蘭建花

（寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 寧波 315100)

高職《電子電路CAD技術(shù)》項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)與開發(fā)*

蘭建花

（寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 寧波 315100)

分析高職項(xiàng)目課程教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，有必要進(jìn)行項(xiàng)目校本教材的開發(fā)。而項(xiàng)目教材設(shè)計(jì)開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是工作任務(wù)和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。本文結(jié)合《電子電路CAD技術(shù)》項(xiàng)目課程的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，就課程內(nèi)容選取、工作任務(wù)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)等進(jìn)行探索和研究，分析項(xiàng)目教學(xué)的流程和環(huán)節(jié)，結(jié)合具體的項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以利于工作過程導(dǎo)向項(xiàng)目課程的應(yīng)用和推廣。

高職；電子電路CAD技術(shù)；項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)開發(fā)

近年來，基于工作過程導(dǎo)向的項(xiàng)目課程在我國的高職院校教學(xué)中得到了一定范圍的應(yīng)用。目前，電子專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)改革已不是新的課題，以職業(yè)院校開設(shè)的電子CAD技術(shù)相關(guān)課程為例，縱觀發(fā)表的有關(guān)論文，很多強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段，加強(qiáng)與企業(yè)的合作辦學(xué)，以及項(xiàng)目教學(xué)如何實(shí)施等，很少對項(xiàng)目課程的具體內(nèi)容選取、課程的組織結(jié)構(gòu)等核心問題進(jìn)行研究和探索。筆者擬就項(xiàng)目課程的內(nèi)容選取、工作任務(wù)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行探索和研究。

高職電子信息類專業(yè)項(xiàng)目課程教學(xué)實(shí)施的現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，各高職院校信息電子類專業(yè)都在積極進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)改革，但對項(xiàng)目教學(xué)的內(nèi)涵理解存在一定的偏差。有些項(xiàng)目課程的教學(xué)設(shè)計(jì)仍然依據(jù)原教材的內(nèi)容進(jìn)行，只是把教材中大章節(jié)標(biāo)題中的“第×章”改成“項(xiàng)目×”，把各小節(jié)的標(biāo)題改成任務(wù)，給人以“新瓶裝陳酒”的感覺，無法滿足項(xiàng)目教學(xué)要求，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性依舊沒有調(diào)動(dòng)起來。

事實(shí)上，在新課改條件下，教材不是供傳授的經(jīng)典，不是供掌握的目的，而是供教學(xué)使用的材料，是供查閱資料的工具書。因此，需要根據(jù)學(xué)生的情況和本校的教學(xué)條件進(jìn)行項(xiàng)目課程的開發(fā)設(shè)計(jì)。借著我校進(jìn)行項(xiàng)目課程改革的契機(jī)，筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)對《電子電路CAD技術(shù)》等專業(yè)課程教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐研究，初步取得了一定成效?！峨娮与娐稢AD技術(shù)》校本項(xiàng)目教材即將在機(jī)械工業(yè)出版社公開出版。

項(xiàng)目課程的教學(xué)設(shè)計(jì)開發(fā)

（一）課程內(nèi)容的選取、定位

立足于高職教育培養(yǎng)社會、企業(yè)生產(chǎn)一線的技能型、應(yīng)用型人才，基于市場職業(yè)崗位工作任務(wù)和行業(yè)專家分析，我校將電子專業(yè)課程分為職業(yè)基礎(chǔ)課程、職業(yè)核心能力形成課程和職業(yè)崗位能力形成課程，把《電子電路CAD技術(shù)》、《電子產(chǎn)品組裝與檢驗(yàn)》、《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程歸結(jié)為電子專業(yè)職業(yè)崗位方向課程。

《電子電路CAD技術(shù)》課程是《電子產(chǎn)品組裝與檢驗(yàn)》、《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程的支撐和基礎(chǔ)?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品離不開印制板（Print Circuit Broad，PCB）的設(shè)計(jì)，而《電子電路CAD技術(shù)》課程最終解決的就是PCB設(shè)計(jì)的問題。根據(jù)職業(yè)資格要求，結(jié)合本校條件和學(xué)生情況，要求學(xué)生能進(jìn)行PCB單面板、雙面板、四層板的設(shè)計(jì)。PCB的設(shè)計(jì)是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要部分之一，PCB的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接影響電子產(chǎn)品的整體質(zhì)量和成本。

