電子線路CAD課程項目驅動教學探索與實踐

江西農業大學 劉日龍

為了有效提升學習效能，針對當前電子線路CAD課程教學中存在的教學過程單調等問題，探索了基于項目驅動的團隊協作教學模式。通過優化電子線路CAD課程教學內容，設計基礎性和綜合性項目，突顯課程的應用性和實踐性。項目驅動教學法顯著提高了學生的自主學習能力，同時也對其他相關專業課程教學提供了借鑒作用。

電子線路CAD課程是電子信息類學科重要的專業課，教學內容涉及面廣，應用性和實踐性要求都非常高。自計算機技術應用于高等教育領域以來，眾多學者在不斷探索可行的電子線路CAD課程教學理念和模式。

近年來，電子線路CAD課程教學改革研究持續深入，包括課堂教學、實驗教學等多個方面。陳曉平等對在多元需求下實施案例教學法進行了初步探索，吳小進等提出了主動式實驗教學方法。然而，這些研究大多是從教學內容自身出發，突出教師的主體性，對教學、實驗與考核等方面展開研究。本文研究基于項目驅動的教學模式，強調學生的主動參與和團隊協作，探索基于本科院校的電子線路CAD課程教學內容和實踐方法。

1 課程教學內容

電子線路CAD課程的主要目的是為了培養學生印制電路板設計能力，同時在實踐中提高學生的創新能力。主要教學內容包括：原理圖編輯器功能、原理圖繪制方法、印制電路板編輯器功能及印制電路板設計過程與操作技能方法。

電子線路CAD課程教學分為2個階段。第一階段為基本理論教學和實驗教學，總學時為40學時，其中理論教學24學時，實驗教學16學時。通過40學時講授，核心目標是要求學生掌握電路原理圖繪制和印制電路板設計。電路原理圖繪制主要包括元件庫添加、元器件查找編輯、層次電路設計、元器件制作等；印制電路板設計主要包括PCB板層規劃、PCB編輯器設置、PCB布局布線、元件封裝制作等。

第二階段是課程設計，學時為1周。在此階段，電子線路CAD課程的教學內容與單片機軟硬件知識點相結合，每2個學生分成一組，分別布置以51單片機最小系統為核心的設計項目，將電子線路CAD課程的所學內容融入其中。學生是項目實施的主體，教師作為項目實施的協調者，引導各組學生獨立完成從電路原理圖繪制、元件庫制作、PCB設計、元件封裝制作到電路板調試的完整開發過程，從而提高實踐動手能力。

總之，本課程的教學目標是使學生掌握電路原理圖繪制和印制電路板設計方法，依據實際需求能夠獨立完成一定復雜程度的多層PCB板設計，為學生將來就業打好工具軟件應用基礎。

2 課程教學現狀

電子線路CAD課程教學當前多采用傳統的理論與實驗相結合的教學模式，學生被動接受課堂知識，自主學習意愿較低。在目前的課程教學現狀中，還存在一些突出問題。

教材內容千篇一律。電子線路CAD教材很多，其中大多數都是依據CAD軟件菜單繪圖指令順序展開，較大篇幅介紹CAD軟件的各項菜單功能。教材中的一些CAD設計實例未能有機結合已有的模擬電子技術、數字電子技術等電路課程內容，與學生所學的電路理論知識聯系不夠緊密，易于造成理論與實踐脫節。

教學模式傳統。當前電子線路CAD課程教學基本采用傳統教學模式，即在課堂上進行理論知識講授，在實驗室里進行實驗教學。學生學習主觀能動性差，對整個PCB板設計流程不熟悉，學習內容與實際項目開發存在較大差異，簡單照搬課堂所學知識，不能很好融會貫通。

教學過程單調。在教學實踐過程中，多數是采用首先理論講授演示，然后上機操作的教學流程。由于學時分配難以做到理論和實驗教學同步進行，使得實驗教學不能貫穿于理論講授的全過程。教師課堂演示后學生再逐一操作，學生自我感覺較易，但上機操作時經常出錯，比如，在元件庫查找不到的元器件不會正確制作，一些分立元件的各種封裝用法很容易混淆等。

3 項目驅動教學探索

項目驅動教學法是建立在建構主義學習理論基礎上的新方法，是當前普遍采用的一種富有創意的教學理念。把項目驅動應用于電子線路CAD課程教學，以典型的工程項目為對象，強調學生的主動參與與團隊協作，把培養學生動手能力作為電子線路CAD課程教學的關鍵，是電子信息類應用型人才培養的一種可實現途徑。

項目驅動教學法實施時，根據教學目標，把課程內容分解為若干項目。學生根據自己的特長自行組建項目團隊，教師負責全部項目的組織協調、進展考核，并對各項目的最終結果進行全面考核。以各項目所要求的具體指標作為考核依據，對項目團隊、項目組成員、項目進度實行量化打分，結合項目的實施效果，從而給出每位學生的課程最終考核成績。

項目設計是保證教學取得良好效果的關鍵環節，項目設計有別于傳統的實踐教學，是將所講授知識模塊分成若干個具體項目，結合教學大綱，使得學生掌握所需知識要點。依據電子線路CAD課程教學內容和教學目標設計了8個項目，其中基礎性項目和綜合性項目各分配4個。4個基礎性項目分別為：電路原理圖設計、元器件設計、PCB設計、元件封裝設計。此外，4個綜合性項目分別為：8位競賽搶答器設計、節日彩燈控制器設計、十字路口交通燈設計、秒表計時器設計。

通過4個基礎性項目的學習，學生初步掌握了PCB板CAD設計基本流程及各環節知識點，綜合性項目是對前期的基礎性項目進一步拓展和應用。綜合性項目中的電路原理圖和PCB板為了滿足實際要求，可能需要經過多次修改，此時應根據具體情況做出相應調整。在8個項目實施過程中，有的元器件不符合設計要求，需要項目組成員設計元件，同時封裝也需要自行設計。總之，經過項目驅動教學，學生基本掌握了如何根據項目任務要求設計電路板，達到了課程教學目的和要求。

基于項目驅動的電子線路CAD課程教學，應關注項目分階段進展情況，通過對學生的考勤記錄、PPT匯報討論、報告展示等環節來考察項目組成員的參與度。采用過程性評價和結果性評價相結合的原則，注重項目實施過程的考核。考核方式可以結合項目組成員自評、小組互評和師評等三個方面。于是，把傳統的單一課本知識考核轉變為多維評價項目組成員的學習成績、團隊協作能力、交流溝通能力等，從而達到全方位考查學生綜合素質的目的，使學生的PCB設計能力及自主學習能力都得到較大提升。

結語：本文闡述了電子線路CAD課程教學主要內容和教學目標。針對本課程教學中存在的一些突出問題，探索了基于項目驅動的團隊協作教學模式。項目驅動教學模式以項目為載體，結果為導向，突出了學生的主動學習，強化了學生的主體地位，學生自主學習能力得到顯著提升。通過運用電子線路CAD相關理論知識來解決工程應用實例，切實提高了學習效能。