電子線路CAD課程教學方法改革實踐

李芝蘭

[摘 要]隨著高校越來越注重對學生實踐能力的培養，電子線路CAD課程在高校教學中發揮了重要作用。這門課程的特點是實踐性比較強，重點培養學生動手操作能力和電路綜合設計能力。沈陽工業大學以電子線路CAD教學改革為立項項目，結合多年來課程教學經驗，對該課程的教學方法改革進行了探索，特別是采取項目任務教學法，明顯提高了教學質量。

[關鍵詞]電子線路CAD；教學改革；項目任務教學法

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.45.177

計算機輔助設計CAD（Computer Aided Design）誕生于20世紀60年代，由美國麻省理工大學提出了交互式圖形學的研究計劃，利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。CAD最早的應用是在汽車制造、航空航天以及電子工業的大公司中。隨著計算機變得更普遍，應用范圍也逐漸變廣。如今，CAD已經不僅僅用于繪圖和顯示，幾乎所有的高校都開設有電子線路CAD課程。對于高校理工類專業CAD教學而言，目前大致分為兩個方面，機械類相關專業主要學習AUTO CAD用于工業制圖中繪制精密零件、模具、設備等；電氣信息類相關專業主要學習Protel，用于電子工業中繪制電路原理圖和設計印刷電路板。筆者從事的是電氣信息類相關專業的CAD教學，這里就以電氣信息類相關專業CAD教學為例，探討一下教學中存在的問題和教學改革措施。

1 電子線路CAD課程的特點及教學現狀

大部分高校的電子線路CAD課程都是在學科基礎課學完之后開設的，但是在學習CAD時，很多學生也只是把學習重點放在了對Protel軟件的應用方面，并不能夠把前續專業知識聯系起來，做到多學科內容的融會貫通。電氣信息類專業的電子線路CAD課程在畫電路原理圖時會涉及模擬電子技術、數字電子技術、單片機原理等多門課程理論知識。如果電路基礎知識沒有很好掌握，學生只是會照著正確的原理圖繪制，是遠遠不夠的，我們要培養的是學生能夠獨立設計電路圖并正確繪制圖紙，而且能成功印制電路板實物的能力。學生對于電子線路CAD課程的重視程度不夠，雖然課堂上同學們很喜愛上機課，感覺學習軟件操作比學習枯燥的理論和公式有意思的多，但實際上由于課時有限，學生僅僅靠上課的時間只能掌握軟件的操作方法并不能達到熟練操作的程度。要想讓學生課余時間能夠主動學習，多上機操作，提高他們的主動學習興趣是必不可少的。

2 Protel軟件概述

Protel軟件是電子領域中應用最為廣泛的一種設計工具，利用該軟件進行電子設計可以提高產品的可靠性，縮短了設計周期，降低了設計成本，該軟件的發展也十分迅速，并與科技要求緊密相連。[1] Protel 功能十分強大，集原理圖設計、可編程邏輯器件的建立、電路混合信號仿真、印制電路板（PCB）設計與布線、信號完整性檢查以及設計規則分析等功能于一身，在電子電路設計領域占有極其重要的地位。其中最主要的兩大功能分別是原理圖設計功能和印制電路板功能。原理圖設計功能包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器，該部分主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。印刷電路板功能包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器，該部分主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。

3 電子線路CAD課程教學改革的具體措施

針對電子線路CAD教學中存在的問題，我校進行教學改革，并在多年具體教學過程中予以實施，取得了比較好的教改效果。

3.1 充分調動學生的學習積極性和主動性

只有讓學生從被動學習變為主動學習，才能最大程度地提高學習質量。所以教師要努力激發學生對電子線路CAD課程的學習興趣，適時地拿出已經設計好的電路圖紙和小電路板實物，演示出電路實際效果，激發學生產生濃厚的學習興趣。

3.2 注重加強與前續理論課程的聯系

本門課程除了要教會學生必要的電氣原理圖繪圖方法和技巧，印制電路板的繪圖方法和技巧，還有要培養學生的電路圖設計能力，這就要求教師授課過程中適當涉及前續理論課程知識。比如在繪制單片機及其外圍電路原理圖任務中，教師可以適當講解各部分電路圖的工作原理，各部分器件選型標準，電路圖的設計過程等。在電路仿真任務中，教師可以講解要仿真電路的工作原理，需要仿真的條件，理論上改變仿真參數和仿真環境時被觀察參量變化趨勢，最后運行仿真程序，觀察結果與理論是否一致。這些都需要涉及前續理論課程的知識，當然這對任課教師的要求也相對要高些。正因為如此，講授電子線路CAD課程的教師一般都是專業教師而非計算機系教師。

3.3 采用啟發式教學和項目任務教學法

根據電子線路CAD課程特點，上機學時會比較多。教師講授理論時主要講解使用Protel軟件繪圖方法和技巧，學生似乎都聽得懂，但是真正上機操作時便會遇到實際問題，所以教師要耐心細致地幫助學生解決問題，并且鼓勵學生自己找到解決辦法。另外，可以在授課的每一個階段提出一個小的設計項目，讓學生課后完成。項目教學，也稱為基于項目活動的研究性學習，其突出特點在于學習過程的實踐與研究活動相融合。[2]通過使學生在項目的設計生產過程中，形成經驗和策略，從而引導學生“做中學、學中做”。 [3]項目任務教學法并非普通意義的上機課任務。舉例說，學習完電氣原理圖設計方法之后可以布置設計單片機最小系統的電路圖，實現溫度測量功能；學習完電氣原理圖仿真之后可以布置設計并仿真單片機掉電復位電路；設計并仿真共發射級放大電路中參數變化對電路的影響；學習完印制電路板設計方法之后布置設計并焊接完成一個小型的電路板實物等。

3.4 采取靈活的考核方式

一般課程期末采取筆試的考核方式，但是對于電子線路CAD課程并不是十分適合，因為這門課程主要是培養學生對于所學軟件的應用和設計電路的能力，期末如果能夠采用讓學生自己設計繪制電路圖項目或者制作出印制板實物的方式更能考核學生的能力。

4 結 論

教師授課要以電路板設計的基本流程為主線，由淺入深、循序漸進地介紹從電路原理圖設計到印制電路板設計的整個流程。注意調動學生學習興趣和能力培養，強化項目任務教學法，切實做到素質化教學。

參考文獻：

[1]黃松，蔡苗，黃力元.電子線路CAD-Protel軟件的應用與教改[J].成功（教育），2007（9）.

[2]陳冠玲，張衛綱，王素絹.項目教學法在“電氣CAD”課程教改中的應用[J].電氣電子教學學報，2012（3）.

[3]陳立德，閆瑞瑞.《電子CAD》課程項目化教學改革實踐[J].印制電路信息，2011（2）.