我們以實(shí)際典型電子產(chǎn)品為載體，共同確定了本課程的教學(xué)內(nèi)容，如圖1所示。分為三大模塊：重點(diǎn)是原理圖（SCH）設(shè)計(jì)模塊，印制板（PCB）設(shè)計(jì)模塊和電路仿真模塊。在前面電子技術(shù)實(shí)踐核心課程中，為幫助學(xué)生分析電路性能，已進(jìn)行過EWB仿真教學(xué)，因此，本課程沒有重點(diǎn)詳敘電路仿真。從圖1可看出，元件是設(shè)計(jì)原理圖、PCB圖的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)電路原理圖需要原理圖元器件，對于庫中沒有的元器件需要進(jìn)行制作；設(shè)計(jì) PCB電路板也同樣需PCB元件，即封裝。

在每個(gè)產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)過程中，要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的讀圖、識圖能力，要求學(xué)生能繪制原理圖，分析電路性能，結(jié)合電子行業(yè)的相關(guān)規(guī)范和要求，進(jìn)行PCB布局、布線。若不理解邏輯功能就簡單地進(jìn)行拉線，可能會違背原有的設(shè)計(jì)意圖，甚至完全實(shí)現(xiàn)不了預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)功能。要求學(xué)生設(shè)計(jì)出的PCB經(jīng)過安裝、調(diào)試，真正能夠投入使用。

圖1 電子電路CAD技術(shù)內(nèi)容基本框架結(jié)構(gòu)圖

（二）課程工作任務(wù)和學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目課程開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是工作任務(wù)和學(xué)習(xí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。面對眾多不同的企業(yè)，不可能用統(tǒng)一的工作任務(wù)來覆蓋，因此，只能根據(jù)不同企業(yè)的生產(chǎn)和工作過程，概括出具有典型意義的基本工作任務(wù)，以此作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)基于工作任務(wù)的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，實(shí)際上是完成從工作任務(wù)到學(xué)習(xí)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化。設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目應(yīng)以學(xué)生通過項(xiàng)目的實(shí)施，掌握基本勝任企業(yè)工作任務(wù)的專業(yè)知識和操作技能，體驗(yàn)企業(yè)生產(chǎn)和工作過程，提升職業(yè)工作感悟，增強(qiáng)對企業(yè)生產(chǎn)、管理工作的計(jì)劃有組織和統(tǒng)籌能力為標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)由行業(yè)專家和相關(guān)專業(yè)群的課程教師合作，結(jié)合學(xué)生情況分析，精心研究，共同確定學(xué)習(xí)項(xiàng)目和工作任務(wù)安排，如表1所示。這些項(xiàng)目有以下特點(diǎn)：（1）與企業(yè)生產(chǎn)和工作過程有直接關(guān)系；（2）能進(jìn)行理論與實(shí)踐一體化學(xué)習(xí)；（3）學(xué)習(xí)項(xiàng)目的成果具有可展示性；（4）與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相銜接。

項(xiàng)目和工作任務(wù)的總體順序安排應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，比如，從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識，由簡單到復(fù)雜，先入門后逐步深化，循序漸進(jìn)等。表1中的每個(gè)項(xiàng)目都包括由該門課程全部任務(wù)所構(gòu)成的完整工作過程，且工作過程基本是一致的。依據(jù)工程實(shí)踐方法，每個(gè)項(xiàng)目的制作都一氣呵成，從設(shè)計(jì)原理圖到設(shè)計(jì)PCB電路板。PCB圖設(shè)計(jì)后的進(jìn)一步檢查，一定要從實(shí)際元件出發(fā)，仔細(xì)檢查PCB設(shè)計(jì)圖，包括封裝、電氣連接檢查、元器件安裝位置、定位尺寸檢查、安裝空間檢查，要求PCB制板人員必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。每個(gè)項(xiàng)目都會重復(fù)這個(gè)工作流程，但盡管流程是重復(fù)的，具體內(nèi)容卻是不會重復(fù)的，因此隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，學(xué)生的職業(yè)能力在不斷提升。

從表1中可看出，基于工作過程的項(xiàng)目課程將本課程知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，圍繞著項(xiàng)目組織展開教學(xué)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評價(jià)全過程。要以從簡單到復(fù)雜的系列典型產(chǎn)品為主線展開，以實(shí)際PCB設(shè)計(jì)流程為主線和學(xué)習(xí)流程，以行業(yè)、企業(yè)的工藝和規(guī)范作為約束條件，滲透到教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到教學(xué)做一體地實(shí)施項(xiàng)目。

