《PCB設計與制作》項目化教學實踐

陳紀友 黃順

【摘 要】隨著教育部提出”引導部分地方普通本科高校向應用型轉變”的指導意見，傳統的教學方法和模式已經不能滿足應用型人才培養的需求，根據《PCB設計與制作》課程的專業性、實踐性特點，設計并實施以項目為驅動的教學方案，將項目教學法融入到教學實踐中，力圖提高學生的工程項目應用能力，培養應用型人才。

【關鍵詞】PCB；項目化教學；實踐

【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）32-0126-01

一、引言

PCB（Printed Circuit Board），中文名為印制電路板，又稱電子CAD，是所有電子元器件的支撐載體，幾乎每個電子產品的設計都離不開它。傳統的PCB設計與制作課程教學著重于PCB設計軟件的各個知識點的講解，根據課本的編排，從軟件的介紹，原理圖的設計、PCB繪制以及元件庫的操作，教師在講解的過程中容易忽視工程化和整體化，過多的重視知識“點”而忽視知識“面”的講解，容易導致上課內容枯燥，學生難以集中注意力，學生的學習興趣減弱。針對這種教學情況，筆者借鑒“項目化教學”[1]的理念并結合課程的特點，設計了3層6個項目的教學設計，教學過程采用以項目為載體，任務驅動的形式，將各個知識點嵌入到每一個項目中，項目的安排循序漸漸，環環相扣，每一個項目既要融入新的知識點，又要對舊的知識點進行鞏固在學習的過程中，既學習了新的知識“點”，又體驗到了將這些“點”轉換成“面”，從而能夠把握整個PCB設計和制作的系統性和工程性。

二、項目化教學在《PCB設計與制作》課堂中的實施

與傳統的課程教學設計相比，以項目為驅動的教學方式不再是單一的講解某一個知識點，而是將各個知識點進行整合，采用知識、技能、任務、項目相結合的驅動形式，倡導以“項目為主線、教師為主導、學生為主體”[2-3]，結合企業中相應崗位的工作任務、工作職責，同時考慮到后續課程的課程設計、知識點的覆蓋面以及電子產品的趣味性和實用性進行教學內容設計。項目內容根據任務驅動法進行設置，學生根據任務書有計劃的進行項目的實施，項目的內容不機械的與教科書排序一致，但不脫離課本，由簡到繁，學生可以通過查閱課本進行項目知識點的學習，也可以將相關的問題收集起來，由教師組織在某個時間由學生互相討論，教師做補充與解答，這樣不僅培養了學生自主學習和創新能力，同時也促進了教師不斷學習新的技術知識。

1.教學項目的設計。

本課程項目化內容教學設計為3層6個項目，如表1所示，其中3層分為基礎層、提高層和實踐層。基礎層主要使學生快速了解軟件各個區域的功能，快速入門；提高層分為四個項目，利用已學模電和數電的知識進行項目設計，同時將課程內容嵌入到項目當中，既學習新的專業內容，又對以前學習的知識進行鞏固，使學生體驗到知識的延續性，增加學生的學習積極性。實踐層中將已設計好的項目在實訓室進行洗板、鉆孔、焊接、調試，分批次使每個人都有一個臺位，讓學生感受電路板從電路設計、原理圖繪制、PCB布線、制板、焊接以及調試的工作過程，教師在此過程中引導學生發現問題、分析問題、解決問題以及進行現場教學，演示各種操作的正確和錯誤示范，通過教學行為的導向，提高學生的學習能動性，與傳統在教室進行口頭或者PPT演示教學相比，將項目化教學內容通過實踐進行實物的制作，很大程度上提高了學生的積極性，激發了學生的創新創造能力。

2.項目的實施。

基礎層教學需要教師花2個課時的時間對PCB軟件做一些基本功能以及應用介紹，結合實際應用的例子以及展示往屆學生的優秀作品，從而讓學生了解PCB軟件的大概功能以及所學能夠用于何處，激發學生的學習興趣和積極性。提高層教學分為4個項目，每個學生都需要獨立完成項目的訓練，項目安排依據學生已經學習的模擬電子技術和數字電子技術內容，每個項目需要布置不同的訓練任務，由易到難，循序漸進，通過4個項目訓練，使學生能夠基本熟練的使用PCB軟件完成簡單的項目設計。實踐層教學補充了傳統教學中學生不能夠將自己設計的作品轉化為實物的缺點，在實踐層教學過程中，將3個學生分為一個小組，設計并制作實際作品，焊接相應的元器件，最后調試成一個可以運行的實物，讓學生熟悉從電路設計、元器件焊接、實物安裝調試整個流程。

