面向PCB設計人才培養的電子線路CAD的教學研究

林明玉　王曉靜

摘要：針對面向PCB設計人才培養的電子線路CAD課程中存在的問題，文章從教學方法、教學內容進行分析，引入了項目式教學方法，提出了教學內容中理論教學與實踐教學權重的改進，取得了比較滿意的教學效果，激發了學生自我學習的主觀能動性，提高了學生實踐能力和職業技能，增加了就業競爭力。

關鍵詞：PCB；PADS；電子線路CAD；項目式教學

隨著電子技術和電子產品井噴式的快速發展，印刷電路板設計與制造的需求量也急劇增加。在這種背景下，PCB設計與制造形成了新的具有巨大潛力的產業。為此，電子類專業學生能力培養也應該緊跟時代的潮流，將PCB設計與制造的人才培養作為該課程的教學目標，故對電子線路CAD課程的教學改革也勢在必行。

1 教學背景

電子線路CAD課程作為本校電子信息工程、通信工程、電氣及其自動化等專業的專業課程，其教學的主要目的是讓學生可借助計算機輔助設計軟件（Altium Designer或Protel99SE），進行印刷電路板的原理圖繪制和PCB設計，培養學生的獨立動手能力和創新能力，為以后就業提供必要的專業職業技能。本院開設此課程已有多年，并配套有相應的電子技術基礎、電子工藝等實習實訓環節和上機實驗的實驗室，達到了電子線路CAD課程的教學條件。

電子線路CAD課程的主要內容為：（1）原理圖繪制。包括原理圖設計、原理圖元件設計等。（2）PCB設計。包括PCB元件庫封裝文件、元件封裝設計、PCB設計基礎和PCB自動設計與手動設計等。

2 存在的問題

電子線路CAD課程的教學方式通常是以教師講授為主，教師通過系統細致的理論知識講解，讓學生對此課程在知識結構上有了一定程度的了解，再以實驗結果是否為實驗要求為準，以此檢查學生對此課程的掌握程度。在此模式下，學生對PCB設計的整個系統流程沒有直觀理解。如果讓學生單獨設計印刷電路板，即使所涉及的元器件不是很多，大部分學生依舊有種無從下手的茫然。正是這種茫然，直接導致學生對PCB設計的興趣缺失，無法激發其對電子線路CAD課程學習的熱情和自我學習的主觀能動性。

隨著PCB技術的不斷發展，目前世界上許多大型PCB設計與制造企業用諸如Pads，Cadence等計算機輔助PCB設計軟件，可以設計多層、高速PCB電路板，滿足現今中高端印刷電路板設計的需求，從而實現了印刷電路板設計與制造的軟件升級。而目前，電子線路CAD課程在教學上主要講授Protel99SE，Altium Designer等計算機輔助PCB設計軟件，進行單面板或雙面低速PCB設計，這些教學內容不足以讓學生在進入相關企業后直接進入到PCB設計與制造的第一線。學生在進入PCB設計與制造第一線前，要重新培訓和學習相應的計算機輔助PCB設計軟件，如Pads，Cadence等，無疑增加了學生的就業成本。

為此，需要對電子線路CAD課程的教學內容進行調整和改革，提高電子類專業學生的職業技能，提升其就業競爭力。

3 采取的措施

針對電子線路CAD課程教學問題，筆者在課程教學方法和教學內容上進行了改進，具體如下。

3.1 教學方法的改進

電子線路CAD課程原本是以教師為中心、以講授為主的傳統教學方法，現調整為以學生為中心的項目式教學方法。項目式教學法是在教師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價都由學生自己負責，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。這種以學生為主體、教師為引導、注重理論與實踐相結合的教學方法，讓師生共同完成項目，共同進步，讓學生對電子線路CAD課程要求掌握的知識點有了深刻的理解，極大地提高了學生學習PCB設計的興趣，加強學生自我提高職業技能的意識，豐富了學生的就業準備。

3.2 教學內容的改進

對于電子線路CAD課程而言，理論是基礎，實踐才是根本。為此，改進課程的教學內容也是大勢所趨。在此，筆者將該課程教學內容的理論教學和實踐教學的權重進行調整，同時改進實踐教學，由原本的驗證性實踐改為驗證性實踐和綜合性實踐，加強學生實踐環節。在實踐教學環節里，驗證性實驗主要加強學生對本課程基本知識的掌握，綜合性實驗則提高知識綜合處理能力和開發學生發散思維。其課程教學內容改革具體權重分配變化如圖1所示。

PADS軟件是Mentor Graphics公司的電路原理圖和PCB設計工具軟件，作為業界主流的PCB設計平臺，以其強大的交互式布局布線功能和易學易用等特點，在消費電子、半導體、通信、醫療電子等當前最活躍的工業領域得到廣泛的應用。為此，為迎合PCB設計與制造的發展趨勢，筆者將PADS9.5引入到電子線路CAD中，取代以前的AltiumDesigner軟件。

4 教學成果

通過對電子線路CAD課程教學方法和教學內容的改進，開展以學生為中心的項目式教學，大部分學生基本掌握了用PADS軟件來繪制原理圖和PCB設計，并能簡單設計印刷電路板，熟悉了印刷電路板的整個工藝流程。在此學習過程中，學生動手能力有了明顯的增強，自我學習的主觀能動性得到激發，學習興趣大幅度提高，甚至有部分學生在畢業前就選擇PCB設計作為將來從事的行業，更有甚者，為進一步加強自己的PCB設計的職業技能，專門去參加校外硬件工程師的培訓。

總之，通過電子線路CAD課程教學的改進，學生在該課程學習結束后，基本能夠直接進入PCB設計與制造的第一線，將學校所學知識直接與企業需求掛鉤，在如今的就業大潮中具有就業競爭力，達到了PCB人才培養的目標，這也是目前學校培養應用型技術人才值得借鑒的方向。

5 結語

本文通過對面向PCB設計人才培養的電子線路CAD課程中存在的問題進行分析，從教學方法、教學內容上進行改進，激發了學生自我學習的主觀能動性，提高了學生的實踐能力和職業技能，增加了就業競爭力。