PCB電路設計課程教學初探

嚴均 周煌輝

摘 ?要：PCB電路設計是一門操作性與實踐性較強的課程，在傳統的教學模式下，學生理論知識與實踐操作的結合性較差，教學效果不理想。該文對高職院校PCB電路設計課程教學的現狀進行了分析，梳理了PCB電路設計教學中存在的一些主要問題，并在此基礎上，提出了PCB電路設計課程優化改革的思路，并對理論與實踐相結合的優化方法及項目教學法的應用進行了探討。

關鍵詞：PCB電路設計 ?教學方法 ?項目教學法 ?教學改革

中圖分類號：G642 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0102-03

Abstract：PCB circuit design is a highly operational and practical course， under the traditional teaching mode， the combination of students' theoretical knowledge and practical operation is poor， and the teaching effect is not ideal. This paper analyzes the present situation of PCB circuit design course teaching in higher vocational colleges， combs some main problems existing in PCB circuit design teaching， and on this basis， puts forward the idea of optimization reform of PCB circuit design course， and probes into the optimization method of combining theory and practice and the application of Project teaching method.

Key Words：PCB circuit design; Teaching methods; Project teaching method; Teaching reform

《PCB設計與制作》是高等職業院校電子信息類專業基礎課程，通過該課程的學習，可以使學生掌握印制電路板的基礎知識，熟練運用Altium Designer等軟件繪制原理圖并進行電路設計。該文基于當前高職院校PCB電路設計課程的現狀，就其課程教學優化改革進行探討，以期能夠為相關研究提供一些參考與借鑒。

1 ?高職院校PCB電路設計課程教學的現狀

PCB電路設計是一門操作性與實踐性較強的課程。在目前的高職院校PCB電路設計課程教學中，很多教師對于PCB電路設計課程教學的特點把握得并不是很準確，有些教師雖然明晰該門課程教學的特點，但在教學方法、教學形式上還沒有形成與之相配套、符合其特點的模式，這在很大程度上影響了該門課程的教學效果。

在教學實踐中，很多教師還是在沿用傳統的課程教學模式，即教師講，學生聽，教師示范操作，學生按部就班地進行演練。教學過程還是以教師為中心，學生的學習地位沒有得到充分的體現，學生的學習主動性、積極性較差，只是在被動地接受知識。PCB電路設計課程教學主要是讓學生掌握PCB基本的制圖技巧，以及如何使用Altium Designer軟件合理地設計原理圖[1]。但在教學過程中，很多學生只是機械地按照教師的講解進行操作，遇到問題缺乏獨立思考能力，教師對學生的考核也不全面，對學生解決實際問題的能力不夠重視，這使得很多學生在該門課程的學習上僅僅是掌握了軟件的操作技巧，只會按照課程內容機械式地重復整個操作流程，實際的設計能力并沒有達到人才培養的目標。雖然從總體上來說，高職院校學生的綜合能力與素質參差不齊，基礎較為薄弱，但從PCB電路設計課程的現狀來看，教學方法、教學模式沒有針對高職院校學生及該門課程的特點來進行適應性的調整創新，是導致教學效果不理想的重要方面。

2 ?PCB電路設計課程教學優化改革

高職院校人才培養的目標是適應社會需求，培養高素質、綜合能力強的應用型人才，其核心著重在學生能力的培養上。就PCB電路設計課程而言，傳統教學模式下培養出的學生往往適應工作崗位的能力較差，這與高職院校當前人才培養的目標也相差甚遠。因此，根據PCB電路設計課程的特點，結合高職院校學生的實際情況，進行課程教學的優化改革是十分必要的。

2.1 PCB電路設計課程優化改革的思路

首先來說，在教學理念上，必須要對傳統的教學觀念進行革新，摒棄以往教學中存在的簡單粗放式的“教、學、練”的以教師為主體的思想，樹立以學生為主體，以培養學生綜合能力為核心的教學理念，以此為基礎，對教學模式、教學方法進行優化革新。

其次，根據PCB電路設計課程的特點，深化理論與實踐改革，切實采用理論與實踐相結合的教學方式和指導性的教學模式，著重利用實踐培養學生對PCB電路設計的綜合應用能力，提高學生學習的主動性與積極性。