3.效果評價。

項目教學評價過程由教師評價和學生互評兩大部分組成。在提高層，4個項目的評價由教師對每個學生的作品進行評價，并對學生存在問題的地方進行點評，將優秀作品在班級QQ群和微信群進行展示，教師根據學生4個項目的作品分別進行打分，最后得出平均分，該分值在整個課程考核中占比為60%。在實踐層，各個小組的作品由學生互相點評，各小組組長將本組設計的作品進行講解，特別對在制作作品的過程中遇到的問題以及解決的方法進行重點講解，其他小組對作品提出點評，然后根據作品的完成情況、作品設計的規范性以及美觀性等采用軟件線上不記名打分，教師根據該組的討論情況以及線上的打分做最后的點評，且根據學生線上不記名打分得出該小組的平均分，該分值在整個課程考核中占比為40%。

三、項目教學的實踐效果

經過1年的教學實踐結果表明，本課程教學改革基本達到了以下預期效果：

1.提高了學生的實踐能力和學習興趣。

依托項目教學的方式，結合已經完成的模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎等專業必修課程，由淺到深，循序漸進，每個項目都有明確的任務，不同的項目涵蓋了不同的知識點，充分調動了學生的學習積極性，學生自己設計的PCB圖能夠在實訓室自己制作出來，經過焊接以及調試，最后得到具有完整功能的電路板，如單片機最小系統能夠成為后續綜合設計課程或者畢業設計的核心單元。

2.增強了學生課外學習的動力。

傳統的教學模式下，一學期下來學生都是在電腦上完成相應的電路設計，并沒有將所學所設計的作品轉化為可見的實物。在項目化的教學方式中，學生通過在實踐層親自動手把設計的作品進行制作，最后轉化成可見的實物。據統計，與傳統的教學方式相比，采用項目化教學方式后，學生在課外進行作品的設計并到實訓室來進行作品的制作和調試的人數增加了50%以上。

3.較好的理解了項目的工程性和整體性。

傳統的教學方式圍繞知識點展開教學，容易忽視知識面的概念，從而出現某些學生能夠對某一個功能應用熟練，而對項目的系統性缺乏概念。基于項目的教學方式以特定的項目展開教學，以實踐帶動理論知識的學習。通過幾個項目的訓練，學生的動手能力基本達到了企業對于應屆生的招聘標準，提高了學生在電子行業的就業率。

四、結束語

傳統的PCB設計與制作課程教學中存在過多的功能性單元講解，忽視了項目化、工程化和整體化的教學，脫離了企業的需求。通過項目化教學形式，采用“點”和“面”結合的教學方式，提高了學生的學習興趣，特別是在實踐層，學生不僅學到了新的技能，并且把制作的作品通過實踐轉化為實物，真正了體現了應用型、實踐性人才的培養。當然在此過程中，由于項目化教學對每堂課的任務都有很高的要求，有小部分同學不能夠上跟項目化教學的節奏，導致最后無法做出理想的作品，這也是教師今后進行教學改革需要繼續探索的方向。

參考文獻

[1]宗亞妹，李建啟.系列化項目教學的研究與實踐[J].中國大學教學，2013，11（1）：44-46.

[2]樓建明，傅越千，鮑淑娣，等.基于“產學合作，項目驅動”模式的校內工程訓練中心建設與實踐[J].實驗技術與管理，2014，31（1）：123-126.

[3]周秦武，張博，張大龍，等.以項目為導向的專業綜合實驗課程設計與實踐[J].實驗技術與管理.2014，31（3）：183-185.

作者簡介：陳紀友（1989-），男，湖南瀏陽人，衡陽師范學院物理與電子工程學院助教，主要從事機器視覺、電子技術測量研究。