高職院校“電子CAD”課程設計實踐研究

高銳 高芳 呂國策

“電子CAD”課程是我院應用電子技術專業的一門專業核心課程，原有的課程內容偏向于工具軟件操作和電路板設計。學生只學會了工具軟件操作，而沒有掌握實際電路板設計和制作工藝，從而只能停留在電路板理論設計層面，與企業就業崗位需求有較大差距。為了改變這種現狀并提高學生的專業技能，本文在原有課程內容中融入了與電路板設計相關的職業資格標準和電路板制作工藝，構建了體現具體課程特點的高職“電子CAD”課程內容，并創新了“理實一體化”教學模式的內容與構成。同時，積累了一些課程設計與開發的實踐經驗和研究成果，擴展了學生就業領域。

一、課程設計思路

“電子CAD”課程是高職院校電類專業的專業核心課程，也是一門電路板設計制作與計算機技術綜合應用的理實一體化課程，課程內容涵蓋了電子產品工藝、電子技術和電子產品設計等幾個學科的一些知識。筆者根據職業資格標準和課程地位確定課程內容，將傳統教學方法和手段與行動導向的教學方法和手段的結合使用，通過完成基于工作過程的實際電路板設計項目，逐步使學生具備進行現代電子產品設計必備的專業技能和從事本專業職業崗位中的電子產品輔助設計工作所必需的專業核心能力，為學生的綜合性實踐課程提供基本能力支撐，進而提高學生能力，并構建基于工作過程的與具體課程特點相結合的“理實一體化”教學模式。

二、構建課程內容

1.根據職業資格標準和課程地位確定課程內容。電路板設計與制作是現代電子產品設計必備的專業技能，對專業培養目標起著重要的支撐作用。為了使課程內容既符合企業需求從而體現職業資格標準，又能夠體現對本專業相關課程的支撐作用，筆者在深入的企業調研和本專業課程體系分析的基礎上，確定了四部分課程內容，即工具軟件操作、電路板設計、電子元件布局布線工藝應用、電路板制作。該內容是在原有的電路原理圖繪制與仿真操作、電路原理圖信號完整性分析操作、電路板設計操作內容的基礎上，增加了單層和雙層電路板制作、原理圖與電路板修改、信號完整性分析、電子產品工藝應用等內容與技能點，更側重培養學生根據實際情況修改電路板的專業技能和制作電路板的專業擴展能力。重新選擇的課程內容，使課程培養目標實現了從軟件操作技能的訓練過渡到電路板設計和制作能力的技能培養，使學生具備電路板設計與制作的專業能力和從事本專業工作所需的方法能力與社會能力。

2.以真實電子產品為載體確定教學項目。筆者通過著重深入地分析電路板設計與制作所需專業技能的層次關系，選擇了三個既能夠涵蓋課程內容又能體現實際電路板設計與制作工藝要求的真實電子產品為教學項目載體，即功率放大器電路板設計與制作、數字鐘電路板設計與制作、數控直流穩壓電源電路板設計與制作。其中，前兩個項目分別是模擬電子產品和數字電子產品，第三個項目是模數混合電路的電子產品。在功率放大器電路板設計項目中，實現的是簡單原理圖設計、單層板設計與制作、常用模擬元件和工藝應用；在數字鐘電路板設計與制作項目中，實現的是層次原理圖設計、雙層板設計與制作、常用數字元件和工藝應用；在數字直流穩壓電源電路板設計與制作項目中，實現的是復雜原理圖設計、較復雜雙層板設計與制作、模擬和數字元件與工藝的綜合應用。

這樣進行載體選擇和教學項目設計，將課程內容按照簡單設計→應用簡單工藝→簡單制作→復雜設計→應用復雜工藝→復雜制作的順序進行了組織序化，實現了電路板設計與制作的從簡單到復雜、工藝從外圍到核心的完整工作過程。如此，既使學生掌握了電路板設計與制作的關鍵技能，又使學生在將電路板設計文件轉化為實物時遇到的問題能及時反饋回電路板設計階段，從而改善了學生的學習方法并提高了主動學習的熱情。例如，學生在制作電路板過程中發現，如果在電路板設計文件中的絲印層上的字符覆蓋到了焊盤，則在制作絲印層時這些字符就會被去掉，影響了整個電路板的焊接和整體效果；又如，在制作完成的電路板的線寬不合適，會直接影響電子產品的質量等。學生會根據出現的實際情況，重新修改電路板設計文件，真正制作出符合用戶需求的電路板。

