《电子电路CAD》课程实践教学改革探讨

作者:未知

  摘  要:针对《电子电路CAD》课程内容偏重于工具软件的操作弊端,进行课程内容的改革,在课程中加入了真实的器件、产品案例、PCB的布局布线规则、工艺规范等内容,创设完整的工作情境,了解PCB的整个设计过程,使学生掌握更加全面的职业技能及素养。
  关键词:电子电路CAD  教学改革  PCB设计  教学情境
  中图分类号:G642                                  文献标识码:A                         文章编号:1672-3791(2019)03(c)-0138-02
  1  教学改革背景
  《电子电路CAD》是高职电子信息技术类专业普遍开设的课程,课程主要培养学生运用专门软件绘制印刷电路板的能力。原有的课程内容通常偏向于工具软件操作;此外,采用传统的知识点式的教学体系,传授内容缺乏连贯性,学习的目的不明确;还有,教师授课讲解的例题或学生练习的习题基本都不是真实的元器件或实际的电子产品,与实际脱节,不利于学生在后面学习或工作中积累素材。基于此,通过教学内容改革的实施,对授课内容从传统教学中的软件操作技能的训练深入到印制电路板设计和制作等职业能力的培养。在课程内容中将企业实际研发项目、典型产品案例项目作为载体引入到教学过程中,基于工作过程构建教学过程(学习情境),恰当地在各教学环节融入工艺规范、布局布线方法的内容,使学生掌握更加全面的职业技能及素养,为学生职业技能考证、后续课程、电子信息类的比赛、科技创新及工作奠定基础、积累素材。
  2  教学改革主要措施
  2.1 授课内容从传统教学中的软件操作技能的训练深入到印制电路板设计和制作,加入工艺规范、布局布线方法等内容,形成先进合理、更符合职业岗位需求的课程内容体系
  原先以软件应用为主的课程内容扩充进工艺与规范、布局布线方法与技巧,具体授课内容如下。
  (1)电子线路板辅助设计软件的应用:原理图绘制、PCB封装制作、网络表生成、PCB参数设置、手动布局与自动布局、手动布线与自动布线、设计检查。
  (2)工艺规范:原理图规范、常规分立元器件的封装规范、贴片分立元器件封装规范、集成电路封装规范、常用接口与板卡规范、热设计要求、PCB可制造性要求、丝印要求、安规要求、外形尺寸要求、PCB板制作流程、PCB板制作工艺。
  (3)布局、布线规则与方法:布局、布线原则、地线与电源线、线路电感、线间电容、去噪声与抗干扰等。
  课程的三部分内容合理融合,在学习情境的引导下,培养学生从外层的软件应用开始,在布局、布线规则的规范下最后设计、制作出印制电路板的核心技能,形成满足岗位需求的课程内容体系。
  2.2 建立以项目为载体、工作过程为导向的“闭环式”学习情境
  以印制电路板设计的培养为核心,在课程内容中关于印制电路板的部分将企业实际研发项目、典型产品案例项目作为载体引入到教学过程中,基于工作过程构建教学过程(学习情境),恰当地在各教学环节融入标准、规范、质量体系的内容。创设学习情境为一个完整的工作过程,经历了原理图设计—PCB设计—PCB制作—实物装配等几个主要工作环节,与企业的PCB设计员实际所做的项目或工作完全一致,充分体现职业性。在PCB制作和实物装配的环节中,学生会有一个对设计的PCB是否合理可靠的验证的过程,这是一个“闭环式”的学习过程,改变以往“开环式”设计过程中对设计结果没有有效反馈的不足,形成实践中发现问题—实践中思考问题—实践中解决问题—实践中提升知识的4步。为此可以更系统地培养学生的专业能力。
  2.3 以真实的元器件与电路为对象,建设具有实际使用价值的图库
  在授课过程中教师讲解的范例或学生练习的习题的对象使用真实的元器件和电路。在制作元件封装库的内容中,加入软件本身自带元件库中没有但又非常常用的元器件为绘制对象,例如四角按键、液晶显示器、微控制器等的封装,建设自己常用元件封装库以备后用;在原理图和印制板电路的设计中,加入常用电路或后续课程中用到的电路,例如直流稳压电源、显示电路、键盘输入电路、驱动电路等,这些电路可以为竞赛、毕业设计、科技创新等做好准备。在课程开展过程中,既掌握了设计方法又积累了成果,在课程结束后已经建立起自己的常用图库,对以后的学习乃至工作都会有帮助。
  3  教学内容组织
  以电子产品开发技术员以及开发助理员岗位完成电子产品硬件开发工作任务所需的能力要求作为课程内容选取的主要依据。根据完成电子产品硬件开发典型工作任务所需的知识、能力和素质要求进行教学内容的选取。
  (1)课程内容安排从简单到复杂,从基础到核心。从简单到复杂即设计的电路从简单电路过渡到复杂电路。从基础到核心即从基础的软件使用到核心能力印制电路板设计。使学生易于理解接受。
  (2)以项目为载体、工作为导向的教学内容组织,选取了包括数字电路和模拟电路设计的多个载体,设计了多个学习情境(见表1)。
  (3)软件的操作、工艺规范、布局布线方法与项目载体结合,而不是分散的知识点,使学生学习目的更明确,知识点的运用融会贯通。
  (4)在元器件封装库的设计中,选取了软件自带库中没有,但是又非常常用的器件作为对象,增加根据元器件实物及元器件数据手册来绘制封装的内容,使教学内容貼合实际的工作内容。
  4  教学改革成效
  通过教学改革,提高了学生的学习兴趣和学习效率。学生自己设计的板图能在实训室自己加工制作出产品,并自己调试完善,在制作产品的过程中体会到成就感,激发了学习兴趣,提高了学习效率,还带动了相邻学科的学习,如电工电子技能操作训练等。
  在《电子电路CAD》课程中,从软件应用为主的课程内容加入工艺规范、布局布线方法的内容,这些的内容又融合于以项目为载体、工作过程为导向的“闭环”式学习情境中,更全面地培养了学生专业能力的同时,又同步培养了学生的职业意识与素养。
  参考文献
  [1] 张宏伟,牛军.CAD课程项目驱动法教学改革的探讨[J].教育教学论坛,2018(5):108-109.
  [2] 王楠.以需求为导向以真实项目为载体的课程改革——以高职电子CAD课程为例[J].辽宁高职学报,2018(2):52-54.
  [3] 邢云凤.基于工作过程的《电子CAD》课程教学改革探索与实践[J].职业教育研究,2013(9):91-93.
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