首先要了解CAD軟件中的指令的意義及使用方法。為了掌握基礎指令含義，可在教材中選擇只含有分立元件電路板的章節進行介紹，例如“模擬電子技術”課程中介紹的一些基本電路，這些電路都具有實際意義，并且主要由電阻、電感、電容、二極管、三極管等管腳比較少的分立元器件組成，這樣使初學者在繪制較為簡單的電路原理圖及印制板圖過程中，直觀理解和掌握CAD軟件中的指令的意義及使用方法。在經過初級電路繪制后，再選擇一些包含有多管腳的數字集成電路進行加強訓練。根據案例教學法的思路，在教材中引入具有實際工程背景的典型案例，即一個典型的具體電路作為貫穿全書的基礎主線，在對典型實例的運用中理解電子線路CAD的基本知識和方法技能，達到使學生快速、有效地掌握電子電路PCB的設計與制作目的，有效發揮教材這一知識引導的作用?；谶@種思考，在2008年編寫并由中國科技大學出版社出版了《電子電路CAD實用技術》一書，教學實踐表明，該教材較好地實現了“電子線路CAD技術”課程的引導作用，能夠使學生在一周課程設計中快速了解和掌握PROTEL軟件的使用方法。

三、利用多種渠道完善案例教學法的教學效果

案例教學法的有效實施不僅需要一本好的教材，同時還需要好的教學手段，要引導學生“教中學”、“學中做”、“做中學”。為了讓學生有效掌握電子線路CAD技術，可先讓他們通過教材上的教學案例掌握電子線路CAD技術的基本語言和基本設計方法，然后再通過一個個具體CAD任務的布置，讓學生通過具體CAD案例的設計與實踐總結掌握CAD設計技巧，使學生做到觸類旁通。為了避免因知識點分散造成學生不能系統掌握知識的問題，在每一個教學單元結束后，教師應當引導學生對所學的內容進行歸納總結，建立起單元內及單元間的聯系，以加深對知識的記憶和理解，完成真正意義上的知識建構。如在層次原理圖設計學習后，對原理圖編輯器工作環境的設置要進行有系統地總結學習，對布線工具欄、畫圖工具欄及元件的各種操作方法要進行復習總結。在教學實施過程中針對學生出現的問題，教師要面對面地引導解決，要增強學生的自信心、解決問題的能力和成就感。只有激發了學生的學習熱情，才能產生理想的教學效果。

從當前課程教學方式來看，應用性課程教學通常采用的是在實驗室由教師統一要求下進行的歸一化培訓的單一教學手段。這種方式不利于學生個性創造能力的培養，容易產生理論與實際相脫節的現象，要改變這種歸一化培訓的單一教學手段，就要開拓實驗室教學之外的教學形式。其中一種方法就是與企業合作，鼓勵學生走到企業參與技術實踐，了解產業的最新發展，將企業項目引入到自身的課程設計中，形成既有鮮明個性特色又有實際工程應用價值的設計結果，讓理論與實際真正結合起來；或者請與學校有合作關系的企業專家到學校進行具體的課程指導以及典型案例方案的確定，讓包含有實際意義的、與生活息息相關的案例直接進入學生的課堂中，使學生明白學習這種技術的實用性與趣味性，使電子線路CAD技術與企業中最新技術應用狀況接軌，在課程的教學中體現現代CAD技術的發展趨勢。

再有一種方法就是建立基于案例教學法的教學資源庫與支撐網站，讓學生通過網絡這種信息量廣泛、方便使用的第二課堂進行學習，加強和提升電子線路CAD技術的掌握，從而熟練使用某一種或多種電子線路CAD軟件，能夠按規范完成電路圖的繪制，實現單面、雙面、或多層PCB板的設計，達到符合將來從事的專業工作的需求。

大學生電子設計競賽能夠有力促進培養在校學生的動手能力與創新能力，[3]這項活動在各個高校已逐漸被重視。參加電子設計競賽的學生雖然只是一小部分，但他們在學生中的影響力卻很大。電子設計競賽離不開電子線路CAD技術，因此參加電子設計競賽的學生都有自身的實踐體會，由此可利用這些優秀學生在班級的影響力帶動學生學習的積極性，讓初學的學生看到自己同學做出的實物，產生學習的興趣與熱情。興趣是學習的最大動力，有了學習興趣就能理性地深入學習，對教學內容理解得更深刻，學習更扎實；反過來也會使他們的學習興趣更濃，步入良性循環的學習過程。通過優秀學生的以少帶多、以強帶弱的促進作用，極大發揮了學生的主觀能動性，挖掘其學習潛力，從而達到提高教學質量的目的。

四、結論

以我?！半娮泳€路CAD技術”課程為研究對象，以案例教學法應用為主線，從教學內容、教材建設、教學實施、教學資源及支撐網站等多角度入手，研究如何建立一種基于案例教學法的高校電類專業應用性課程實施新模式。為了提高學生電子線路板設計能力，將典型產品案例、實際研發項目及學生創新項目引入到教學過程中，基于實際工作過程構建一種新的教學過程，采用案例教學法，恰當地在各教學環節中融入規范實際生產過程，將“電子線路CAD技術”課程建設成為集能力培養、職業素質培訓和孕育學生創新成果的教學平臺，使培養的學生具有較高的專業水平與實際應用能力。近幾年來，我校培養的學生在全國大學生電子設計競賽中多人多次獲得國家級、省級一等獎等榮譽，這些成績的取得與“電子線路CAD技術”課程所打下的良好基礎是密不可分的。

參考文獻：

[1]和衛星，李長杰，汪少華.電子電路CAD實用技術[M].合肥:中國科學技術大學出版社，2008.

[2]陳曉平，孫玉坤，李長杰，等.對《電路》教材改革的思考[J].江蘇大學學報(高教研究版)，2005，(4):13-15.

[3]李翠花，譚敏.在模擬電子技術課程中實施項目驅動教學模式[C].電子電氣課程報告論壇論文集，2008:173-176.

（責任編輯：宋秀麗）