《電子CAD》課程教學(xué)中的一些探索

楊永剛

【摘要】本文在《電子CAD》課程教學(xué)中，采用基于工作過程行為導(dǎo)向的教學(xué)模式，選用思政元素較強(qiáng)的無線電測(cè)向機(jī)電路作為教學(xué)任務(wù)來進(jìn)行教學(xué)研究。在項(xiàng)目化教學(xué)中融入的《西游記》的取經(jīng)過關(guān)元素，使學(xué)生對(duì)復(fù)雜繁冗的Protel軟件體系能夠較快的理解、掌握。網(wǎng)課及線上資源的輔助，也能迅速提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和興趣。

【關(guān)鍵詞】工作過程;電子CAD;項(xiàng)目化教學(xué)

一、采用基于工作過程的教學(xué)模式

基于工作過程的教學(xué)模式是指學(xué)生為完成一項(xiàng)工作任務(wù)并獲得工作成果而進(jìn)行一個(gè)完整的工作程[1]，通過模擬工作過程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)模式。我們選用無線電測(cè)向機(jī)R3500D型電路的設(shè)計(jì)與裝配為教學(xué)任務(wù)來進(jìn)行教學(xué)任務(wù)。教學(xué)任務(wù)按工作過程可分為繪制電路原理圖、繪制元件符號(hào)庫、繪制元件封裝庫、繪制PCB電路板、無線電測(cè)向機(jī)的裝調(diào)與應(yīng)用五個(gè)教學(xué)項(xiàng)目。這個(gè)五個(gè)教學(xué)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)了電路從設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和應(yīng)用的五個(gè)工作程序，讓整個(gè)教學(xué)過程成為模擬真實(shí)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與裝調(diào)的工作過程中進(jìn)行。

二、項(xiàng)目化教學(xué)有助于學(xué)生更好的理解知識(shí)，掌握核心技能

教學(xué)內(nèi)容以工作任務(wù)為主線[2]，劃分成了5個(gè)項(xiàng)目。按項(xiàng)目化教學(xué)流程來制定教學(xué)計(jì)劃[3]：明確任務(wù)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、檢查評(píng)估、總結(jié)拓展五個(gè)步驟完成教學(xué)，且每個(gè)項(xiàng)目都有自己特殊的內(nèi)容和要求。

（1）繪制電路原理圖：在教學(xué)過程中，總結(jié)了繪制電路原理圖的基本步驟——四步繪制法：找元件，擺元件，連元件，修元件。教師采用多媒體教學(xué)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)演示采用系統(tǒng)自帶元器件符號(hào)庫來進(jìn)行無線電測(cè)向機(jī)R3500D型部分電路原理圖的繪制。通過教學(xué)實(shí)踐證明，這種類似模塊化的電路原理圖四步繪制法融入巧妙，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)情境下自然掌握電路原理圖的繪制方法和技巧

（2）繪制元件符號(hào)庫：展示無線電測(cè)向機(jī)R3500D型完整電路圖，讓學(xué)生嘗試?yán)L制。引出繪制元件符號(hào)庫的任務(wù)，完成電路元件符號(hào)庫參數(shù)表。表中最少應(yīng)該包括：元器件的名稱、封裝名稱、位置代號(hào)等參數(shù)均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB4728）。同樣總結(jié)了繪制電路元件符號(hào)庫的四步繪制法：設(shè)環(huán)境、放引腳、畫外形和改設(shè)置。

（3）繪制元件封裝庫

有了自建的元件符號(hào)庫，就必須要有對(duì)應(yīng)的封裝。在教學(xué)過程中首先講解元器件封裝知識(shí)并提供真實(shí)的PCB板來讓學(xué)生認(rèn)識(shí)封裝。學(xué)生對(duì)封裝的基本知識(shí)消化吸收后，帶領(lǐng)學(xué)生開展討論[4]：探究繪制元器件封裝的關(guān)鍵是什么和如何確定焊盤與焊盤之間的距離等問題。然后安排學(xué)生參考元器件封裝庫按照四步繪制法繪制元件封裝。

（4）繪制PCB電路板

首先系統(tǒng)講授PCB板層的概念——包括單層板、雙層板的基本概念以及頂層、底層等基本知識(shí)，并演示R3500D電路PCB板的繪制。然后安排R3500D電路PCB板任務(wù)，檢查和巡回指導(dǎo)，學(xué)生繪制完成后要提交PCB文件給任課教師，作為教學(xué)評(píng)價(jià)的主要依據(jù)。

