《電子CAD》課程教學中的一些探索

楊永剛

【摘要】本文在《電子CAD》課程教學中，采用基于工作過程行為導向的教學模式，選用思政元素較強的無線電測向機電路作為教學任務來進行教學研究。在項目化教學中融入的《西游記》的取經過關元素，使學生對復雜繁冗的Protel軟件體系能夠較快的理解、掌握。網課及線上資源的輔助，也能迅速提高學生學習的效率和興趣。

【關鍵詞】工作過程;電子CAD;項目化教學

一、采用基于工作過程的教學模式

基于工作過程的教學模式是指學生為完成一項工作任務并獲得工作成果而進行一個完整的工作程[1]，通過模擬工作過程進行教學設計的教學模式。我們選用無線電測向機R3500D型電路的設計與裝配為教學任務來進行教學任務。教學任務按工作過程可分為繪制電路原理圖、繪制元件符號庫、繪制元件封裝庫、繪制PCB電路板、無線電測向機的裝調與應用五個教學項目。這個五個教學項目對應了電路從設計、制作、調試和應用的五個工作程序，讓整個教學過程成為模擬真實的電子產品設計與裝調的工作過程中進行。

二、項目化教學有助于學生更好的理解知識，掌握核心技能

教學內容以工作任務為主線[2]，劃分成了5個項目。按項目化教學流程來制定教學計劃[3]：明確任務、制定計劃、實施計劃、檢查評估、總結拓展五個步驟完成教學，且每個項目都有自己特殊的內容和要求。

（1）繪制電路原理圖：在教學過程中，總結了繪制電路原理圖的基本步驟——四步繪制法：找元件，擺元件，連元件，修元件。教師采用多媒體教學設備，現場演示采用系統自帶元器件符號庫來進行無線電測向機R3500D型部分電路原理圖的繪制。通過教學實踐證明，這種類似模塊化的電路原理圖四步繪制法融入巧妙，能讓學生在學習情境下自然掌握電路原理圖的繪制方法和技巧

（2）繪制元件符號庫：展示無線電測向機R3500D型完整電路圖，讓學生嘗試繪制。引出繪制元件符號庫的任務，完成電路元件符號庫參數表。表中最少應該包括：元器件的名稱、封裝名稱、位置代號等參數均采用國家標準（GB4728）。同樣總結了繪制電路元件符號庫的四步繪制法：設環境、放引腳、畫外形和改設置。

（3）繪制元件封裝庫

有了自建的元件符號庫，就必須要有對應的封裝。在教學過程中首先講解元器件封裝知識并提供真實的PCB板來讓學生認識封裝。學生對封裝的基本知識消化吸收后，帶領學生開展討論[4]：探究繪制元器件封裝的關鍵是什么和如何確定焊盤與焊盤之間的距離等問題。然后安排學生參考元器件封裝庫按照四步繪制法繪制元件封裝。

（4）繪制PCB電路板

首先系統講授PCB板層的概念——包括單層板、雙層板的基本概念以及頂層、底層等基本知識，并演示R3500D電路PCB板的繪制。然后安排R3500D電路PCB板任務，檢查和巡回指導，學生繪制完成后要提交PCB文件給任課教師，作為教學評價的主要依據。

（5）無線電測向機的裝調和應用

在《電子CAD》課程教學過程中，增加了無線電測向機的裝配與調試的教學內容：準備R3500D的元器件實物套件，按照電子產品裝配的流程進行操作。裝調完成后，組織學生開展無線電測向活動，當學生拿著親手安裝調試完成測向機，找到藏在校園草叢中的電臺，享受 “工作成果”的樂趣時，增加學生學習的內部動力。這個階段教師講述近代史中的無線電歷史，例如“永不消逝的電波”等紅色革命文化故事，巧妙融入思政元素。

三、教學過程中融入《西游記》元素

電子CAD課程教學采用的是Protel DXP 2004軟件，學生在學習過程中，往往忽略正確建立項目工程的必要性：在繪制原理圖時忘記建項目，導致找不到自建庫的原理圖符號、在繪制PCB時不能翻板等諸多問題。我們將該軟件的項目文件、原理圖文件、原理圖庫文件、PCB文件和封裝庫文件與《西游記》的師徒四人對應起來：

項目工程類似目標索引文件，包含著其他幾個獨立文件，可以對應著“西天取經”這件事。

原理圖文件注重電路符號的正確連接，變換較多，只要連接正確、名稱無誤都能算完成，可以對應著《西游記》中孫悟空。

原理圖庫文件主要是輔助原理圖，為原理圖中的電子元件符號提供庫的支撐，就像孫悟空打怪需要個幫手一樣，經常找八戒幫忙，可以對應著豬八戒這個角色。

PCB文件是生成PCB打樣文件，這個軟件的核心，也是電子CAD課程教學任務的最終目標。對應著取經隊伍中的唐僧，PCB文件的完成與否與唐僧能否取到真經是一致的。

元件的封裝庫文件是為PCB文件輔助，提供對應元件的封裝，象征著沙和尚為唐僧挑著行李物品。

通過教學實踐，將復雜繁冗的軟件與學生們耳熟能詳的《西游記》結合，甚至有些任務和有的劇情能夠匹配上，如剛開始為了快速入門只講原理圖對應猴王出世，原理圖中的網絡標號對應著孫悟空的筋斗云，工程尺對應著金箍棒等等。這種方法不僅增加了學習的趣味性，結合學生的感性認識，讓學生能很容易的理解軟件的模式和流程，更快的進入熟練強化訓練過程中。

四、錄制微課，提供線上資源促進了教學效率

除了面授課程的形式，我們嘗試創建了線上課堂：采用的“云班課”APP建立班課，并在班課上傳了大量的輔助性微課視頻、PPT和文檔。學生遇到問題時，不僅可以問老師、找同伴，還可以在網上找到相關資料，提高了學習效率，培養了自主學習能力。我們同時布置對應的任務，通過線上提交、網上批閱完成，大大提高了教學管理的效率。

把無線電測向機R3500D電路設計與裝配的工作過程看作為一個整體，學生通過完成整個“工作過程”，掌握專業知識并提高了設計、制作、安裝、調試電子產品等實踐技能，培養了學生的崗位關鍵能力，從思政角度也能升華學生的價值觀水平。

參考文獻：

[1]劉昆山.以工作過程為導向的電子CAD課程教學實例[J].電子元器件與信息技術? 2018（13）

[2]劉哲，于志云.工作能力對職業能力培養的作用分析[J].中國職業技術教育，2007（33）

[3]李國良.項目教學法在《電子CAD》課程中的應用與實踐[J].當代教育實踐與教學究，2019（23）：174-175.