陳曉黎，朱小祥

（1.湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430074；2.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430205）

高職《印制電路板設(shè)計》課程教學(xué)改革研究

陳曉黎1，朱小祥2

（1.湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430074；2.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430205）

《印制電路板設(shè)計》課程在電子設(shè)計學(xué)習(xí)中是產(chǎn)品實現(xiàn)很重要的一個環(huán)節(jié)，其實踐性非常強。要讓學(xué)生完全掌握該課程的主要知識，不僅要在計算機上熟練設(shè)計出印制電路板圖，還應(yīng)做出電路板，焊接完成后通電調(diào)試，以檢驗設(shè)計的成功與否。針對教學(xué)實際作出了教學(xué)改革嘗試，教學(xué)實踐檢驗了改革措施的有效性。

印制電路板設(shè)計；教學(xué)方法；教學(xué)改革

一、課程的定位與高職學(xué)生特點

（一）課程的定位

《印制電路板設(shè)計》課程是電子信息工程技術(shù)專業(yè)和通信技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。該課程通過教與學(xué)使高職學(xué)生正確掌握用電子繪圖軟件繪制電路原理圖和印制電路板圖，并根據(jù)要求進行單面板、雙面板、多層板的設(shè)計制作等，重點培養(yǎng)學(xué)生利用計算機進行電路原理圖和PCB板的繪制、設(shè)計能力。為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練起承前啟后的作用，也為完成課程設(shè)計和參加全國或全省技能大賽綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)提供支持，為今后從事印制電路板相關(guān)工作做好技術(shù)準(zhǔn)備。

（二）高職學(xué)生特點

從總體上看，當(dāng)前高職高專絕大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，重視實踐環(huán)節(jié)，重視素質(zhì)培養(yǎng)，我們兩個學(xué)校的電信和通信專業(yè)90%以上的學(xué)生都積極報名參加職業(yè)技能鑒定。但是我們也看到了他們的一些不足和問題，主要是文化基礎(chǔ)差，入學(xué)高考成績普遍偏低，對于專業(yè)課理論學(xué)習(xí)感到困難，學(xué)習(xí)的主動性、自覺性較差。因此我們在教學(xué)中要正確引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識理論知識和實踐技能的關(guān)系，教育學(xué)生認(rèn)識到理論學(xué)習(xí)的重要性。

（三）課程在就業(yè)中的地位

我們在電子信息工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中分析了本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)職業(yè)范圍，主要涉及電子工藝技術(shù)與管理、產(chǎn)品測試與維修維護以及電子產(chǎn)品開發(fā)等多個方向，《印制電路板設(shè)計》課程對應(yīng)“印制電路板設(shè)計”工作崗位。典型工作任務(wù)是PCB板的設(shè)計與制作，而在學(xué)習(xí)領(lǐng)域分析是電子線路板制圖學(xué)習(xí)領(lǐng)域和電子線路板制板學(xué)習(xí)領(lǐng)域?！队≈齐娐钒逶O(shè)計》課程是集技術(shù)性、專業(yè)性、實踐性、綜合性于一體的一門課程，它有利于培養(yǎng)學(xué)生將來的從業(yè)能力。

二、傳統(tǒng)教學(xué)方法

（一）傳統(tǒng)的授課內(nèi)容

授課教師根據(jù)課程教材章節(jié)制定了課程標(biāo)準(zhǔn)和課程授課計劃表，詳細(xì)安排了教學(xué)過程中的進程，但傳統(tǒng)的授課內(nèi)容由于缺乏工程應(yīng)用的意識，導(dǎo)致對于用ProtelDXP2004（或其他印制電路板設(shè)計軟件）軟件繪制的原理圖的可讀性、規(guī)范性以及制作電路板應(yīng)遵循的相關(guān)電氣規(guī)范和制板工藝要求重視不夠。學(xué)生雖然能了解ProtelDXP 2004軟件的一些基本軟件功能，而且繪制原理圖和印制電路板元器件、電路原理圖、印制電路板圖都學(xué)得很好，但是卻不能對原理圖某一個元器件做出修改使用，或設(shè)計出來的印制電路板用于實際時不能正常工作。

（二）傳統(tǒng)的教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)方法一般是按照教材的順序給學(xué)生上課，授課教師在學(xué)校計算機實驗室每節(jié)課講解幾個知識點，然后再讓學(xué)生上機練習(xí)，但由于學(xué)校實訓(xùn)條件限制或課時安排有限，沒有印制電路板制作實訓(xùn)室，學(xué)生只會用軟件繪制電路原理圖、印制電路板圖，沒有實際制作印制電路板，這樣教與練分開，學(xué)生不能靈活運用已學(xué)的知識，學(xué)習(xí)主動性不夠，缺少實踐能力。

（三）傳統(tǒng)的考試方法

一般采用統(tǒng)一上機開卷考試形式，目前本課程的考試是授課教師根據(jù)課堂所講授內(nèi)容及學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況而命題的，考試內(nèi)容與專業(yè)內(nèi)容聯(lián)系不緊，沒有和企業(yè)的實際相銜接，因此本課程不能很好地發(fā)揮作用。

