李芝蘭

[摘 要]隨著高校越來越注重對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，電子線路CAD課程在高校教學(xué)中發(fā)揮了重要作用。這門課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性比較強(qiáng)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力和電路綜合設(shè)計(jì)能力。沈陽工業(yè)大學(xué)以電子線路CAD教學(xué)改革為立項(xiàng)項(xiàng)目，結(jié)合多年來課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對該課程的教學(xué)方法改革進(jìn)行了探索，特別是采取項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)法，明顯提高了教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]電子線路CAD；教學(xué)改革；項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)法

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.45.177

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（Computer Aided Design）誕生于20世紀(jì)60年代，由美國麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計(jì)劃，利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。CAD最早的應(yīng)用是在汽車制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計(jì)算機(jī)變得更普遍，應(yīng)用范圍也逐漸變廣。如今，CAD已經(jīng)不僅僅用于繪圖和顯示，幾乎所有的高校都開設(shè)有電子線路CAD課程。對于高校理工類專業(yè)CAD教學(xué)而言，目前大致分為兩個方面，機(jī)械類相關(guān)專業(yè)主要學(xué)習(xí)AUTO CAD用于工業(yè)制圖中繪制精密零件、模具、設(shè)備等；電氣信息類相關(guān)專業(yè)主要學(xué)習(xí)Protel，用于電子工業(yè)中繪制電路原理圖和設(shè)計(jì)印刷電路板。筆者從事的是電氣信息類相關(guān)專業(yè)的CAD教學(xué)，這里就以電氣信息類相關(guān)專業(yè)CAD教學(xué)為例，探討一下教學(xué)中存在的問題和教學(xué)改革措施。

1 電子線路CAD課程的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

大部分高校的電子線路CAD課程都是在學(xué)科基礎(chǔ)課學(xué)完之后開設(shè)的，但是在學(xué)習(xí)CAD時，很多學(xué)生也只是把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在了對Protel軟件的應(yīng)用方面，并不能夠把前續(xù)專業(yè)知識聯(lián)系起來，做到多學(xué)科內(nèi)容的融會貫通。電氣信息類專業(yè)的電子線路CAD課程在畫電路原理圖時會涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理等多門課程理論知識。如果電路基礎(chǔ)知識沒有很好掌握，學(xué)生只是會照著正確的原理圖繪制，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們要培養(yǎng)的是學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)電路圖并正確繪制圖紙，而且能成功印制電路板實(shí)物的能力。學(xué)生對于電子線路CAD課程的重視程度不夠，雖然課堂上同學(xué)們很喜愛上機(jī)課，感覺學(xué)習(xí)軟件操作比學(xué)習(xí)枯燥的理論和公式有意思的多，但實(shí)際上由于課時有限，學(xué)生僅僅靠上課的時間只能掌握軟件的操作方法并不能達(dá)到熟練操作的程度。要想讓學(xué)生課余時間能夠主動學(xué)習(xí)，多上機(jī)操作，提高他們的主動學(xué)習(xí)興趣是必不可少的。

2 Protel軟件概述

Protel軟件是電子領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的一種設(shè)計(jì)工具，利用該軟件進(jìn)行電子設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品的可靠性，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了設(shè)計(jì)成本，該軟件的發(fā)展也十分迅速，并與科技要求緊密相連。[1] Protel 功能十分強(qiáng)大，集原理圖設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件的建立、電路混合信號仿真、印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)與布線、信號完整性檢查以及設(shè)計(jì)規(guī)則分析等功能于一身，在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域占有極其重要的地位。其中最主要的兩大功能分別是原理圖設(shè)計(jì)功能和印制電路板功能。原理圖設(shè)計(jì)功能包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器，該部分主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報(bào)表。印刷電路板功能包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器，該部分主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。

3 電子線路CAD課程教學(xué)改革的具體措施

針對電子線路CAD教學(xué)中存在的問題，我校進(jìn)行教學(xué)改革，并在多年具體教學(xué)過程中予以實(shí)施，取得了比較好的教改效果。

3.1 充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性

只有讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，才能最大程度地提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。所以教師要努力激發(fā)學(xué)生對電子線路CAD課程的學(xué)習(xí)興趣，適時地拿出已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路圖紙和小電路板實(shí)物，演示出電路實(shí)際效果，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 注重加強(qiáng)與前續(xù)理論課程的聯(lián)系