（5）無線電測(cè)向機(jī)的裝調(diào)和應(yīng)用

在《電子CAD》課程教學(xué)過程中，增加了無線電測(cè)向機(jī)的裝配與調(diào)試的教學(xué)內(nèi)容：準(zhǔn)備R3500D的元器件實(shí)物套件，按照電子產(chǎn)品裝配的流程進(jìn)行操作。裝調(diào)完成后，組織學(xué)生開展無線電測(cè)向活動(dòng)，當(dāng)學(xué)生拿著親手安裝調(diào)試完成測(cè)向機(jī)，找到藏在校園草叢中的電臺(tái)，享受 “工作成果”的樂趣時(shí)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)部動(dòng)力。這個(gè)階段教師講述近代史中的無線電歷史，例如“永不消逝的電波”等紅色革命文化故事，巧妙融入思政元素。

三、教學(xué)過程中融入《西游記》元素

電子CAD課程教學(xué)采用的是Protel DXP 2004軟件，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，往往忽略正確建立項(xiàng)目工程的必要性：在繪制原理圖時(shí)忘記建項(xiàng)目，導(dǎo)致找不到自建庫的原理圖符號(hào)、在繪制PCB時(shí)不能翻板等諸多問題。我們將該軟件的項(xiàng)目文件、原理圖文件、原理圖庫文件、PCB文件和封裝庫文件與《西游記》的師徒四人對(duì)應(yīng)起來：

項(xiàng)目工程類似目標(biāo)索引文件，包含著其他幾個(gè)獨(dú)立文件，可以對(duì)應(yīng)著“西天取經(jīng)”這件事。

原理圖文件注重電路符號(hào)的正確連接，變換較多，只要連接正確、名稱無誤都能算完成，可以對(duì)應(yīng)著《西游記》中孫悟空。

原理圖庫文件主要是輔助原理圖，為原理圖中的電子元件符號(hào)提供庫的支撐，就像孫悟空打怪需要個(gè)幫手一樣，經(jīng)常找八戒幫忙，可以對(duì)應(yīng)著豬八戒這個(gè)角色。

PCB文件是生成PCB打樣文件，這個(gè)軟件的核心，也是電子CAD課程教學(xué)任務(wù)的最終目標(biāo)。對(duì)應(yīng)著取經(jīng)隊(duì)伍中的唐僧，PCB文件的完成與否與唐僧能否取到真經(jīng)是一致的。

元件的封裝庫文件是為PCB文件輔助，提供對(duì)應(yīng)元件的封裝，象征著沙和尚為唐僧挑著行李物品。

通過教學(xué)實(shí)踐，將復(fù)雜繁冗的軟件與學(xué)生們耳熟能詳?shù)摹段饔斡洝方Y(jié)合，甚至有些任務(wù)和有的劇情能夠匹配上，如剛開始為了快速入門只講原理圖對(duì)應(yīng)猴王出世，原理圖中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)著孫悟空的筋斗云，工程尺對(duì)應(yīng)著金箍棒等等。這種方法不僅增加了學(xué)習(xí)的趣味性，結(jié)合學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生能很容易的理解軟件的模式和流程，更快的進(jìn)入熟練強(qiáng)化訓(xùn)練過程中。

四、錄制微課，提供線上資源促進(jìn)了教學(xué)效率

除了面授課程的形式，我們嘗試創(chuàng)建了線上課堂：采用的“云班課”APP建立班課，并在班課上傳了大量的輔助性微課視頻、PPT和文檔。學(xué)生遇到問題時(shí)，不僅可以問老師、找同伴，還可以在網(wǎng)上找到相關(guān)資料，提高了學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力。我們同時(shí)布置對(duì)應(yīng)的任務(wù)，通過線上提交、網(wǎng)上批閱完成，大大提高了教學(xué)管理的效率。

把無線電測(cè)向機(jī)R3500D電路設(shè)計(jì)與裝配的工作過程看作為一個(gè)整體，學(xué)生通過完成整個(gè)“工作過程”，掌握專業(yè)知識(shí)并提高了設(shè)計(jì)、制作、安裝、調(diào)試電子產(chǎn)品等實(shí)踐技能，培養(yǎng)了學(xué)生的崗位關(guān)鍵能力，從思政角度也能升華學(xué)生的價(jià)值觀水平。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李國(guó)良.項(xiàng)目教學(xué)法在《電子CAD》課程中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)究，2019（23）：174-175.