高校《印制電路板設計》課程教學改革研究與實踐

李芳+王淑曉

摘要：《印制電路板設計》課程在電子設計學習中是產品實現很重要的一個環節，其實踐性非常強。針對教學實際提出了校企合作課程建設與改革，依托校企合作平臺，校企雙方共同建設課程教學實踐。

關鍵詞：印制電路板設計；校企合作；教學改革

【分類號】TN41-4；G712

一、 引言

隨著我國制造業的轉型升級，電子制造業逐步成為支柱產業，各類電子產品不斷更新換代，在龐大的電子領域中，PCB以無可取代的位置引領著電子行業的發展。目前，全球PCB產業產值占電子產業總產值的四分之一以上，產業規模達400億美元，已經成為當代電子產業中最活躍的部分。PCB的制造品質是電子產品可靠性的基礎，它直接影響電子產品整體質量和競爭力。我國作為電子制造業的大國，已經成為世界第二大PCB產出國，隨著電子產品向微型化、集成化的不斷發展，在對PCB工藝上和可制造性上要求越來越高。因此，培養大批具有較高PCB設計應用能力和PCB制造工藝水平的高級應用型人才，是高校電子專業目前所面臨的一項艱巨任務[1]。

二、目前高校PCB設計課程存在的問題

雖然目前不少高校開設了有關PCB設計的課程，積極探索PCB設計的教學改革，近年來出了不少的研究成果，但是在PCB設計教學研究中還是存在比較多的問題，其中包括如下幾個問題：

（1）PCB設計課程改革研究較少

PCB設計工程師是近年來新興的職業，這些PCB設計工程師活躍在PCB設計的前沿工作，同時也產生出了較新的PCB設計技術類的研究成果。但與此相對比的是，在高校PCB設計的課程卻還處于落后階段，有些甚至沒有開設此類課程。不少老師認為學生可以通過自學學習PCB設計，但是PCB設計的項目非常多，專業知識要求全面，不僅要有數模電路的基礎，而且還要知道電子設計布線規則、信號完整性分析等布板知識。這些都必須通過教學系統地學習，在邊學邊練中積累提高PCB設計的專業知識。

（2）教學內容與生產脫節

目前高校PCB設計課程內容落后，有些還停在十幾年前的EDA軟件“Protel 99se”的教學上，教授的也只是簡單的單面板、雙面板的制作。但是現在大部分企業PCB設計使用的軟件是日本Candence公司出產allegro軟件或者是Altium Design軟件，設計的PCB從四層板到幾十層板，設計所需要的相關專業知識多，實踐動手能力要求高。如果教學內容不能緊貼市場的話，企業招聘后還要進行時間較長的專業培訓，在一定程度上影響了人才供給的及時性。

（3）教學方法落后

PCB設計是一門技術性、實操性特別強的課程，在教學方法上有別于普通的理論教學方法。要想提高教學質量，必須結合目前較為流行的實驗教學法，理實一體化教學法等。

三、改革主要思路與理念

（1）協同創新PCB課程建設，產與教相結合

實施校企合作，建立了校外PCB設計開發實習基地，與企業合作可分如下三個階段：

第一階段：與企業合作，搭建PCB人才培養平臺，形成校外PCB設計開發實習基地，以及校內PCB設計開發實訓基地。制定相關的基地管理制度、運行機制與開放共享機制、質量監控體系等。

第二階段：與企業共同制定PCB人才培養方案，方案包括：實習基地的建設，能夠每年吸收部分學生到企業頂崗實習，2-3名教師到企業實踐、學習；其次企業參與校內PCB設計開發實訓基地建設，聘請有豐富經驗的PCB設計專業人員到學校任兼職教師，開設專業課堂、講座等。實施“雙導師”模式，由學院教師和企業兼職教師共同指導學生實習、實訓，雙方共同制定實訓計劃，并“交互指導”學生實習。

第三階段：在校內開設PCB設計課程，對課程設置、教學內容和教學方法進行改革。組織課題組成員開展專業研討，確定教學方法，編寫教學手冊、學生練習冊、課件等教學資源。確定了課程內容之后，根據PCB人才培養的特性，組織專業教學團隊的教師和企業PCB專業人員采用專業研討，選擇適合學校教學的實訓項目內容，對實訓項目按照簡單到復雜，單一到綜合，新手到專家的認知學習規律進行設計。在教學過程中，通過訪談、調查問卷等方法對學生開展教學反饋活動，及時更新完善課程的設計和實踐過程[2]。

