淺談PCB設計及制作在職業院校電子專業教學中的重要性

摘 要：結合職業院校電子專業的人才培養目標，本文提出在職業院校電子專業中應廣泛開設PCB設計與制作課程。PCB設計與制作課程的教學目的在于培養電子專業學生的軟件應用能力、電路設計能力、焊接組裝能力、調試測試能力以及創新能力，并通過印制電路板的實際制作過程加深學生對相關專業課的理解、對電路元件的認識及對PCB制板行業規范的解讀，為學生今后參加各類電子設計大賽、創新大賽、就業及繼續學習打下良好的專業技術基礎。

關鍵詞：PCB設計及制作 電子專業 CAD教學 互助教學

目前，我國許多職業院校的電子專業普遍開設PCB設計及制作課程。PCB即Printed Circuit Board，是印制電路板的簡稱，是電子元器件的支撐體和電氣連接的提供者。PCB設計及制作課程是一門理論與實踐緊密結合的綜合課程，它的教學目標是培養學生的電路設計能力、開發創新能力、資源整合能力和解決實際問題的能力。PCB設計及制作課程在職業院校電子專業的發展和實際專業課教學中起著不可替代的作用。

一、行業發展的需要

隨著我國制造業的轉型升級，電子制造業逐步成為支柱產業，各類電子產品隨著科技的進步不斷更新換代，而在龐大的電子領域中，PCB卻以無可取代的位置引領著電子行業的發展。目前，全球PCB產業產值占電子產業總產值的四分之一以上，產業規模達400億美元，已經成為當代電子產業中最活躍的部分。

PCB的制造品質是電子產品可靠性的基礎，它直接影響電子產品整體質量和競爭力。我國作為電子制造業的大國，已經成為世界第二大PCB產出國，PCB產業在世界上擁有舉足輕重的地位。但隨著電子產品向微型化、集成化、高速傳輸、高頻方向的不斷發展，在對PCB抗干擾能力、工藝上和可制造性上要求越來越高。因此，培養大批具有較高PCB設計應用能力和PCB制造工藝水平的高級應用型人才，是職業院校電子專業目前所面臨的一項艱巨任務。培養具有PCB設計及制造能力的高級應用型人才，不僅滿足電子行業發展的需求，還將進一步拓寬職業院校電子專業學生的就業渠道。

二、專業發展的需要

目前，各級職業院校的電子專業教學都開設了基礎專業課，針對基礎專業課也開設了與之相對應的實驗課程，這些實驗課程的教學目的是使學生通過電路仿真或者實驗手段來驗證課堂上所學習的理論知識，而在學生的專業技能和創新能力上的培養收效甚微。在職業院校的教學中，電子專業學生開設PCB設計與制作課程，必將引領教學由基礎型向綜合型、應用型和創新型發展。

第一，PCB設計及制作課程可以發揮其實踐性強的優勢，在學生鞏固所學的專業基礎知識上，由最初的電路原理圖仿真上升到PCB電路板的設計與制作。這一階段的教學將使學生對電路的理解，不是簡單地停留在抽象層面，而是提高到了具象層面。

第二，通過對PCB電路板的設計也可以使學生更深入地理解每個元器件的特性、功能、管腳分布和封裝形式。

第三，在PCB設計制作過程中引入相關規范標準比如ISO9000標準、CCEE認證、FDA認證、UL認證等，能夠有效地培養學生的規范意識、標準意識和質量意識，同時大型PCB板的設計及制作還有利于培養學生的團隊協作意識。

第四，在以培養技能型、應用型人才為教學目標的職業院校，技能大賽和創新大賽成果永遠是衡量一個學校教學水平的標尺。PCB設計及制作課程有利于培養學生的動手能力、創新能力和解決實際問題的能力，為今后學生參加省市級或全國電子產品設計大賽、創新大賽、就業或繼續深造都打下了良好的專業技術基礎。

三、CAD教學的需要

根據電子專業的專業課程標準，在電子CAD課程教學中一般按照電路原理圖的繪制、電子元件庫的建設、印制電路板設計、元件封裝庫的建設幾個方面進行。在實際教學中往往會出現以下兩個方面的問題：

一是以上各個功能模塊之間的教學缺乏項目性和整體性，學生往往認為它們是孤立的知識點，不能很好地將各個部分進行有機整合。

二是由于部分任課教師缺乏實際PCB研發和制板經驗，所以在教學中多注重對CAD軟件的具體操作，而忽略對線路板設計可靠性、制作工藝的可行性以及測試方法的實用性教學。教學與生產實際相脫離，導致學生在CAD課程學習結束后，僅僅掌握了使用軟件繪制電路原理圖和利用軟件自動生成功能設計簡單的PCB電路板，至于設計的PCB板是否符合行業規范，是否具有可制造性、可生產性則不得而知。

因此，在職業院校電子專業教學中開設PCB設計與制作課程是對電子CAD課程教學的補充和完善。PCB設計與制作課程的教學內容須以項目為載體，學生通過對項目任務的完成將CAD教學中的各個環節進行有機整合。學生首先利用繪圖軟件進行PCB的設計，然后進行PCB實物的制作、元件的購置、電路的安裝與焊接、電路的調試和功能驗證，最終以實物的形式呈現項目成果。項目實施的過程使學生認識到學習CAD軟件的意義，熟悉了項目開發的流程、掌握了PCB設計的各種規范，對于學生來說將具有更重要的意義。

四、互助教學的需要

在電子專業課的教學中，受教學理念、課程改革、教學條件等諸多因素的影響，專業課的教學往往都是各自為政，互不干涉，課程之間缺乏必要的互動互助。最終學生的學習就停留在實驗的模仿和原理的驗證上，不能將所學的知識應用于實際，很難培養他們的動手能力和獨立思考、解決問題的能力，所以改變傳統的孤立教學模式探索新模式是必要的。

目前在一些職業院校電子專業的教學中正在試行一種互助教學模式，這種模式是將兩個或多個獨立學科的實驗聯系起來，如在筆者所在學院的教學中，模擬電子技術實驗課和PCB設計及制作課就是這種互助教學模式的典型。學生運用PCB設計及制作完成模擬電子技術實驗課中所需的印制電路板如基本放大電路、晶體管串聯穩壓電路、晶閘管直流調光電路、OTL功放電路等，將學生制作的電路板作為模擬電子技術實驗課的基礎材料，然后在其電路板上完成元件的插裝、焊接、調試測試工作。這種教學模式不僅能將抽象的理論變成活生生的實物，降低了學習難度，而且讓學生感到新穎，能夠激發學生學習興趣和學習思維，有助于學生對不同學科知識之間的掌握和融會貫通。

五、小結

本文從多個方面闡述了PCB設計與制作課程在職業院校電子專業教學中的重要性。PCB設計及制作課程的開設體現了職業院校重視應用型、綜合型和創新型人才培養的教學理念，使學生通過該門課程的學習將理論與實踐緊密結合，提升了學生的專業技術能力，為今后參加各類電子設計大賽、創新大賽、繼續深造或走上工作崗位都奠定了良好的專業技術基礎。

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（作者單位：江蘇省淮安技師學院）