高職《印制電路板設計》課程教學改革研究

陳曉黎，朱小祥

（1.湖北科技職業學院，湖北武漢430074；2.武漢軟件工程職業學院，湖北武漢430205）

高職《印制電路板設計》課程教學改革研究

陳曉黎1，朱小祥2

（1.湖北科技職業學院，湖北武漢430074；2.武漢軟件工程職業學院，湖北武漢430205）

《印制電路板設計》課程在電子設計學習中是產品實現很重要的一個環節，其實踐性非常強。要讓學生完全掌握該課程的主要知識，不僅要在計算機上熟練設計出印制電路板圖，還應做出電路板，焊接完成后通電調試，以檢驗設計的成功與否。針對教學實際作出了教學改革嘗試，教學實踐檢驗了改革措施的有效性。

印制電路板設計；教學方法；教學改革

一、課程的定位與高職學生特點

（一）課程的定位

《印制電路板設計》課程是電子信息工程技術專業和通信技術專業的一門專業核心課程。該課程通過教與學使高職學生正確掌握用電子繪圖軟件繪制電路原理圖和印制電路板圖，并根據要求進行單面板、雙面板、多層板的設計制作等，重點培養學生利用計算機進行電路原理圖和PCB板的繪制、設計能力。為學生后續課程的學習和技能訓練起承前啟后的作用，也為完成課程設計和參加全國或全省技能大賽綜合實訓環節提供支持，為今后從事印制電路板相關工作做好技術準備。

（二）高職學生特點

從總體上看，當前高職高專絕大多數學生學習目標明確，重視實踐環節，重視素質培養，我們兩個學校的電信和通信專業90%以上的學生都積極報名參加職業技能鑒定。但是我們也看到了他們的一些不足和問題，主要是文化基礎差，入學高考成績普遍偏低，對于專業課理論學習感到困難，學習的主動性、自覺性較差。因此我們在教學中要正確引導學生認識理論知識和實踐技能的關系，教育學生認識到理論學習的重要性。

（三）課程在就業中的地位

我們在電子信息工程技術專業人才培養方案中分析了本專業畢業生就業職業范圍，主要涉及電子工藝技術與管理、產品測試與維修維護以及電子產品開發等多個方向，《印制電路板設計》課程對應“印制電路板設計”工作崗位。典型工作任務是PCB板的設計與制作，而在學習領域分析是電子線路板制圖學習領域和電子線路板制板學習領域。《印制電路板設計》課程是集技術性、專業性、實踐性、綜合性于一體的一門課程，它有利于培養學生將來的從業能力。

二、傳統教學方法

（一）傳統的授課內容

授課教師根據課程教材章節制定了課程標準和課程授課計劃表，詳細安排了教學過程中的進程，但傳統的授課內容由于缺乏工程應用的意識，導致對于用ProtelDXP2004（或其他印制電路板設計軟件）軟件繪制的原理圖的可讀性、規范性以及制作電路板應遵循的相關電氣規范和制板工藝要求重視不夠。學生雖然能了解ProtelDXP 2004軟件的一些基本軟件功能，而且繪制原理圖和印制電路板元器件、電路原理圖、印制電路板圖都學得很好，但是卻不能對原理圖某一個元器件做出修改使用，或設計出來的印制電路板用于實際時不能正常工作。

（二）傳統的教學方法

傳統的教學方法一般是按照教材的順序給學生上課，授課教師在學校計算機實驗室每節課講解幾個知識點，然后再讓學生上機練習，但由于學校實訓條件限制或課時安排有限，沒有印制電路板制作實訓室，學生只會用軟件繪制電路原理圖、印制電路板圖，沒有實際制作印制電路板，這樣教與練分開，學生不能靈活運用已學的知識，學習主動性不夠，缺少實踐能力。

（三）傳統的考試方法

一般采用統一上機開卷考試形式，目前本課程的考試是授課教師根據課堂所講授內容及學生實際學習情況而命題的，考試內容與專業內容聯系不緊，沒有和企業的實際相銜接，因此本課程不能很好地發揮作用。