表1 電子CAD課程整體項(xiàng)目設(shè)計(jì)表

具體項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程

圖2是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)和組織安排。現(xiàn)以項(xiàng)目2“設(shè)計(jì)簡易聲光顯示報(bào)警器的PCB單面板”為例進(jìn)行介紹，本次課安排4學(xué)時(shí)（本課程采用4節(jié)連排的方式）。

圖2 項(xiàng)目的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

為引起學(xué)生的興趣，首先創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫常Y(jié)合門鈴制作、水位檢測、汽車超載測量等實(shí)際問題，說明簡易聲光顯示報(bào)警器的作用，并說明簡易聲光顯示報(bào)警器是以PCB單面板為支撐的。接著形象展示實(shí)際產(chǎn)品的單面板、電路圖和PCB相關(guān)設(shè)計(jì)圖（供學(xué)生設(shè)計(jì)PCB時(shí)參考），然后自然過渡到說明完成本項(xiàng)目需要的能力目標(biāo)：（1）能對簡單小型電路進(jìn)行單頁式繪制。（2）能初步設(shè)計(jì)PCB單面板及明確本目標(biāo)完成對后續(xù)學(xué)習(xí)的幫助。這里如果先引入適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目情境，再讓學(xué)生明確相關(guān)職業(yè)能力目標(biāo)，比較符合學(xué)生的心理需要，若學(xué)生一進(jìn)入課堂就立即介紹本次課的能力目標(biāo)，學(xué)生認(rèn)為目標(biāo)離自己較遠(yuǎn)，會產(chǎn)生畏懼心理。實(shí)際上，在進(jìn)行教案設(shè)計(jì)時(shí)目標(biāo)是起導(dǎo)向作用的，通過市場行業(yè)和學(xué)生學(xué)習(xí)程度分析，基本就已確定好能力目標(biāo)，再根據(jù)能力目標(biāo)選出合適的項(xiàng)目、案例，結(jié)合合適的項(xiàng)目情境來進(jìn)行教案設(shè)計(jì)。但在具體課堂上，為引起學(xué)生的興趣，則應(yīng)從學(xué)生感興趣的周圍事物開始，適當(dāng)進(jìn)行情境介紹，使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性普遍提高。

為有助于電路PCB設(shè)計(jì)排版，必須要學(xué)生一起來簡單分析電路功能，同時(shí)鞏固學(xué)生的相關(guān)電路基礎(chǔ)知識。然后提出具體的任務(wù)，基于PROTEL DXP2004軟件來完成設(shè)計(jì)：（1）設(shè)計(jì)繪制電氣原理圖；（2）排除原理圖元件封裝和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系裝入PCB的錯(cuò)誤；（3）設(shè)計(jì)實(shí)際電氣性能的PCB單面板，符合PCB提供的參考效果。

在目標(biāo)導(dǎo)向任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，教學(xué)做一體實(shí)施以下任務(wù)。

（一）要學(xué)生嘗試和體驗(yàn)電氣原理圖的繪制過程

初學(xué)者繪制原理圖時(shí)，常常遇到找不到原理圖元件的問題，如電路圖中蜂鳴器、開關(guān)只提供了庫元件名SW-PB、Buzzer，但未說明其位于哪個(gè)元件庫中。有了學(xué)生嘗試的實(shí)踐過程后，示范如何查找元件，如“*”通配符的使用，再經(jīng)過學(xué)生練習(xí)，知識就內(nèi)化為學(xué)生自身的了。元件放置完畢，開始連線，如有個(gè)別學(xué)生WIRE與LINE不分，可單獨(dú)輔導(dǎo)。一張?jiān)幪栁ㄒ坏碾娐穲D繪制完畢，教師可再針對原理圖繪制作適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評（1學(xué)時(shí)）。

（二）將原理圖元件封裝和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系載入到PCB板

先是學(xué)生“嘗試”的實(shí)踐過程。在更新PCB板載入管腳封裝和網(wǎng)絡(luò)時(shí)，往往出現(xiàn)錯(cuò)誤標(biāo)志而導(dǎo)致元件無法載入，應(yīng)待學(xué)生體驗(yàn)后，再幫助他們分析錯(cuò)誤。要注意調(diào)控學(xué)生思維活動(dòng)，設(shè)計(jì)一些有相關(guān)特點(diǎn)或遞進(jìn)特點(diǎn)的案例。

學(xué)生針對案例對比，能學(xué)會如何看出自己作品中的問題，以及如何修改處理。在錯(cuò)誤中，學(xué)生受到了啟迪，積累了經(jīng)驗(yàn)（30分鐘）。