三、構建課程教學模式

為了能夠體現電路板設計與制作的實際工作過程，我們將教學模式由過去的“講授+驗證”模式發展為現在的“理實一體化”課程教學模式，其內容主要包括以下五方面。

1.邊學邊做邊實踐的課堂活動模式。在課堂教學活動中，學生先跟著教師進行操作練習，完成教師預先布置學習任務，接著再制作自己設計的電路板。在制作過程中，學生會發現自己設計中存在的問題，再通過解決設計中的問題，學習修改電路板設計的操作方法、設計工藝和技巧。最后，在完成一個項目后再通過逐步復雜的練習任務來進一步鞏固知識和提高技能。這樣邊做邊學的課堂活動，使學生既掌握了專業知識與技能，又鍛煉了學生解決實際問題的能力。

2.互助合作的學生活動模式。在課堂活動中，將學生分成任務小組，小組成員共同完成工作任務，分工各有側重。每個組內成員在完成任務過程中，互相幫助，共同解決問題，培養了學生的集體榮譽感和互助合作精神。

3.體現企業真實環境的實踐教學模式。與本課程配套的電子產品工藝實訓室的場地布置貼近企業真實的生產廠景，分為電路板設計區和生產區；按照企業生產工藝過程布置電路板制作設備，使學生在學習知識的同時也受到了企業文化的熏陶。

4.構建任務分層驅動與多樣考核方法結合的課程評價方法。在新的教學模式下，學生在“練”的過程中遇到問題、提出質疑、尋求支持、相互幫助與總結規律。不同的學生，在練習中遇到的問題可能不一樣，學習的進度也會不一樣。所以課堂教學中學生的“學”就像萬馬奔騰，學習內容在不斷地自覺地進行著任務分層，由于練習題多，任務分層得到了自然驅動。任務分層是通過學生自選考試題目來自覺實現的，對不同的題目有相應不同的選題難度，最終得分是將學生選擇的題目實際得分與題目難度按比例計算所得。這種評價方法將結果評價與過程評價相結合，實現從知識、技能到行為、習慣、情感和價值觀的綜合評價，并且充分考慮到學生考試心理、自我認知能力。

5.綜合運用傳統教學法和行為引導型教學法。在新的教學模式下，教學過程與真實電子產品輔助設計崗位的工作過程相一致，每一個項目都以工作過程導向為原則組織教學，分為項目描述、項目分析、項目實施、學習指導、項目檢查與評價和項目練習六個不同的學習階段。在完成項目的不同階段，可以分別采用不同的教學方法。在項目操作中需要注意的問題和重難點問題的解決，通常使用傳統的講授法、演示法等教學方法。例如，在數控直流穩壓電源的電路板設計教學中，由原理圖向電路板導入過程中最常見的錯誤，如果只是一筆帶過，學生在以后的操作中還容易犯同樣或近似的錯誤，而且修改仍然存在困難。因此，筆者采用講授和演示法，將每組學生在實際操作遇到的問題進行總結分類并講解，能夠使學生從總體上把握常見的錯誤位置并學會修改。

項目教學法、任務驅動、引導文教學法等行動導向教學方法則常應用于整個項目的教學過程，引領學生主動學習。又如，項目二數字鐘電路板設計與制作的教學中，采用任務驅動和引導文教學法引領學生完成項目設計與操作，學生根據項目任務單和引導文來主動完成項目操作，充分發揮老師主導作用、學生主體作用。

四、課程設計中的反思

1.課程內容需要根據企業需求進行定期調整。隨著電路板設計工具軟件的不斷更新、新型電子元件的出現、電路板工藝的提高，定期對課程內容進行調整，使課程內容始終體現企業需求。

2.提高授課教師的綜合專業水平。在實際授課過程中發現，授課教師不僅應該能夠掌握電路板設計與制作的專業技能，還應該具備一些應用電子技術專業其他核心課程的專業知識，這樣會為專業人才培養提供更強有力的支撐，為學生學習后續課程打牢根基。