應用型高校“電子線路CAD”課程教學探討

羅 歡，周永明，文昊翔，楊森泉

（韶關學院 物理與機電工程學院，廣東 韶關512005）

應用型高校培養的是具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才。“電子線路CAD”主要是使用計算機來完成整個電子線路的設計過程，課程開設在大一的第二學期，共36個學時，學生在修這門課程之前已經完成“電子工藝”這門課程的學習，掌握了常用電子元器識別、安裝以及電路板的制作、焊接等基本技能。“電子線路CAD”主要包括電原理圖的設計、電路功能仿真以及電路板的設計等。該課程是高校電子類專業中一門必修基礎課程，注重培養學生的工程實踐能力，主要包括兩個部分：電路原理圖的設計與印刷電路板PCB的設計［1］。傳統的教學方法更多是以理論為主，實踐為輔，枯燥的理論講解會使學生對這門課程學習的積極性不高。為了提高課程的教學效果，培養更適應社會的應用型人才，各高校紛紛對這門課程進行教學改革，筆者從事“電子線路CAD”教學工作多年，在教學過程中發現該課程一些不足之處，并對課程教學內容、方法和考核內容、方法進行探討，總結出一些教學經驗。

一、課程現狀

韶關學院電子系很早就對電子信息科學與技術專業的學生開設了“電子線路CAD”這門課程，也自編了一些內部的實訓講義，走在了廣東省地方高校的前列。隨著時間的推移，該課程在教學過程中也暴露出一些弊端，主要體現在幾個方面。

（1）教學模式單一，課堂講述枯燥乏味［2］。 以往這門課程的教學，通常是教師在課室講述、演示和操作，占用了課堂大多數時間，大部分同學因為枯燥的理論講解，缺乏實際的操作，導致學習積極性不高，沒有掌握實際的電路板PCB的制作過程，偏離了在教學中學生應占主導地位這一原則，不能完全達到課程的教學效果。

（2）不重視學生動手能力和實踐能力的培養，重理論輕實踐。我國目前大多數高校的教學課程是以理論為主。在整個課程的安排和設計中，大多由理論主導，實踐只占很小的一部分，這不符合學校以培養應用型人才為主的教育方針［3］。以韶關學院為例，“電子線路CAD”這門課程一共36課時，其中24課時為理論課，12課時為實踐課。對“電子線路CAD”課程來說，學生的實踐操作是非常重要的，學生只有通過一步一步繪制原理圖、PCB元件庫、PCB電路圖，親手制成自己設計的電路板，才算是真正掌握這門課程。但實際上，理論教學與實踐教學之間還是存在很大比例的不平衡，偏離了課程的教學目的，不能突出學校培養高素質應用型人才的目標，與現階段社會人才需求不相適應。

（3）考核機制不完善，難以激發學生學習積極性。目前，學校的師資力量尚有不足，許多一線教師既要承擔繁重的課程教學任務，還要承擔科研任務，同時部分教師本身缺乏實踐動手能力，使得部分教師對該課程只是照本宣科，課程考核只做理論考察，對實踐操作不做要求，缺乏有效的評價標準和評價體系，導致學生學習積極性不高，只將其當成理論課學習。

二、教學內容與方法設計

（一）教學內容設計

針對傳統“電子線路CAD”課程教學中的一些弊端，結合學校培養高素質應用型人才的目標，以及學生的實際情況，筆者設計了“電子線路CAD”課程教學內容，教學安排，見表1。教學內容由6個教學主題組成，第1個主題是電子線路CAD的概述，介紹線路設計的基本流程、常用電子線路設計輔助軟件以及protel軟件的安裝和基本操作，2個學時；第2個主題是電路原理圖的繪制，主要介紹原理圖設計環境介紹、原理圖設計與原理圖設計實驗，理論2學時，實驗2學時，共4學時；第3個主題是電路原理圖庫設計，主要介紹原理圖元件庫的編輯與元件庫的制作實驗，理論2學時，實驗2學時，共4學時；第4個主題是PCB元器件封裝的制作，主要介紹PCB元器件封裝的制作與PCB元器件封裝設計實驗，理論2學時，實驗2學時，共4學時；第5個主題是PCB電路板圖設計，主要為印刷電路板圖的開發環境介紹、PCB電路板圖設計與印刷電路板圖設計實驗，理論4學時，實驗4學時，共8學時；最后是電子線路綜合設計，14學時實訓，要求學生自己設計、繪制出四位加法器的原理圖、原理圖庫、PCB庫、PCB電路圖，并結合之前學習的“電子工藝”課程知識，制作并實現四位加法器板圖、手工制作PCB、焊接調試最終實現功能。

表1 “電子線路CAD”教學內容安排

（二）教學方法設計

1.興趣激發教學。在教學過程中要以學生為本，注重激發學生的學習興趣。“電子線路CAD”課程的教學目的是培養學生硬件電路圖的設計與制作能力，調動學生自主設計的主動性，提高學生的學習積極性［4］。只有學生親自參與了整個硬件電路的設計與制作的全過程，才能更深刻地理解和掌握硬件電路的設計，提高自身的實踐操作能力與專業知識。在教學過程中可通過提問日常生活中與課程相關的一些問題，如音箱是如何放大聲音信號的，交通信號燈如何變化等問題，引起學生的興趣，激發學生的求知欲。

