新工科背景下《電子電路CAD》課程改革與實(shí)踐

蔡長安

（鹽城師范學(xué)院信息工程學(xué)院，鹽城224002）

0 引言

《電子電路CAD》是電子信息類的一門技能實(shí)踐類課程，該課程主要使學(xué)生熟悉Protel 等軟件的運(yùn)行環(huán)境及基本操作方法、原理圖繪制方法、原理圖元件庫的編輯方法、印制板的繪制方法、印制板圖庫的編輯了解印制板設(shè)計(jì)的一般規(guī)則和方法，利用本課程所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，能正確處理電路設(shè)計(jì)中的布局、布線、抗干擾、散熱、裝配等，以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過電子電路CAD 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生熟悉從原理圖到PCB 圖制作的一系列過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解、掌握。

1 《電子電路CAD》課程現(xiàn)狀

（1）教學(xué)方式單一[1]。很多都是采用先講軟件的界面設(shè)計(jì)和一些操作方法，然后講解電路的原理，再讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后完成相應(yīng)的電路原理圖和PCB 圖。但這種方法，學(xué)生只能完成一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏實(shí)際應(yīng)用電路的價(jià)值，學(xué)生的主動(dòng)性和積極性很難發(fā)揮[2]。

（2）考核方式不完善。有些考核還采用試卷筆試的考核方式。由于《電子電路CAD》課程是一門以實(shí)踐性為主的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，采用筆試的方式無法考察學(xué)生的實(shí)踐能力。

（3）傳授的內(nèi)容缺泛連貫性，目的不明確。

2 《電子電路CAD》課程改革實(shí)踐

根據(jù)新工科建設(shè)的要求，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行的改革。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的《電子電路CAD》教學(xué)現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了應(yīng)用型高校的《電子電路CAD》教學(xué)內(nèi)容。其安排見表1，教學(xué)內(nèi)容由8 個(gè)教學(xué)模塊組成，第一部分是電子電路CAD 設(shè)計(jì)概述，主要介紹電子電路CAD 概念、設(shè)計(jì)流程及軟件的安裝等，2 課時(shí)；第二個(gè)主題電原理圖的編輯，主要介紹原理圖的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)技巧，理論4 課時(shí)，實(shí)驗(yàn)4 課時(shí)；第三個(gè)主題是層次電路原理圖的編輯，主要介紹如何建立層次電路原理圖建立、自上而下和自下而上編輯層次電路，理論2 課時(shí)，實(shí)驗(yàn)2 課；第三個(gè)主題是電路仿真測試，主要介紹常見仿真方式和應(yīng)用，理論2 課時(shí)，實(shí)驗(yàn)4 課；第四個(gè)主題PCB 元器件封裝的制作，主要介紹PCB 元器件封裝的制作，講授2課時(shí)，實(shí)驗(yàn)2 課時(shí)；第五個(gè)主題是PCB 電路圖的設(shè)計(jì)，主要介紹印刷電路板的環(huán)境介紹，PCB 元器件封裝的制作、PCB 電路板的設(shè)計(jì)，4 課時(shí)理論，4 課時(shí)實(shí)驗(yàn)；第六個(gè)主題是電子電路綜合設(shè)計(jì)，主要是要求學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)踐操作，完成電動(dòng)車報(bào)警器遙控板項(xiàng)目的原理圖到PCB 圖的制作，并安裝焊接調(diào)試成功。整個(gè)教學(xué)內(nèi)容由簡單到復(fù)雜，到基礎(chǔ)到復(fù)雜，從簡單的軟件使用到實(shí)際工程應(yīng)用中的印制電路板的設(shè)計(jì)，使學(xué)生逐步接受。以項(xiàng)目為載體，緊跟實(shí)際工程，為今后到企業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1《電子電路CAD》教學(xué)內(nèi)容安排