（2）利用移動終端研究教學方法

傳統的教學局限于教室中，教師只是握著書本枯燥無味地授課。PCB設計課程是一門實操性課程，傳統的教學已不太適合。在移動終端例如手機等創建具有自身特色的移動學習平臺，結合目前國內非常流行的微課、微信等，把PCB設計課程中難點、重點知識、實驗操作演示等在移動平臺上分享。學生可通過移動終端在網絡上參與一系列的學習活動，可以有效地提高學生學習的主動性。在如此功能強大的學習平臺上如何開展師生雙向交互學習，如何對現行的教學方式進行改革是本課題需要研究的問題。

（3）利用移動學習模式提高學習過程體驗，增添教學的趣味性

在搭建好的PCB設計學習平臺中引入“移動學習模式”，把在移動環境中會形成真實而具體的學習記錄下來，研究如何改變PCB設計教學中的弊端，客觀而全面地對教學成果和問題進行評估和解決。

四、以工作項目為載體構建理實一體化課程內容

在課程內容設計中，通過對典型工作任務的分析，選擇典型電子產品為實施項目，將專業知識、技能、職業素質有機地整合到一起，并將其轉換成學習內容 ，構建了理實一體化課程內容。在項目內容選取上，首先由企業提供相關案例，課程團隊充分考慮項目的典型性、實用性、可操作性及可拓展性。其次項目的選取要有層次關系，由簡單到復雜，項目的難易度要結合相關知識及技能，要考慮學生的實際學習基礎，并充分發揮學生的自主意識和創新能力。同時整個項目的必備知識和技能要分散到項目設計中的不同環節。本課程的項目具有基礎性、設計性、綜合性和創新性等特點，嘗試采用開放式實踐教學，以提高學生的綜合實踐能力和創新能力[3，4]。

五、遵循實施理實一體化教學模式

本課程教學過程采用“做中學、學中做”的理實一體化教學模式，充分體現實踐性。以工作過程為導向，把工作項目引入到教學中，用工作任務引領的方式將相關知識點融人到完成工作任務所必備的項目中，突出工作任務與知識的聯系，使學生掌握必要的基本理論知識，能獨立地制定計劃、實施計劃和評估計劃，突出了項目式教學工程性和技術性的特征，使學生的實踐能力、職業技能、分析問題和解決問題的能力不斷提高。 教學中學生通過項目資訊、項目計劃、項目實施、項目檢查與成果展示、項目評估與總結來完成工作任務，每一個階段都體現了豐富的實踐活動及其要達到的學習目標，讓學生思考問題、研究問題、解決問題 ，進行動態學習。教師給出項目工作任務書，讓學生通過項目方案設計與論證、電路設計與調試、項目總結報告的完成，逐步提高綜合設計能力。教學中以學生為主體，以教師為引導，充分調動學生學習的主動性、積極性。在整個教學過程 中培養學生專業能力、方法能力、社會能力和創新精神，使學生具備綜合職業素質核心崗位競爭力[5，6]。

六、結束語

《印制電路板設計》是一門操作性非常強的課程。其內容不僅包括在計算機房利用制板軟件設計出合理印制電路板圖，還包括后續利用制板設備把設計對應的電路板做出來，并進行焊接調試，來檢驗設計的合理性。實踐表明，教學改革需要校企合作，打破常規，實施與深化，不僅有利于學生個人職業素質的發展，而且有利于課程體系的深層次融合和寬范圍整合。

參考文獻

[1]陳強.《多層印制電路板的設計與制造》課程改革與實踐[J].科技信息，2012（6）.

[2]趙玖香.校企合作 發展歷程及研究現狀概述[J].齊齊哈爾工程學院學報，2011，（2）.

[3]劉燕妮.淺談高職電子線路板設計與制作課程教學改革與實踐[J].電子制作，2013（8）.

[4]高銳.張靜.高職《印制電路板設計與制作》課程改革探索與實踐[J].科技創新導報，2010（9）.

[5]馮永芳.Protel教學實踐探索[J].科技創新導報，2012

[6]陳雅萍.Protel2004項目實訓[M].北京：高等教育出版社，2009