無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校自動化工程系 俞亞平

1.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，使印制電路日趨精密和復(fù)雜，傳統(tǒng)的手工設(shè)計和制作印制電路板的方法難以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。隨著計算機(jī)技術(shù)的普及，人們對計算機(jī)輔助設(shè)計的需求也在不斷提高。電子CAD技術(shù)在工程學(xué)科領(lǐng)域中顯得尤為重要。

在電子領(lǐng)域中廣為流行的Protel99SE軟件，正迅速而深刻地影響著人們從事設(shè)計和繪圖的基本方式。在這種情況下，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型技能人才為目的的高職院校電子專業(yè)都開設(shè)了“電子CAD”課程。對于這樣一個繪圖軟件和電子元器件標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的綜合性課程，具有基礎(chǔ)性、多樣性、靈活性和實(shí)踐性等特點(diǎn)。由于其多樣化，以及工程實(shí)踐聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，如果沒有一個合理的授課結(jié)構(gòu)，學(xué)生會認(rèn)為課程內(nèi)容零散，學(xué)生容易感覺到雜亂無序，導(dǎo)致學(xué)生對課程不能產(chǎn)生興趣。結(jié)合近幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，該課程教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)高職院校電子工程專業(yè)的特色，使學(xué)生在較短的時間內(nèi)熟練掌握與專業(yè)相關(guān)的印制電路板繪制方法，具有較強(qiáng)的崗位實(shí)踐操作技能，能夠滿足不同就業(yè)崗位的設(shè)計要求，提高就業(yè)能力，提升就業(yè)質(zhì)量。高職院校《電子CAD》課程教學(xué)必須采取了積極的措施，探索教學(xué)效果良好的教學(xué)方法。

2.優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，合理組織教學(xué)內(nèi)容

“電子CAD”課程把電子技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)、電子專業(yè)知識體系和Protel99SE軟件技術(shù)緊密結(jié)合，由于教學(xué)內(nèi)容零散、與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密、教學(xué)難度較大。授課結(jié)構(gòu)是保證課堂教學(xué)好壞的一個重要條件，講課內(nèi)容根據(jù)所教課程的目的、要求，通過深入分析和精心組織，將零散的內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，從而使授課結(jié)構(gòu)條例清楚，有系統(tǒng)性和邏輯性?！半娮覥AD”課程具體的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)由如下幾部分構(gòu)成：

2.1 電子CAD-Protel99SE的設(shè)計基礎(chǔ)

Protel99SE軟件在Windows操作系統(tǒng)下功能強(qiáng)大，在繪制原理圖、PCB自動布線等方面功能完備。提供了功能強(qiáng)大的電路仿真器，使電路設(shè)計可以完成從原理圖到最終印制電路板設(shè)計的所有工作，軟件設(shè)計按照這樣的流程進(jìn)行，依次為工作環(huán)境設(shè)計和頁面設(shè)置，載入元件庫，在圖紙適當(dāng)?shù)奈恢梅胖迷胖秒娫捶柡徒拥胤?，放置連接導(dǎo)線，放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，放置文字說明，檢查電路圖并做相應(yīng)的調(diào)整。較為專業(yè)的是PCB，所謂PCB（Printed Circuit board）就是印制電路板，簡稱電路板，是電子工業(yè)的重要部件之一。幾乎每種電子設(shè)備，小到電子手表、計算器、大到計算機(jī)、通信電子設(shè)備、軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元器件，為了使各個元件之間的電氣互連，都要使用印制電路板。目前印制電路板的品種已從單面板發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板，結(jié)構(gòu)和質(zhì)量也已經(jīng)發(fā)展到超高密度、微型化和高可靠性程度；新的設(shè)計方法、設(shè)計用品和制板材料、制板工藝不斷涌現(xiàn)。由于內(nèi)容比較零散，可以將軟件應(yīng)用這塊內(nèi)容劃分為六個部分：Protel99SE的工作環(huán)境、原理圖（Schematic）編輯、原理圖元件的制作、印刷電路板（PCB）編輯、印制線路板元件封裝的制作、執(zhí)行電路仿真（simIllation）等工作。