三、教學改革舉措

傳統的《印制電路板設計》課程教學方法存在著上述諸多弊端，致使大多數學生是為了完成學習任務而學習，沒有認識到學好Protel制圖的重要性，學習的自覺性和積極性不夠高。對此我們結合多年的教學經驗和學生學習使用該軟件的情況，對教學內容、教學方法、學習方法等進行了改革，注重培養學生的實踐能力和創新設計能力，并鼓勵學生參加技能大賽，取到了良好的教學效果。

（一）理論教學改革

我們重新制定了《印制電路板設計》課程的課程標準和教案，將每一章的主要內容、講授內容和教學目的體現在課程標準中，每一單元教學的任務、教學重點、難點以及教學目標體現在教案中，并精選教學內容，做到少而精。我們將《印制電路板設計》課程最主要的知識點、最實用的內容進行重點講授，以培養學生的印制電路板繪圖、設計能力為核心，將電子設計制作的真實項目案例作為載體引入到教學過程中，使學生融會貫通。在教學中我們提煉了進行電路設計必備的知識點作為主線，另外精選大量電路實例，盡量選擇學生熟悉的電路圖，例結合模擬電路或數字電路中的相關知識對某一電路進行設計。如三極管共射放大電路、單片機跑馬燈等，并在學校計算機實驗室由淺入深進行教學。

另外，在熟悉設計環境和完成簡單的原理圖和PCB設計制作以后，以具體工程項目為中心，完成一整套的設計過程，例如以后續單片機課程要用到的單片機開發板為例，講解制作雙面板的整體過程，把學習的重點放在如何根據實際要求選取器件的具體封裝形式、如何制作器件封裝、如何生成網絡表、電路板尺寸選擇和布局布線的調整上。培養學生工程實踐和系統的觀念，通過講解實例，使學生掌握PCB設計的整體流程及細節內容。上機操作時，學生就會有一種成就感，認為自己的PCB作品有很高的實際價值，學習積極性也大大提高。［1］

在上機練習的時候，學生總會碰到不能獨立解決的問題，如找不到所需的原理圖元件、元件封裝不合適、不能處理編譯錯誤等，教師可有針對性地進行演示輔導或提示點撥，幫助學生按時地完成實踐任務。這對保持學生學習Protel DXP 2004的信心與興趣很有必要。此外，教師要主動地、不時地進行巡視，巡視的目的主要是兩點：一是及時發現學生的誤操作，如用導線繪制總線，在信號層規劃電路板形狀等情況并予以糾正；二是引導學生掌握各種操作技巧，讓其少走彎路，提高設計效率，如快速地將自由文檔轉換成項目文檔，快速放置多個同類元件等。

（二）實踐教學改革

首先《印制電路板設計》課程全部安排在學校計算機實驗室授課，教、學、做一體化，這種教學方式比較過去一次在多媒體教室上課、一次在計算機實驗室上機的教學模式，不但改善了教學效果，也提高了教學效率；其次加大了實踐教學的力度，將教學與工程實際緊密結合，采取了上機操作和實物實驗相結合的教學方式。有部分高職院校已建設了PCB制作實訓室，教師和學生可以了解印制電路板制作流程，學習制作方法，并可以將自己設計的電路板制作成PCB板，從而更加有效地配合該課程的教學。而有部分高職院校在印制電路板制作實訓室建設方面還有一定的欠缺，學生在計算機房完成印制電路板圖的設計后，其后續真正的實際動手操作不能完成，使得學生對自己設計出的作品沒有深切直觀的認識，也打擊了學生的學習積極性。建議先購進經濟實惠的熱轉印機，激光打印機等相關制板設備，在教學中率先使用起來。條件成熟后，再考慮購進制板腐蝕機甚至是制板雕刻機來完善本課程的教學。另外，眾多高職院校雖然有完善的印制電路板制作實訓室，但在本課程的制圖與制板的課程安排上沒有很好地銜接在一起，也造成學習效果大打折扣。