最后，設置典型案例，應用項目教學法，以任務驅動，使學生能夠體驗到PCB的實際設計過程與工作流程，提高學生的崗位工作能力、團隊協作能力以及獨立思考能力等[2]。

2.2 理論與實踐相結合的優化方法

很多教師都明白理論與實踐相結合的教學方法其教學效率是最高的，但在教學實踐中，如何真正做到理論與實踐相結合，卻不是一件容易的事。就PCB電路設計課程教學而言，傳統的教學組織形式，從某種程度而言，只是理論+實踐的教學形式，將理論與實踐相結合往往只體現在實踐部分，強調的是學生將理論應用到實踐中，而非在教學過程中實現理論與實踐相結合。在這種教學組織形式下，教師先系統地講解所需的各種知識和工具，然后再上機進行練習，學生在理論學習時只是機械地聽講、記憶，待到上機練習時能夠將教師所講解的知識應用到實踐操作中的少之又少，大多數學生也只是按教師的講解進行演練。基于此，優化理論與實踐相結合的方法，必須要在教學實踐中打破原有的教學模式，采用邊學邊練的形式，將教師講課、學生練習和教學輔導有機地結合在一起，切實做到讓學生掌握教師所講解的內容，掌握實際技能。在講課過程展示實際電子元器件，帶領學生繪制實際電子元器件的封裝形式，使學生充分理解電子元器件與其所對應的PCB封裝之間的關系，為PCB的繪制打下堅實的基礎[3]。

2.3 項目導向、任務驅動的教學方法

項目教學法是以真實的案例為依托，圍繞項目組織和開展教學，讓學生直接參與項目全過程的一種教學方法。項目教學法在職業教育發達的德國十分盛行，其側重項目完成的過程，在培養學生分析問題、解決問題的能力方面具有獨特的優勢，對培養學生獨立思考能力與創新能力也十分有益。PCB電路設計課程操作性、實踐性強，最終的學習目標是與企業的工作崗位要求實現對接。因此，項目教學法應用于PCB電路設計課程教學具有較強的適用性。

在具體的應用過程中，教師可以根據課程教學的要求與內容來設置“典型案例”，每個典型案例對應不同的核心技能，案例的選擇要遵循由簡單到復雜、由易到難，循序漸進的原則，充分考慮到高職院校學生的認知基礎。每個案例項目，可以分解為不同的任務，每個任務隱含不同的知識與技能，教師要引導學生對教學任務進行分析、討論，提出問題并設法解決問題。在完成任務的過程中，教師要以學生為中心，突出學生的學習主體地位，著力培養學生思考問題、解決問題的能力。在項目的選擇上，其來源可以通過校企合作單位，甄選其適用性強，已經完成的真實項目，結合企業對實際工作崗位的要求，可以使項目的選擇更具實踐性[4]。

以項目“單片機多功能開發測試板”的系統原理圖及電路板設計為例來說，該項目的總體目標是讓學生建立一個完整、實用的原理圖與PCB，了解和掌握PCB制作的全過程。該項目的任務要求是能夠獨立完成單片機最小功能的系統原理圖、PCB圖設計，知識目標是讓學生掌握智能系統的核心電路，初步掌握多層電路板的設計方法;技能目標則是能新建元件（庫）;能進行原理圖的設計;能完成原理圖檢查及網絡表生成;能掌握PCB封裝設計;能熟練進行PCB的布局與布線。在具體的項目教學中，可以將該項目拆分成若干子項目，如原理圖庫操作、原理圖設計、原理圖檢查及網絡表生成、PCB庫操作、PCB布局及布線。各子項目功能獨立;學生可以自主選擇子項目，以3～4人為一組進行團隊協作;項目選定后，可以分工合作來完成“單片機多功能開發測試板”的設計和制作;在各組項目完成后，實施以小組為單位的項目評價與答辯。

在考核方面，傳統的PCB設計課程采用閉卷考試的形式，這樣的考試形式，忽略了PCB設計課程的最終教學目的，容易使學生形成應付考試的心理。采用項目導向、任務驅動的教學模式，其考核可以采取開放式的形式，也就是以完成項目任務的形式來進行考核，學生可以完成自己想要完成的項目，也可以在教師所提供的項目中進行選擇，然后完成PCB的繪制，在PCB的繪制過程中，學生可以求助于教師、同學或者網絡，完成一個實際項目PCB的繪制工作。在PCB繪制完成后，再進行PCB的生產，然后進行調試。最后教師可以組織學生進行統一答辯，以最終的PCB調試結果作為考核標準[5]。

3 ?結語

項目教學法基于真實案例，以任務驅動的形式，為學生構建了一個真實的工作情境，使學生學到的知識技能可以應用于工作實踐，不僅能夠有效提高學生PCB電路設計的技能，對于學生的團隊協作能力、獨立工作能力以及解決問題能力等方面來說，具有十分重要的促進作用，契合了高職院校培養學生綜合素質與能力的教學目標與要求，是進行課程教學優化改革的有效途徑。

參考文獻

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[4] 周大鵬，何光普.項目導向任務驅動教學模式的探索和實踐——以《電子CAD》課程教學為例[J].樂山師范學院學報，2011，26（5）：122-125.

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Reference

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[4] Zhou Dapeng， He Guangpu. Exploration and Practice of Project-oriented Task-driven Teaching Model： Taking the Teaching of Electronic CAD as an Example [J]. Journal of Leshan Normal University，2011，26（5）：122-125.

[5] Lau Wenwei， Liu Jun.Application of Project-driven Teaching Method in the Teaching of Electronic CAD[J]. Vocational Education for Mechanical Industry，2011（3）： 33-35.