2.2 電子CAD應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

給學(xué)生提供在電裝實(shí)習(xí)中裝配的工件，要求根據(jù)實(shí)物電路，繪制印制線路板，并進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，對電路進(jìn)行仿真實(shí)驗，與以前的實(shí)測數(shù)據(jù)比較，充分體現(xiàn)電子CAD在實(shí)際設(shè)計中的優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)例學(xué)生能鞏固原理圖繪制，PCB制作過程和操作技巧，初步嘗試電子CAD技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。這部分內(nèi)容是本課程的升華。

從上述“電子CAD”課程的教學(xué)內(nèi)容的組織安排上可以看出，內(nèi)容充實(shí)，結(jié)構(gòu)緊湊，注重實(shí)踐，理論聯(lián)系實(shí)際是本課程的特色，為取得好的教學(xué)效果打下良好的基礎(chǔ)。

3.教學(xué)方法

教學(xué)方法是保證教學(xué)質(zhì)量的一個十分重要的因素，“電子CAD”課程的教學(xué)不同于一般理論課的教學(xué)，它具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。教師如果按照常規(guī)方式照本宣科，很難收到良好的教學(xué)效果，我們在“電子CAD”課程的教學(xué)改革中有針對性的采取了有效措施。

3.1 采用項目教學(xué)法，分解知識點(diǎn)

項目任務(wù)的明確對于今后的學(xué)習(xí)與任務(wù)的最終完成起著至關(guān)重要的作用。課堂教學(xué)中，教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度提出項目實(shí)例，把所要學(xué)習(xí)的知識巧妙地隱含在一個個項目當(dāng)中，使學(xué)生在完成項目的過程中達(dá)到理解學(xué)科知識、掌握技能的目的。設(shè)計精巧的“項目實(shí)例”能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲望，在融洽與和諧的情境中獲得良好的教學(xué)效果。項目的提出應(yīng)由老師在課程教學(xué)前做出周密的規(guī)劃，采用先易后難，先簡后繁的原則來設(shè)置具體的項目實(shí)例。

在電子CAD教學(xué)中，先對protel99SE軟件做簡要的介紹，之后在課程教學(xué)前期要學(xué)生完成一個放大電路印制線路板開發(fā)的項目；中期完成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路的線路印制板的開發(fā)項目和電壓檢測與顯示電路印制板；最后讓學(xué)生完成電裝工件電壓檢測控制電路印制板制作項目。在完成了這4個項目之后，本課程的教學(xué)目標(biāo)也就達(dá)到了。在第一個項目放大電路印制線路板開發(fā)項目中，學(xué)生可掌握protel99SE軟件的初步使用，PCB線路板開發(fā)的流程，熟悉各種窗口的功能；在第二個和第三個項目教學(xué)中，除了強(qiáng)化前面所學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)，還將元件封裝的創(chuàng)建、設(shè)計規(guī)則的使用、各種PCB報表的生成以及電路仿真等知識點(diǎn)進(jìn)行深入講解；在最后一個電壓檢測控制電路印制板制作項目教學(xué)中，完全以實(shí)際項目開發(fā)的過程來開展教學(xué)，給出電路原理圖，和外圍尺寸，電氣參數(shù)的要求，讓學(xué)生獨(dú)立完成PCB線路板的布線，最后分組做出樣板。通過這一階段的教學(xué)，使學(xué)生能感受的PCB項目開發(fā)的真實(shí)過程，為以后從事相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)。

3.2 protel99SE軟件教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)