在教學中采用項目教學法。在熟悉設計環境和完成簡單的原理圖和PCB設計制作以后，以具體工程項目為中心，完成一整套的設計過程，例如以單片機跑馬燈為例，講解制作雙面板的整體過程，把學習的重點放在如何根據實際要求選取器件的具體封裝形式、如何制作元器件封裝、如何生成網絡表、電路板實際設計尺寸選擇和元件布局，布線的調整和抗干擾等問題上，另外要注意考慮電路圖中元件放置的位置、總線的使用和網絡標號的使用等綜合因素。

培養學生工程實踐和系統的觀念，通過講解實例，使學生掌握印制電路板設計的整體流程及細節內容，提高學習積極性。另外，在引入工程項目概念上，很多教學內容忽視了印制電路板制圖完成后的工作。一塊印制電路板圖怎樣合理設置輸出（在學校教學中多為激光打印機打印）印制電路板，也是非常重要的一個環節。如果由廠家生產印制電路板，需要用戶提供PCB布線圖、元件標識、正面PCB絲印、板材厚度等相關數據。這些內容要融入到平時的教學中，使得學生在從業時能更快地融入生產實際中。

（三）考核教學改革

《印制電路板設計》課程采用平時成績與期末大作業考核成績綜合評定的方式。每一次上機都有實踐任務，教師根據學生完成任務的速度、質量及學習態度做好平時成績記錄。期末大作業考核是在規定時間內完成某繪制工程項目的設計。大作業也按難易程度和分值大小安排兩個，作業一：項目簡單，設計量小，內容包含電路原理圖設計和印制電路板圖設計；作業二：項目略復雜，設計量大，內容除電路原理圖設計和印制電路板圖設計，還有元件設計和封裝設計。學生可根據自己對軟件的掌握情況進行二選一，［2］無論選哪個項目其設計內容都包括了對軟件的熟練使用、元件布局布線及其他相關設計內容。項目難易只是決定了考試時間的長短。相對于以往，最終的總評成績要考慮后續的電路板制作的實踐操作，實踐操作占總評成績的50%。

四、結束語

《印制電路板設計》是一門操作性非常強的課程。其內容不僅包括在計算機房利用制板軟件設計出合理印制電路板圖，還包括后續利用制板設備把設計對應的電路板做出來，并進行焊接調試，來檢驗設計的合理性。實踐表明，教學改革的實施與深化，不僅有利于學生個人職業素質的發展，而且有利于課程體系的深層次融合和寬范圍整合。

［1］鄭長征，毛哲，謝妍.關于Protel教學實踐方法的探索［J］.科教導刊，2011（21）：57-58.

［2］李珍，李瑩.Protel DXP2004的教學探討［J］.電腦知識與技術，2011，7（8）：1841-1842.

（責任編輯：郝銳）

Research on Teaching Reform of Printed CircuitBoard Design Course in Higher VocationalCollege

CHEN Xiao-li1，ZHU Xiao-xiang2
（1.Hubei Science and Technology College，Wuhan，Hubei430074；2.Wuhan Vocational College of Soft ware and Engineering，Wuhan，Hubei430205）

Printed Circuit Board Design Course is a very important link with great practicality in the electronic design to present product. In order to make students master the main ideas of the course， the teachers should not only skillfully design the diagram of printed circuit board in computer， but also make a circuit board. After the completion of welding electrifying debugging， the teachers should test whether the design is successful or not. This paper summarizes the teaching reform according to the teaching practices， and presents the effectiveness of the reform.

G712

A

1008-7427（2015）02-0048-03

2014-12-21

陳曉黎（1959-）男，湖北科技職業學院副教授，研究方向：電子技術。

［Key words］Printed CircuitBoard Design；teaching method；teaching reform