本門課程除了要教會學(xué)生必要的電氣原理圖繪圖方法和技巧，印制電路板的繪圖方法和技巧，還有要培養(yǎng)學(xué)生的電路圖設(shè)計(jì)能力，這就要求教師授課過程中適當(dāng)涉及前續(xù)理論課程知識。比如在繪制單片機(jī)及其外圍電路原理圖任務(wù)中，教師可以適當(dāng)講解各部分電路圖的工作原理，各部分器件選型標(biāo)準(zhǔn)，電路圖的設(shè)計(jì)過程等。在電路仿真任務(wù)中，教師可以講解要仿真電路的工作原理，需要仿真的條件，理論上改變仿真參數(shù)和仿真環(huán)境時被觀察參量變化趨勢，最后運(yùn)行仿真程序，觀察結(jié)果與理論是否一致。這些都需要涉及前續(xù)理論課程的知識，當(dāng)然這對任課教師的要求也相對要高些。正因?yàn)槿绱?，講授電子線路CAD課程的教師一般都是專業(yè)教師而非計(jì)算機(jī)系教師。

3.3 采用啟發(fā)式教學(xué)和項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)法

根據(jù)電子線路CAD課程特點(diǎn)，上機(jī)學(xué)時會比較多。教師講授理論時主要講解使用Protel軟件繪圖方法和技巧，學(xué)生似乎都聽得懂，但是真正上機(jī)操作時便會遇到實(shí)際問題，所以教師要耐心細(xì)致地幫助學(xué)生解決問題，并且鼓勵學(xué)生自己找到解決辦法。另外，可以在授課的每一個階段提出一個小的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，讓學(xué)生課后完成。項(xiàng)目教學(xué)，也稱為基于項(xiàng)目活動的研究性學(xué)習(xí)，其突出特點(diǎn)在于學(xué)習(xí)過程的實(shí)踐與研究活動相融合。[2]通過使學(xué)生在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，形成經(jīng)驗(yàn)和策略，從而引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)、學(xué)中做”。 [3]項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)法并非普通意義的上機(jī)課任務(wù)。舉例說，學(xué)習(xí)完電氣原理圖設(shè)計(jì)方法之后可以布置設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖，實(shí)現(xiàn)溫度測量功能；學(xué)習(xí)完電氣原理圖仿真之后可以布置設(shè)計(jì)并仿真單片機(jī)掉電復(fù)位電路；設(shè)計(jì)并仿真共發(fā)射級放大電路中參數(shù)變化對電路的影響；學(xué)習(xí)完印制電路板設(shè)計(jì)方法之后布置設(shè)計(jì)并焊接完成一個小型的電路板實(shí)物等。

3.4 采取靈活的考核方式

一般課程期末采取筆試的考核方式，但是對于電子線路CAD課程并不是十分適合，因?yàn)檫@門課程主要是培養(yǎng)學(xué)生對于所學(xué)軟件的應(yīng)用和設(shè)計(jì)電路的能力，期末如果能夠采用讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)繪制電路圖項(xiàng)目或者制作出印制板實(shí)物的方式更能考核學(xué)生的能力。

4 結(jié) 論

教師授課要以電路板設(shè)計(jì)的基本流程為主線，由淺入深、循序漸進(jìn)地介紹從電路原理圖設(shè)計(jì)到印制電路板設(shè)計(jì)的整個流程。注意調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力培養(yǎng)，強(qiáng)化項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)法，切實(shí)做到素質(zhì)化教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃松，蔡苗，黃力元.電子線路CAD-Protel軟件的應(yīng)用與教改[J].成功（教育），2007（9）.

[2]陳冠玲，張衛(wèi)綱，王素絹.項(xiàng)目教學(xué)法在“電氣CAD”課程教改中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012（3）.

[3]陳立德，閆瑞瑞.《電子CAD》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革實(shí)踐[J].印制電路信息，2011（2）.