2.2 教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

電子電路ACD 教學(xué)采用小班授課，采取以“學(xué)生為中心”，基于工程的課程改革。

（1）案例教學(xué)法[3]。在進(jìn)行《電子電路CAD》課教學(xué)時(shí)，增加應(yīng)用案例的教學(xué)。案例選取最小單片機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行電原理圖的編輯、仿真測試、PCB 元器件件封裝的制作、PCB 圖的制作等。對(duì)案例中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。案例教學(xué)使學(xué)生容易掌握相關(guān)的電子電路CAD 技術(shù)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力[4]。

（2）問題導(dǎo)向教學(xué)。教學(xué)中的一些比較小的問題，如電氣檢查、創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表、沒有元件符號(hào)圖等，可通過引導(dǎo)、提問的方法進(jìn)行講解，讓學(xué)生進(jìn)行思考，做到邊講邊練，及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)中的問題。

（3）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。最后通過電動(dòng)車報(bào)警器遙控板大的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，要求學(xué)生熟悉從原理圖到印制板的設(shè)計(jì)，并手工制作印制板，焊接安裝調(diào)試好的全過程。電子電路綜合設(shè)計(jì)采用分組的進(jìn)行上，，每組的人數(shù)為2-3 人，自由組合，學(xué)生每組自己選組長一名，組長負(fù)責(zé)整個(gè)電子電路綜合設(shè)計(jì)的任務(wù)安排和討論交流。老師負(fù)責(zé)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的難點(diǎn)加以指導(dǎo)和引導(dǎo)，使每組項(xiàng)目能順利開展。通過這種教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)體協(xié)作能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

2.3 教學(xué)模式

（1）邊講邊練教學(xué)模式。《電子電路CAD》是一門專業(yè)技能課，以實(shí)踐操作為主，我們?cè)诮虒W(xué)中，采用邊講邊練的教學(xué)模式，運(yùn)用極域教學(xué)系統(tǒng)，把操作過程完整的呈現(xiàn)到每個(gè)學(xué)生面前，教師上課主要講解一些重點(diǎn)和難點(diǎn)，然后給出任務(wù)，學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。這種教學(xué)方法重點(diǎn)在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和思考能力[4]。

（2）以“學(xué)生為中心”教學(xué)模式[5]。以前的教學(xué)都是老師一直在講授，學(xué)生被動(dòng)的接受，教學(xué)效果比較差。該課程是以實(shí)踐為主的課程，從軟件的使用到手工制作電路板，都需要學(xué)生去動(dòng)手操作，我們就需要打破以前的“以教師為中心”的教學(xué)模式，采用以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，注重學(xué)生主觀能動(dòng)性發(fā)揮。采用項(xiàng)目教學(xué)，突出學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐與研究活動(dòng)融合。把項(xiàng)目分成幾個(gè)子項(xiàng)目，由簡單到復(fù)雜，逐步跟進(jìn)的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力。

2.4 考核方式

《電子電路CAD》是一門以實(shí)踐性為主的課程，不能采用死記硬背的方式去進(jìn)行考核。課程的考核主要有以下幾個(gè)方面：①平時(shí)成績考核。學(xué)生的課堂表現(xiàn)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、學(xué)習(xí)態(tài)度等是平時(shí)考核的主要內(nèi)容，占總成績的30%；②實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生實(shí)驗(yàn)做完后，完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總成績的10%；③利用一個(gè)月的時(shí)間讓學(xué)生去完成制作從原理圖到PCB 圖的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行制作，同時(shí)完成相應(yīng)的文檔，這樣既考核了理論又考核了實(shí)踐，最后根據(jù)完成情況綜合給出成績，這個(gè)成績占總成績的60%。

3 結(jié)語

針對(duì)《電子電路CAD》教學(xué)中存在的問題，從“以學(xué)生為中心”的工程教育理念出發(fā)，改變教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核方式，學(xué)生通過主動(dòng)的制作原理圖到PCB 圖的一系列過程，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、創(chuàng)新能力。《電子電路CAD》課程如何教學(xué)，需要各位教師在實(shí)踐中不斷探索、不斷創(chuàng)新，以達(dá)到培養(yǎng)工程技術(shù)人才的目的。