PCB設計與制作課程教學改革

周正杰　羅邕生

【摘 要】本文提出圍繞電子信息類企業對高技能人才的需求，根據PCB設計與制作課程面向的崗位群，整合教學內容，在常規課程和專項實訓的教學中，以“項目情景，產品導向”的教學設計將知識與技能有機融合。

【關鍵詞】PCB 項目情景 工學結合工作過程

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）11C-0150-02

“加快現代職業教育體系建設，深化產教融合、校企合作，培養高素質勞動者和技能型人才”是黨的十八屆三中全會做出的決策部署，是在新的歷史階段對職業教育提出的新要求。《廣西壯族自治區現代職業教育體系建設規劃（2015-2020年）》中的總體目標提到要建成適應發展需求、產教深度融合，與產業發展相匹配、具有民族特色的現代職業教育體系。近幾年廣西承接產業轉移、引進，電子信息產業快速增長，在北部灣地區布局電子信息產業基地，形成以北海、南寧、桂林3個市為區域中心的電子信息產業聚集區，已初步形成生產計算機整機及零部件、平板顯示器、通訊、新型電子元器件、半導體照明等電子產品的產業發展格局。電子信息產業已成為我區第十個千億元產業，具備了快速發展和規模發展的基礎，發展形勢良好。但是廣西是經濟后發展地區，缺人才、缺技術工人，產業的發展必然帶來對人才數量增長和人員素質提高的需求。

PCB設計與制作是高職院校的應用電子技術、電子信息工程等專業的專業必修課程，該課程能夠使學生熟悉PCB相關知識和規范，熟練掌握電子產品的PCB設計制作的技能，具備從事電子信息行業的基本職業素養。在新的形勢和要求下，課程改革作為高職人才培養目標的核心，其節點作用是構建現代職業教育的課程體系，應該突出“產教融合、工學結合”的特點，能夠適應培養高素質技能型人才的社會需求。近年來我們通過深入調研區域內電子信息產業結構特點及未來發展趨勢，緊密圍繞地區電子信息類企業對高技能人才的需求，整合教學內容，整合實踐環境和設備資源，在PCB設計與制作實踐教學中設計項目情景，以真實的產品為載體，探索實施了“項目情境，產品導向”的實踐教學模式，并取得了初步成效。

一、PCB設計與制作課程特點

作為一門實踐性很強的課程，PCB設計與制作的教學內容包含電路原理圖設計、電路原理圖中的元件庫繪制、原理圖網絡表生成、電路的層次化設計、印制電路板PCB（Printed Circuit Board）設計、報表制作及PCB封裝繪制等內容（如圖1）。

課程以設計出符合要求的PCB板為主要目標，教學內容呈現一貫性、多樣性及復雜性，教學目標是把原理圖設計成PCB電路板，核心知識與技能是PCB布局和布線。要完成該課程的學習，學生必備的課程是電子技術（模擬和數字），必須要熟悉電子元器件的參數與性能。PCB設計與制作的傳統教學偏重于面面俱到，劃分各個知識點并完整講解，這種教學方法枯燥乏味，學生學習興趣不高，很難記憶并理解冗繁的知識點。實踐課時分配不合理，理論和實踐按1∶1課時分配，理論和實踐課在不同的時間，分別在教室和機房進行，時間和空間是分離的，教與學是相互脫節的，教學效果不佳，技能掌握不熟練。

二、課程改革的內涵和實施方案

（一）面向崗位分析課程，把握教學內容

課程內容服務于崗位標準，要清楚該課程所要面向的崗位，以及崗位所需要的理論知識、操作技能和工藝規范。筆者赴北部灣地區相關的電子信息類企業進行廣泛調研，如南寧市鼎光電子有限責任公司、廣西大象信息科技有限公司、永昶電子科技（北海）有限公司、廣西潤建通信發展有限公司等多家企業。我們聘請企業管理人員、技術研發主管和能手作為專業的兼職講師，結合北部灣經濟區的電子信息產業的人才需求和發展趨勢，通過跟蹤調查、現場走訪、召開座談和問卷調查等方式，確定PCB設計與制作課程所面向的崗位是技術研發，具體的崗位群有電子CAD繪圖、PCB板設計、產品檢驗調試維修和PCB制板工程師等，對課程的要求主要集中在PCB的軟件應用、工藝與規范、布局布線的方法與技巧以及PCB制作等方面。