三、教學(xué)改革舉措

傳統(tǒng)的《印制電路板設(shè)計》課程教學(xué)方法存在著上述諸多弊端，致使大多數(shù)學(xué)生是為了完成學(xué)習(xí)任務(wù)而學(xué)習(xí)，沒有認(rèn)識到學(xué)好Protel制圖的重要性，學(xué)習(xí)的自覺性和積極性不夠高。對此我們結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)生學(xué)習(xí)使用該軟件的情況，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法等進行了改革，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力，并鼓勵學(xué)生參加技能大賽，取到了良好的教學(xué)效果。

（一）理論教學(xué)改革

我們重新制定了《印制電路板設(shè)計》課程的課程標(biāo)準(zhǔn)和教案，將每一章的主要內(nèi)容、講授內(nèi)容和教學(xué)目的體現(xiàn)在課程標(biāo)準(zhǔn)中，每一單元教學(xué)的任務(wù)、教學(xué)重點、難點以及教學(xué)目標(biāo)體現(xiàn)在教案中，并精選教學(xué)內(nèi)容，做到少而精。我們將《印制電路板設(shè)計》課程最主要的知識點、最實用的內(nèi)容進行重點講授，以培養(yǎng)學(xué)生的印制電路板繪圖、設(shè)計能力為核心，將電子設(shè)計制作的真實項目案例作為載體引入到教學(xué)過程中，使學(xué)生融會貫通。在教學(xué)中我們提煉了進行電路設(shè)計必備的知識點作為主線，另外精選大量電路實例，盡量選擇學(xué)生熟悉的電路圖，例結(jié)合模擬電路或數(shù)字電路中的相關(guān)知識對某一電路進行設(shè)計。如三極管共射放大電路、單片機跑馬燈等，并在學(xué)校計算機實驗室由淺入深進行教學(xué)。

另外，在熟悉設(shè)計環(huán)境和完成簡單的原理圖和PCB設(shè)計制作以后，以具體工程項目為中心，完成一整套的設(shè)計過程，例如以后續(xù)單片機課程要用到的單片機開發(fā)板為例，講解制作雙面板的整體過程，把學(xué)習(xí)的重點放在如何根據(jù)實際要求選取器件的具體封裝形式、如何制作器件封裝、如何生成網(wǎng)絡(luò)表、電路板尺寸選擇和布局布線的調(diào)整上。培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和系統(tǒng)的觀念，通過講解實例，使學(xué)生掌握PCB設(shè)計的整體流程及細(xì)節(jié)內(nèi)容。上機操作時，學(xué)生就會有一種成就感，認(rèn)為自己的PCB作品有很高的實際價值，學(xué)習(xí)積極性也大大提高。［1］

在上機練習(xí)的時候，學(xué)生總會碰到不能獨立解決的問題，如找不到所需的原理圖元件、元件封裝不合適、不能處理編譯錯誤等，教師可有針對性地進行演示輔導(dǎo)或提示點撥，幫助學(xué)生按時地完成實踐任務(wù)。這對保持學(xué)生學(xué)習(xí)Protel DXP 2004的信心與興趣很有必要。此外，教師要主動地、不時地進行巡視，巡視的目的主要是兩點：一是及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的誤操作，如用導(dǎo)線繪制總線，在信號層規(guī)劃電路板形狀等情況并予以糾正；二是引導(dǎo)學(xué)生掌握各種操作技巧，讓其少走彎路，提高設(shè)計效率，如快速地將自由文檔轉(zhuǎn)換成項目文檔，快速放置多個同類元件等。

（二）實踐教學(xué)改革

首先《印制電路板設(shè)計》課程全部安排在學(xué)校計算機實驗室授課，教、學(xué)、做一體化，這種教學(xué)方式比較過去一次在多媒體教室上課、一次在計算機實驗室上機的教學(xué)模式，不但改善了教學(xué)效果，也提高了教學(xué)效率；其次加大了實踐教學(xué)的力度，將教學(xué)與工程實際緊密結(jié)合，采取了上機操作和實物實驗相結(jié)合的教學(xué)方式。有部分高職院校已建設(shè)了PCB制作實訓(xùn)室，教師和學(xué)生可以了解印制電路板制作流程，學(xué)習(xí)制作方法，并可以將自己設(shè)計的電路板制作成PCB板，從而更加有效地配合該課程的教學(xué)。而有部分高職院校在印制電路板制作實訓(xùn)室建設(shè)方面還有一定的欠缺，學(xué)生在計算機房完成印制電路板圖的設(shè)計后，其后續(xù)真正的實際動手操作不能完成，使得學(xué)生對自己設(shè)計出的作品沒有深切直觀的認(rèn)識，也打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。建議先購進經(jīng)濟實惠的熱轉(zhuǎn)印機，激光打印機等相關(guān)制板設(shè)備，在教學(xué)中率先使用起來。條件成熟后，再考慮購進制板腐蝕機甚至是制板雕刻機來完善本課程的教學(xué)。另外，眾多高職院校雖然有完善的印制電路板制作實訓(xùn)室，但在本課程的制圖與制板的課程安排上沒有很好地銜接在一起，也造成學(xué)習(xí)效果大打折扣。