2.案例分析教學。在教學過程中，應多采用案例教學法，引入相關的教學實例，如以穩壓直流電源電路為例對電路原理圖的繪制、原理圖元件庫的編輯、PCB元器件封裝的制作、PCB電路板圖設計4個部分進行講解，每次講述完理論后馬上進入實驗［5］。每次實驗課前15分鐘左右講解關鍵要點，注意問題，學生同步跟隨，之后學生按照實驗講義進行實際操作，完成相應實驗內容。教師通過巡視，發現普遍性的問題，統一解決，還可向學生展示廠家生成的成品電路板實物，并對學生講解該電路板的制作、焊接過程，展示其功能，讓學生掌握知識的實際運用，這對提升學生學習的積極性具有很大的促進作用。

3.問題導向教學。在教學過程中需針對一些常見的小問題，如系統中沒有的元件符號圖、封裝圖的快速制作內容、如何快速檢查與發現錯誤（原理圖與PCB圖）等，可通過提問、引導等方法進行講解，利用實驗室資源，讓學生多想多練，邊講邊練，及時處理實驗中出現的共性問題。

4.任務驅動教學。通過一個大作業，要求學生從電路圖的繪制一直到電路板的制作，完全獨立設計出四位加法器電路板。學生在實訓過程中從頭到尾進行一次印刷電路板圖的設計，在此過程中可學到專業知識，掌握電路板設計的流程與技巧，這比照本宣科的學習更為有效［6］。通過這種教學方式，可以增強學生的參與感，提高學生學習的積極性，激發學生自主學習的興趣，學生在完成四位加法器電路板的過程中，也培養了自身分析問題與解決問題的能力。

三、考核內容與方法設計

（一）考核內容設計

建立完善考核機制是保證“電子線路CAD”課程教學質量的關鍵因素。“電子線路CAD”不同于一般的課程，該課程的關鍵是培養學生的實踐操作能力，不能采用一般理論課程的理論考察為主的考核方式，要將考核機制與學生掌握程度有機地結合起來［7］。在教學過程中，不僅要考察學生相關知識的掌握，還要重視學生的實踐操作能力，根據學生理論知識和實踐操作掌握程度，不斷調整教學內容與方法，充分挖掘學生的學習潛力。筆者在這里提出一種考核方法：考核主要以知識、態度、素養、技能等4個內容為主，考核成績采用過程考核和結果考核的方式，各占50%，課程考核機制，見表2。

表2 課程考核機制

平時成績中，學習態度作為課程評價的首要因素，以任課教師的要求為主要依據。衡量的指標主要有：遵守紀律、服從指揮的表現；吃苦耐勞、積極進取的精神；團結協作、與人溝通能力等。知識考核可以根據實驗操作中各教學主題設置的隨堂小測試，對學生完成質量、速度與問題回答的準確性進行評分，納入平時成績。再加上對課后作業完成情況的檢查，這些都可反映出學生對課程知識點的掌握程度。在實際作品設計考核中，將設計素養和技能考核作為關鍵因素，根據學生實際制作的電路板的排版是否科學、美觀，電路板功能是否全部實現等作為考核的最終評價。根據課程的培養目標，完善考核機制，可以了解學生相關知識與技能的掌握程度，以更好地達到培養高素質應用型人才的目標。

（二）考核方法設計

在考核過程中，不應只注重結果考核而忽略過程考核，過程考核同樣重要。過程考核主要包括對學生學習態度和課程知識點掌握的考核。學生學習態度主要根據教師在授課過程中對學生聽課狀態、回答問題情況與學生在實驗、實訓過程中認真程度得出，這部分占總分的20%；知識考核主要根據學生的隨堂小測試、作業完成情況得出，主要考察學生對課程學習過程中相關知識點的掌握情況，這部分占總分的30%。

結果考核主要根據學生實驗報告書與綜合設計的作品來確定，將實驗報告書是否規范，圖表是否準確，語言是否通順作為考核標準，占總分的20%；將綜合設計作品功能是否實現，電路板布局是否美觀，布線是否規范作為考核標準，通過學生測試，教師評審的方式進行評分，占總分的30%；這樣的考核兼顧了過程考核與結果考核。完善考核機制，可以更好地判定學生對課程知識的掌握程度，提高學生學習的積極性。

“電子線路CAD”傳統考核機制過多偏重理論的考核，忽略了對實際操作的考核，部分教師自身缺乏實踐動手能力，導致課程缺乏行之有效的評價標準與評價體系。為解決這個問題，可利用假期讓教師到企業鍛煉，提升教師的實踐動手能力與專業素質，學以致用。同時制定、建立完善考核機制，根據實際教學過程中學生理論知識和實踐操作掌握程度，不斷調整教學內容，完善考核評價機制。

四、結語

通過對“電子線路CAD”課程教學模式進行改革、改進教學內容以及完善考核機制，可以激發學生學習的積極性，培養學生發現問題，解決問題的能力。與傳統的教學方法相比，教學效果明顯提高［8］。通過對該課程教學改革問題的探討，促進教師不斷進行教學反思，優化教學設計，制定出更加符合當今社會發展需要的教學方案，為社會培養出高素質的應用型人才。