（二）確定典型產品和項目，整合設置課程教學載體

職業能力的發展分為職業能力認知、職業能力熟練、職業能力提升三個階段。我們把授課方式按照職業能力發展的規律，參照企業的技術標準和職業資格標準，將各教學內容進行知識的解構，分為常規課程和專項實訓兩個教學階段，具體分為基本操作訓練、模塊范例設計和典型產品設計三個教學過程，一一對應職業能力認知、職業能力熟練、職業能力提升三個職業能力發展階段。按當前PCB制作的主流元器件以及新技術新工藝的要求，以項目的形式選擇直流穩壓電源、單片機最小系統、基于AT29C010A的數據存儲計、U盤電路等五個由易至難、由簡單到復雜的真實電子產品或項目，并細分了相應的工作任務和課時分配。課程全部安排在電子實訓室（機房）上課，常規課程的理論和實踐課時按1∶3分配，專項實訓全部為實踐課時。整個課程的教學活動就是通過對真實產品的原理圖和PCB進行設計，掌握熱轉印和雕刻制作方面的知識和技能，如表1。

學生邊學邊練，理論與實踐能夠融會貫通，實現“教學做”的一體化。上機練習時間明顯增多，學生的基本操作技能得到很快提高，學生的學習興趣得到極大激發，教學效率顯著。引入實際經典產品的設計制作過程，讓學生在真實的工作情景和過程中掌握整個產品PCB的設計制作過程，邊學邊干，邊干邊學，職業素養和實際工作能力得到提升。這種基于“項目情景，產品導向”的工作過程系統化的教學設計，充分體現了“工學結合”思想，符合學生的認知規律和職業成長規律。

（三）工作過程和學習深度結合的教學設計

職業能力的認知、熟練、提升階段所對應的基本操作訓練、模塊范例設計、典型產品設計的教學過程分別實行指導型、自主型、創新型的分層次教學，并相應設計教學目標和標準。

基本操作訓練階段采用指導型層次教學。以傳授基礎知識為主，針對原理圖和PCB板的設計流程和具體操作做基本講解，全面指導學生完成任務。

模塊范例設計階段，學生已初步具有基本操作能力，則采用自主型層次教學。班級學生以5人左右組成項目小組，組長負責組員的項目組織管理。教師將復雜的實際系統分為不同的模塊進行講解，并安排較為實際和典型的實例，將基本操作融會貫通，也為下個階段打基礎。

典型產品設計階段采用創新型層次教學，要求學生能夠做到把菜單命令與產品完美融合，掌握各類數據報表的生成、熱轉印法制作的流程以及產品電路板的制作、調試和工藝要求，獲得綜合利用多種功能完成實際工作的能力。教師的角色更多的是技術主管，簡化演示，主要起的是項目的協調和管理作用，學生的角色是“準員工”，要去體會工作環境和工作過程，培養他們的團隊協作意識。學生獨立完成工作，并引入相關規范標準，比如ISO9000標準、CCEE認證、FDA認證、UL認證等，能夠有效地培養學生的規范意識、標準意識和質量意識。

在常規課程和專項實訓的過程中以真實產品的電路板設計、生產過程為主線，設計典型的項目和任務，以“項目情景，產品導向”將知識與技能有機融入教學中，進行產品設計和執行任務，學生探索知識，學習設計技能，通過完成一個個電子產品的PCB板的設計，學生能感受到成功的喜悅，學習興趣得到很大的調動。以“真實產品設計”訓練為載體，產品開發、工藝管理、生產運行、質量控制的職業素養得到了提高，學生自主學習的能力、團結協作的能力、創新能力也得到提高。

【參考文獻】

[1]楊瑞萍.“教學做一體化”模式應用于“電子線路CAD”教學的探討[J].中國電力教育，2011（11）

[2]姜大源.工作過程系統化：中國特色的現代職業教育課程開發[J].順德職業技術學院學報，2014（7）

【作者簡介】周正杰（1973— ），男，廣西藤縣人，工學碩士，廣西機電職業技術學院講師，工程師，研究方向：電氣技術，電力系統及自動化。

（責編 丁 夢）