教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)小結(jié)：（1）首先判斷錯(cuò)誤元件對應(yīng)集成元件庫本身或與之關(guān)聯(lián)的封裝庫是否損壞；（2）查看原理圖元件的封裝，對PCB編輯庫中找不到的加以更改。（3）雖然封裝庫和封裝形式?jīng)]有錯(cuò)誤，但仍有極個(gè)別封裝元件無法更新到PCB板中，這可能是原理圖電氣關(guān)系沒連上造成的；轉(zhuǎn)到原理圖更改電氣連接關(guān)系，仍然裝不進(jìn)，時(shí)間較為緊迫的情況下，可以直接手工放置封裝到PCB中。對與PCB板其他封裝元件之間沒有電氣連接關(guān)系的“飛線”，即焊盤沒有網(wǎng)絡(luò)屬性，應(yīng)轉(zhuǎn)原理圖查看連接關(guān)系，再轉(zhuǎn)PCB板設(shè)置焊盤的網(wǎng)絡(luò)屬性即可（25分鐘）。

（三）開始設(shè)計(jì)PCB單面板

學(xué)生手動(dòng)布局元件，自動(dòng)布線，教師在旁邊提示，直到布線完畢。接著教師結(jié)合例子說明：怎樣布局與布線合理，如何修改較好；學(xué)生再對自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。（30分鐘）

修改完畢后，要求學(xué)生作進(jìn)一步檢查：（1）查看元件封裝，特別檢查三極管原理圖元件引腳編號、封裝管腳編號是否與實(shí)際元件管腳排列順序一致。在此項(xiàng)目中，不使用默認(rèn)的封裝BCY-W3/E4，更改為BCY-W3/H.7，引發(fā)學(xué)生思考為什么這樣做。（2）檢查電氣連接，以實(shí)際電路原理為依據(jù)。（3）檢查元器件安裝位置、安裝空間。提醒學(xué)生：我們是在設(shè)計(jì)一塊用來實(shí)際制作的PCB板。（30分鐘）

（四）最后進(jìn)行項(xiàng)目考核與評價(jià)

進(jìn)行不同學(xué)生小組所設(shè)計(jì)作品的比較，讓學(xué)生來評定作品，教師點(diǎn)評作品。然后大家一起對存在的問題進(jìn)行糾正，再總結(jié)相關(guān)技能、知識、經(jīng)驗(yàn)并布置相應(yīng)課外練習(xí)，以訓(xùn)練提高。（20分鐘）

值得說明的一點(diǎn)是，本課程教學(xué)雖然一人一機(jī)在機(jī)房進(jìn)行，但仍要進(jìn)行分組教學(xué)，分組的方式采用學(xué)生自由選擇加上教師適當(dāng)調(diào)配，以有利于項(xiàng)目學(xué)習(xí)為原則，每組必須推薦一名組長，監(jiān)督項(xiàng)目的落實(shí)完成，并在必要時(shí)幫助本組同學(xué)解難，也方便本組開展必要的討論。在面對四十多名學(xué)生的項(xiàng)目操作實(shí)踐課程中，教師要有課堂管理的能力，實(shí)踐表明分組是一種很好的教學(xué)方式。

在整個(gè)《電子電路CAD技術(shù)》課程教學(xué)中，教學(xué)做一體實(shí)施任務(wù)，在表1中對于項(xiàng)目前篇和項(xiàng)目1，教師一邊演示，學(xué)生一邊跟著操作占據(jù)較大比例。從項(xiàng)目2開始，采用學(xué)生適當(dāng)嘗試體驗(yàn)探究思考，教師幫助分析問題，學(xué)生從錯(cuò)誤中受到啟迪的過程授課。這要求教師有較好的錯(cuò)誤分析反思能力，有較強(qiáng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)必須要有較好的學(xué)習(xí)開發(fā)能力。

[1]李佩禹，張新芝，等.高職應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)工作過程系統(tǒng)化課程建設(shè)[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009，（2）.

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G712

A

1672-5727（2011）08-0087-03

*本文系寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目課程建設(shè)課題《電子電路CAD技術(shù)與考證》（課題編號：XMKC2009022）；浙江省重點(diǎn)教材《電子電路CAD項(xiàng)目化教程》建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：SJJC1106）部分研究成果

蘭建花（1978—），女，畬族，浙江衢州人，碩士，寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息學(xué)院講師，主要從事應(yīng)用電子技術(shù)的教學(xué)工作。

（本文責(zé)任編輯：謝良才）