“電子CAD”課程中protel99SE軟件是作為工具應(yīng)用于電子技術(shù)中，專門用來學(xué)習(xí)protel99SE軟件操作的教學(xué)學(xué)時數(shù)占課程總學(xué)時數(shù)的25%，因此，對protel99SE軟件的學(xué)習(xí)要求學(xué)生以自主學(xué)習(xí)的方式完成。學(xué)生通過教師的引導(dǎo)，掌握自主學(xué)習(xí)的基本方法，感知自主學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)和樂趣，這個部分主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)上。通過自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)完成項目是項目教學(xué)法的重點(diǎn)，問題提出并設(shè)計好了執(zhí)行的過程后，學(xué)生就需要通過各種途徑、各種方法、各種手段去完成項目任務(wù)。學(xué)生必須主動地參與到整個學(xué)習(xí)過程中，通過自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)來遷移舊知識，構(gòu)建新知識，從而完成一個個的任務(wù)。以電壓檢測控制電路印制板制作項目為例，針對原理圖元件的導(dǎo)入、編輯與元器件的新建，涉及多種對象的認(rèn)識、理解與操作；對于報表的生成與修改，涉及控件與報表的知識；PCB圖設(shè)計中涉及到對電路板物理特性的規(guī)劃，元件布局涉及到電子元器件之間的相互干擾，元件封裝涉及到對電子元件外圍尺寸到考慮等等的知識內(nèi)容。除了這些操作性知識外，還有其它的很多操作和要考慮的問題，需要學(xué)生去處理、解決。對于這些問題的分析與解決，學(xué)生可以先查閱有關(guān)的教材、資料，在上機(jī)實(shí)踐中，逐步地理解、模仿、改造，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；然后鼓勵大家共享資料，相互討論、交流，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)；遇到困難時，還可以有教師的指導(dǎo)與幫助，比如老師可以提供一些類似問題的解決方案等，以利于項目的完成。

在電子CAD課程的教學(xué)中，通過自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)，學(xué)習(xí)主動性大大提高了，使教學(xué)效率和教學(xué)效果都有明顯的提高。

4.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

在“電子CAD”課程的教學(xué)中，要融入先進(jìn)的設(shè)計方法，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，重視對學(xué)生綜合能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，增加“電子CAD”教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐環(huán)節(jié)，拓寬“電子CAD”教學(xué)的廣度和深度。在項目化教學(xué)中，接觸各種實(shí)際的和模擬的設(shè)計與制造課題，進(jìn)一步消化、鞏固所學(xué)理論知識，提高分析、解決問題的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生靈活應(yīng)用的能力。在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的安排上，與實(shí)際應(yīng)用中典型的印制板制作緊密結(jié)合。在實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生思路。在保證必備的基礎(chǔ)知識的同時，通過具體軟件在設(shè)計中的使用，通過大量實(shí)際訓(xùn)練，使學(xué)生達(dá)到掌握舉一反三的、熟練的專業(yè)應(yīng)用能力的程度，使學(xué)生能將掌握的電子CAD技能應(yīng)用于電子技術(shù)中，也為將來自己設(shè)計和改良一些使用設(shè)備打下良好的基礎(chǔ)。

5.學(xué)習(xí)效果評價的多樣化

“電子CAD”課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，盡管在教學(xué)過程中嘗試了很多方法，仍然發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)的主動性不夠，學(xué)習(xí)不夠深入。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、主動性，學(xué)習(xí)效果評價采取多樣化的形式。在項目化教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)效果采用自評、互評、教師點(diǎn)評相結(jié)合的評價方式。首先，學(xué)生對照評價內(nèi)容與項目總結(jié)自己的掌握情況，還有哪些操作不會，遇到問題是怎么解決的，效果如何；其次，引導(dǎo)學(xué)生相互評價，以促進(jìn)學(xué)生之間相互討論，取長補(bǔ)短；同時也使學(xué)生學(xué)會欣賞別接納別人的觀點(diǎn)，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)；再次，對學(xué)生在整個學(xué)習(xí)活動過程中的參與程度、與作交流的情況、運(yùn)用和掌握的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)情感體驗等多方面進(jìn)行綜合評價；最后，教師分析任務(wù)完成情況，要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的閃光點(diǎn)，積極參與，就要鼓勵；只要努力探究，就要表揚(yáng)；有進(jìn)步，就要肯定；同時統(tǒng)計學(xué)生在任務(wù)完成中的問題，教師應(yīng)及時予以總結(jié)指導(dǎo)。

另外，為使學(xué)生能夠真正掌握“電子CAD”課程內(nèi)容，除了對教學(xué)內(nèi)容認(rèn)真組織外。教學(xué)過程中，還采取作業(yè)和考試兼顧的方式，精選與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的電路設(shè)計案例作為作業(yè)和考試的內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。

6.總結(jié)

通過“電子CAD”課程的建設(shè)和改革，使課程內(nèi)容更加符合實(shí)際應(yīng)用，課程體系更加優(yōu)化。在教學(xué)方式上通過不斷的改革和創(chuàng)新，加強(qiáng)和優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，為學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)造更好的條件。在近兩年的“電子CAD”課程教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的實(shí)際效果。

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