在教學(xué)中采用項目教學(xué)法。在熟悉設(shè)計環(huán)境和完成簡單的原理圖和PCB設(shè)計制作以后，以具體工程項目為中心，完成一整套的設(shè)計過程，例如以單片機跑馬燈為例，講解制作雙面板的整體過程，把學(xué)習(xí)的重點放在如何根據(jù)實際要求選取器件的具體封裝形式、如何制作元器件封裝、如何生成網(wǎng)絡(luò)表、電路板實際設(shè)計尺寸選擇和元件布局，布線的調(diào)整和抗干擾等問題上，另外要注意考慮電路圖中元件放置的位置、總線的使用和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的使用等綜合因素。

培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和系統(tǒng)的觀念，通過講解實例，使學(xué)生掌握印制電路板設(shè)計的整體流程及細(xì)節(jié)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)積極性。另外，在引入工程項目概念上，很多教學(xué)內(nèi)容忽視了印制電路板制圖完成后的工作。一塊印制電路板圖怎樣合理設(shè)置輸出（在學(xué)校教學(xué)中多為激光打印機打?。┯≈齐娐钒?，也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。如果由廠家生產(chǎn)印制電路板，需要用戶提供PCB布線圖、元件標(biāo)識、正面PCB絲印、板材厚度等相關(guān)數(shù)據(jù)。這些內(nèi)容要融入到平時的教學(xué)中，使得學(xué)生在從業(yè)時能更快地融入生產(chǎn)實際中。

（三）考核教學(xué)改革

《印制電路板設(shè)計》課程采用平時成績與期末大作業(yè)考核成績綜合評定的方式。每一次上機都有實踐任務(wù)，教師根據(jù)學(xué)生完成任務(wù)的速度、質(zhì)量及學(xué)習(xí)態(tài)度做好平時成績記錄。期末大作業(yè)考核是在規(guī)定時間內(nèi)完成某繪制工程項目的設(shè)計。大作業(yè)也按難易程度和分值大小安排兩個，作業(yè)一：項目簡單，設(shè)計量小，內(nèi)容包含電路原理圖設(shè)計和印制電路板圖設(shè)計；作業(yè)二：項目略復(fù)雜，設(shè)計量大，內(nèi)容除電路原理圖設(shè)計和印制電路板圖設(shè)計，還有元件設(shè)計和封裝設(shè)計。學(xué)生可根據(jù)自己對軟件的掌握情況進行二選一，［2］無論選哪個項目其設(shè)計內(nèi)容都包括了對軟件的熟練使用、元件布局布線及其他相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。項目難易只是決定了考試時間的長短。相對于以往，最終的總評成績要考慮后續(xù)的電路板制作的實踐操作，實踐操作占總評成績的50%。

四、結(jié)束語

《印制電路板設(shè)計》是一門操作性非常強的課程。其內(nèi)容不僅包括在計算機房利用制板軟件設(shè)計出合理印制電路板圖，還包括后續(xù)利用制板設(shè)備把設(shè)計對應(yīng)的電路板做出來，并進行焊接調(diào)試，來檢驗設(shè)計的合理性。實踐表明，教學(xué)改革的實施與深化，不僅有利于學(xué)生個人職業(yè)素質(zhì)的發(fā)展，而且有利于課程體系的深層次融合和寬范圍整合。

［1］鄭長征，毛哲，謝妍.關(guān)于Protel教學(xué)實踐方法的探索［J］.科教導(dǎo)刊，2011（21）：57-58.

［2］李珍，李瑩.Protel DXP2004的教學(xué)探討［J］.電腦知識與技術(shù)，2011，7（8）：1841-1842.

（責(zé)任編輯：郝銳）

Research on Teaching Reform of Printed CircuitBoard Design Course in Higher VocationalCollege

CHEN Xiao-li1，ZHU Xiao-xiang2
（1.Hubei Science and Technology College，Wuhan，Hubei430074；2.Wuhan Vocational College of Soft ware and Engineering，Wuhan，Hubei430205）

Printed Circuit Board Design Course is a very important link with great practicality in the electronic design to present product. In order to make students master the main ideas of the course， the teachers should not only skillfully design the diagram of printed circuit board in computer， but also make a circuit board. After the completion of welding electrifying debugging， the teachers should test whether the design is successful or not. This paper summarizes the teaching reform according to the teaching practices， and presents the effectiveness of the reform.

G712

A

1008-7427（2015）02-0048-03

2014-12-21

陳曉黎（1959-）男，湖北科技職業(yè)學(xué)院副教授，研究方向：電子技術(shù)。

［Key words］Printed CircuitBoard Design；teaching method；teaching reform