《電子電路CAD》課程實踐教學改革探討

丁男菊　居吉喬　秦逸平　張春艷

摘? 要：針對《電子電路CAD》課程內容偏重于工具軟件的操作弊端，進行課程內容的改革，在課程中加入了真實的器件、產品案例、PCB的布局布線規(guī)則、工藝規(guī)范等內容，創(chuàng)設完整的工作情境，了解PCB的整個設計過程，使學生掌握更加全面的職業(yè)技能及素養(yǎng)。

關鍵詞：電子電路CAD? 教學改革? PCB設計? 教學情境

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（c）-0138-02

1? 教學改革背景

《電子電路CAD》是高職電子信息技術類專業(yè)普遍開設的課程，課程主要培養(yǎng)學生運用專門軟件繪制印刷電路板的能力。原有的課程內容通常偏向于工具軟件操作;此外，采用傳統(tǒng)的知識點式的教學體系，傳授內容缺乏連貫性，學習的目的不明確;還有，教師授課講解的例題或學生練習的習題基本都不是真實的元器件或實際的電子產品，與實際脫節(jié)，不利于學生在后面學習或工作中積累素材。基于此，通過教學內容改革的實施，對授課內容從傳統(tǒng)教學中的軟件操作技能的訓練深入到印制電路板設計和制作等職業(yè)能力的培養(yǎng)。在課程內容中將企業(yè)實際研發(fā)項目、典型產品案例項目作為載體引入到教學過程中，基于工作過程構建教學過程（學習情境），恰當?shù)卦诟鹘虒W環(huán)節(jié)融入工藝規(guī)范、布局布線方法的內容，使學生掌握更加全面的職業(yè)技能及素養(yǎng)，為學生職業(yè)技能考證、后續(xù)課程、電子信息類的比賽、科技創(chuàng)新及工作奠定基礎、積累素材。

2? 教學改革主要措施

2.1 授課內容從傳統(tǒng)教學中的軟件操作技能的訓練深入到印制電路板設計和制作，加入工藝規(guī)范、布局布線方法等內容，形成先進合理、更符合職業(yè)崗位需求的課程內容體系

原先以軟件應用為主的課程內容擴充進工藝與規(guī)范、布局布線方法與技巧，具體授課內容如下。

（1）電子線路板輔助設計軟件的應用：原理圖繪制、PCB封裝制作、網絡表生成、PCB參數(shù)設置、手動布局與自動布局、手動布線與自動布線、設計檢查。

（2）工藝規(guī)范：原理圖規(guī)范、常規(guī)分立元器件的封裝規(guī)范、貼片分立元器件封裝規(guī)范、集成電路封裝規(guī)范、常用接口與板卡規(guī)范、熱設計要求、PCB可制造性要求、絲印要求、安規(guī)要求、外形尺寸要求、PCB板制作流程、PCB板制作工藝。

（3）布局、布線規(guī)則與方法：布局、布線原則、地線與電源線、線路電感、線間電容、去噪聲與抗干擾等。

課程的三部分內容合理融合，在學習情境的引導下，培養(yǎng)學生從外層的軟件應用開始，在布局、布線規(guī)則的規(guī)范下最后設計、制作出印制電路板的核心技能，形成滿足崗位需求的課程內容體系。

2.2 建立以項目為載體、工作過程為導向的“閉環(huán)式”學習情境

以印制電路板設計的培養(yǎng)為核心，在課程內容中關于印制電路板的部分將企業(yè)實際研發(fā)項目、典型產品案例項目作為載體引入到教學過程中，基于工作過程構建教學過程（學習情境），恰當?shù)卦诟鹘虒W環(huán)節(jié)融入標準、規(guī)范、質量體系的內容。創(chuàng)設學習情境為一個完整的工作過程，經歷了原理圖設計—PCB設計—PCB制作—實物裝配等幾個主要工作環(huán)節(jié)，與企業(yè)的PCB設計員實際所做的項目或工作完全一致，充分體現(xiàn)職業(yè)性。在PCB制作和實物裝配的環(huán)節(jié)中，學生會有一個對設計的PCB是否合理可靠的驗證的過程，這是一個“閉環(huán)式”的學習過程，改變以往“開環(huán)式”設計過程中對設計結果沒有有效反饋的不足，形成實踐中發(fā)現(xiàn)問題—實踐中思考問題—實踐中解決問題—實踐中提升知識的4步。為此可以更系統(tǒng)地培養(yǎng)學生的專業(yè)能力。

2.3 以真實的元器件與電路為對象，建設具有實際使用價值的圖庫

在授課過程中教師講解的范例或學生練習的習題的對象使用真實的元器件和電路。在制作元件封裝庫的內容中，加入軟件本身自帶元件庫中沒有但又非常常用的元器件為繪制對象，例如四角按鍵、液晶顯示器、微控制器等的封裝，建設自己常用元件封裝庫以備后用;在原理圖和印制板電路的設計中，加入常用電路或后續(xù)課程中用到的電路，例如直流穩(wěn)壓電源、顯示電路、鍵盤輸入電路、驅動電路等，這些電路可以為競賽、畢業(yè)設計、科技創(chuàng)新等做好準備。在課程開展過程中，既掌握了設計方法又積累了成果，在課程結束后已經建立起自己的常用圖庫，對以后的學習乃至工作都會有幫助。

3? 教學內容組織

以電子產品開發(fā)技術員以及開發(fā)助理員崗位完成電子產品硬件開發(fā)工作任務所需的能力要求作為課程內容選取的主要依據(jù)。根據(jù)完成電子產品硬件開發(fā)典型工作任務所需的知識、能力和素質要求進行教學內容的選取。

（1）課程內容安排從簡單到復雜，從基礎到核心。從簡單到復雜即設計的電路從簡單電路過渡到復雜電路。從基礎到核心即從基礎的軟件使用到核心能力印制電路板設計。使學生易于理解接受。

（2）以項目為載體、工作為導向的教學內容組織，選取了包括數(shù)字電路和模擬電路設計的多個載體，設計了多個學習情境（見表1）。

（3）軟件的操作、工藝規(guī)范、布局布線方法與項目載體結合，而不是分散的知識點，使學生學習目的更明確，知識點的運用融會貫通。

（4）在元器件封裝庫的設計中，選取了軟件自帶庫中沒有，但是又非常常用的器件作為對象，增加根據(jù)元器件實物及元器件數(shù)據(jù)手冊來繪制封裝的內容，使教學內容貼合實際的工作內容。

4? 教學改革成效

通過教學改革，提高了學生的學習興趣和學習效率。學生自己設計的板圖能在實訓室自己加工制作出產品，并自己調試完善，在制作產品的過程中體會到成就感，激發(fā)了學習興趣，提高了學習效率，還帶動了相鄰學科的學習，如電工電子技能操作訓練等。

在《電子電路CAD》課程中，從軟件應用為主的課程內容加入工藝規(guī)范、布局布線方法的內容，這些的內容又融合于以項目為載體、工作過程為導向的“閉環(huán)”式學習情境中，更全面地培養(yǎng)了學生專業(yè)能力的同時，又同步培養(yǎng)了學生的職業(yè)意識與素養(yǎng)。

參考文獻

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