基于教學產品的電子CAD課程的項目的選取

本溪市機電工程學校 熊 輝

我校的《電子CAD》課程是設立在《電子技術基礎技能》和《電子產品組裝與調試》之后，主要是教授Protel DXP軟件的使用方法，使學生對于電子產品的設計與開發有一定的了解，并為后續的《SMT技術》，《單片機技術》等課程的學習打下一定的基礎。由于《電子CAD》課程內容的特殊性，傳統的以教師為中心，通過教師的講授、板書以及教學媒體的輔助， 使學生被動的接受教材內容的教學方式已經不太適合，而且使用的《電子CAD》教材多數是只講解軟件的使用方法，沒用太多的實用性并且與實際聯系不大。基于以上原因我校展開了《電子CAD》的教材與教法的改革與創新，采用了基于教學產品的項目式教學，使學生不僅能熟練掌握Protel DXP軟件的使用，還能親身體驗電子產品的設計與生產過程，極大地調動了學生的學習積極性，也讓學生對于將來的職業崗位有了一定的了解。下面就對項目的選取進行介紹：

一、項目內容的選取與定位

基于職業教育是培養社會、企業生產一線的技能型、應用型人才，學生在校期間就應該多參加與企業生產相關的課程的學習，最大限度的實現產教融合，我們以實際教學產品為載體，確定了本課程的教學內容，分為兩大模塊：原理圖（SCH）設計模塊和印制板（PCB）設計模塊。通過之前的《電子技術基礎技能》和《電子產品組裝與調試》的學習，學生已經對相關的教學產品的工作原理有了一定的了解，因此，本課程的重點在于讓學生了解電子產品的設計以及生產的流程，并從中體會自己動手制作的樂趣。

在每個教學產品的PCB設計過程中，著重培養學生的讀圖、識圖能力，要求學生準確無誤繪制原理圖，結合電子行業的相關規范和要求，合理設定PCB的設計規則，進行PCB的布局與布線。要求學生設計出的PCB經過安裝、調試，真正能夠投入使用。

二、工作任務和學習項目設計

工作任務和學習項目的設計是項目課程的重點和難點。工作任務與學習項目的設立，既要反映企業的生產流程，又要與本校的教學資源相匹配。項目和工作任務設立的順序要符合認知規律，即由簡單到復雜，先入門后逐步深化。每個項目都包括使用ProtelDXP軟件制作PCB板的完整工作過程，從原理圖的繪制到PCB電路板的規劃以及PCB板圖設計完成后的進一步檢查，包括元器件的封裝、電氣連接檢查、元器件安裝位置、定位尺寸檢查、安裝空間檢查，完全按照PCB制板人員的要求來進行。而且每個項目都會重復這個工作流程，但盡管流程是重復的，每個項目中的側重點卻各有不同，因此隨著項目的推進，學生逐步掌握并熟悉PCB設計的整個工作流程。

三、具體項目的教學實施過程

現以項目“功率放大器電路單面板的設計”為例進行介紹。

首先說明功率放大器的作用，接著展示實際的教學產品的單面板、電路圖和PCB相關設計圖（供學生設計PCB時參考），然后說明完成本項目需要的能力目標：（1）能對小型電路進行繪制。（2）能初步設計PCB單面板。

為了便于后續的電路的PCB板的設計，首先與學生一起來簡單分析電路功能，同時也進行了相關電路基礎知識的復習鞏固。然后提出具體的任務，使用PROTEL DXP2004軟件來完成以下任務：（1）設計繪制電路原理圖；（2）設計實際可用的PCB單面板，并能完成實際教學產品提供的參考效果。

在目標導向任務驅動下，由學生完成以下任務。

（一）要學生不斷熟悉電路原理圖的繪制過程，完成知識點的內化

學生在繪制原理圖時，最常見的問題就是找不到元器件，如電路圖中保險絲、三端集成穩壓器只提供了庫元件名Fuse、7805，但未說明其位于哪個元件庫中。先由學生自行進行元器件的查找實踐后，再由教師示范如何查找元件，如庫元件工作窗口面板中“search”按鈕的使用，最后學生加以練習，知識就內化為學生自身的了。元件放置完成后，開始連線，但總有個別的學生連線不規范，常出現多余的節點，此時需要進行單獨輔導，可建議學生不用鼠標改用鍵盤進行布線。電路圖繪制完成后，教師再針對原理圖繪制進行點評，特別是在學生易錯點及新的知識點處一定要著重強調。

（二）設計PCB單面板

學生從PCB板的規劃到元器件的布局與布線，教師可在旁邊提示，直到布線完成。然后教師結合實際的PCB板進行說明：怎樣布局與布線合理，如何修改較好；學生再對自己的設計進行修改。同時要求學生作進一步檢查元件封裝，特別檢查三極管原理圖元件引腳編號、封裝管腳編號是否與實際元件管腳排列順序一致；檢查電氣連接，以實際電路原理為依據；檢查元器件安裝位置、安裝空間。一定要強調：我們是在設計一塊用來實際制作的PCB板。

（三）進行項目考核與評價

項目的考核與評價采用的是先進行學生間的互評，然后教師在進行點評。最后大家一起對存在的問題進行糾正，總結相關技能、知識、經驗并布置相應課外練習，以完成對知識點的鞏固和提高。

在整個《電子CAD》課程教學中，通過教、學、做的一體實施，教師演示的同時，學生跟著操作，學生邊嘗試體驗邊探究思考；出現的問題由教師幫助分析、解決，學生從錯誤中受到啟迪。通過合理的選擇教學項目使得《電子CAD》的教學更加生動、貼近實際，也極大的激發了學生的學習興趣，也為學生將來就業時能盡快的適應工作崗位奠定了良好的基礎。