崔玉美

摘要：Altium Designer是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，是電子類相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的必備技能之一。針對該課程的教學(xué)現(xiàn)狀，從教學(xué)軟件的使用、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和教學(xué)考核方式等方面提出了具體的教學(xué)改革措施，實(shí)踐證實(shí)了，學(xué)生在學(xué)好本課程的基礎(chǔ)上綜合能力得到了很大的提高。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；Altium Designer；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號： G642.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）13-0117-02

Abstract： Altium Designer is a course that closely links the the theory with practice， which is one of necessary skills for the electronic talents. As per the current teaching situation of this course， some detailed teaching reform measures including the usage of teaching software， the design of teaching contents and the teaching assessment have been raised. It has been proved that based on learning this course well the students comprehensive capability has been greatly improved.

Key words： CAD；Altium Designer；Teaching Practice

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和生產(chǎn)工藝的不斷提高，PCB電路板的結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜，EDA設(shè)計(jì)軟件隨著技術(shù)的進(jìn)步也在不斷地更新，Altium Designer是Altium公司繼最早的Protel系列產(chǎn)品之后的高端設(shè)計(jì)軟件，它擁有強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)功能，深受電子類各專業(yè)設(shè)計(jì)人員和廣大電子愛好者的青睞，目前也已成為很多高校電子類相關(guān)專業(yè)實(shí)踐能力的必備課程之一[1]。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

目前，很多高校的常規(guī)教學(xué)模式中存在以下幾個(gè)問題：

1）軟件更新不及時(shí)

有些學(xué)校還在使用十年前的Protel DXP，更有些還在使用Protel公司99年發(fā)布的99SE等很陳舊的版本，授課教師使用軟件的相應(yīng)版本習(xí)慣了，不愿意更換，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的知識相較企業(yè)有一定的距離。

2）教學(xué)內(nèi)容陳舊

教師課程教授過程中只注重軟件的具體操作，菜單和工具的使用，功能的介紹，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中就是照葫蘆畫瓢，繪制完成的電路圖和PCB板，學(xué)生不知所以然，教師講授的時(shí)間太多，學(xué)生練習(xí)的時(shí)間少，課堂枯燥，學(xué)生沒有興趣，教師吃力不討好。

3）教學(xué)方法相對落后

課程教學(xué)方法存在弊端，作為一門計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程，很多學(xué)校多數(shù)教師在授課的過程中，注重理論而輕視實(shí)踐，往往在普通教室黑板上或以多媒體的形式介紹軟件的使用方法，講解電路的工作原理后，然后要求學(xué)生上機(jī)完成繪制，認(rèn)為軟件只是輔助實(shí)現(xiàn)的環(huán)節(jié)，輕視了理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性[2]，更重要的是輕視了培養(yǎng)學(xué)生動手解決問題的能力和工程實(shí)踐的能力。

2 教學(xué)實(shí)踐改革

作為培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的高校，必須把課程與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，在教學(xué)活動中，要以實(shí)用、就業(yè)為導(dǎo)向，不斷提升學(xué)生的實(shí)踐動手能力、技術(shù)水平以及學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。針對Altium Designer傳統(tǒng)教學(xué)中存在的諸多問題，在課程教學(xué)實(shí)踐中在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 教學(xué)軟件要及時(shí)更新，緊跟企業(yè)應(yīng)用步伐

Altium Designer是該電子設(shè)計(jì)軟件目前最新的版本，學(xué)校授課教師要及時(shí)更新課上使用的軟件，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)要跟上時(shí)代的變遷，跟上技術(shù)的進(jìn)步，為將來進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和過程要精心設(shè)計(jì)，提高學(xué)生興趣

1）輕松入門，提高學(xué)生自信心

Altium Designer課程具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，如果學(xué)生沒有對印制電路板有直觀認(rèn)識，就很難在短時(shí)間內(nèi)熟悉從原理圖到PCB的設(shè)計(jì)流程，也很難領(lǐng)會印制電路板的布局布線規(guī)則以及印刷電路板中的重要概念。在教學(xué)過程中，要適當(dāng)?shù)亟柚恍┹o助手段，使學(xué)生能迅速入門，理清思路。用以往學(xué)生的實(shí)例，做過的板子實(shí)物展示給學(xué)生看[3]，比如拿塊現(xiàn)成的網(wǎng)卡、顯卡，或往屆學(xué)生做電子產(chǎn)品制作的電子鐘、電子琴PCB板，讓學(xué)生有整體的概念，學(xué)習(xí)本課程要完成哪些任務(wù)，最終能做出什么樣的東西來，做到讓學(xué)生心中有數(shù)，或者先進(jìn)行簡單的焊接實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能具體地認(rèn)識到印刷電路板如何支撐電子元器件[1]、引腳間的電氣連接如何實(shí)現(xiàn)，對于一些比較抽象的重要概念也會有比較清晰的認(rèn)識，如“過孔”和“焊盤”有何區(qū)別，“布線層”和“絲印層”的區(qū)別，“封裝”尺寸為什么一定要精準(zhǔn)等等，這種認(rèn)識方式更直觀更容易讓學(xué)生接受理解，在課程教學(xué)中既可以縮短時(shí)間、提高效率，又調(diào)動了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生的動手熱情。

2）課堂教學(xué)要講練相結(jié)合，以學(xué)生為中心

Altium Designer的教學(xué)中應(yīng)加大實(shí)踐教學(xué)的力度，教學(xué)的整個(gè)過程都應(yīng)該在專用的實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，在教學(xué)過程中，要注意講授與練習(xí)相結(jié)合，教師講解演示后，學(xué)生要隨后進(jìn)行練習(xí)，教師及時(shí)指導(dǎo)。課上要以學(xué)生為主、教師為輔，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行，同時(shí)要把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)等課程綜合運(yùn)用來解決實(shí)際問題，提高課堂內(nèi)容的趣味性。比如：設(shè)計(jì)搶答器、電子琴等，要求學(xué)生從設(shè)計(jì)電路圖，選擇元器件到最后完成PCB板都以小組合作的形式完成，以小組與小組之間的競賽完成來激勵(lì)學(xué)生的主動性。

3）教學(xué)內(nèi)容要突出重點(diǎn)

Altium Designer軟件集原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)繪制、電路仿真、VHDL混合輸入、FPGA設(shè)計(jì)、信號完整性分析等諸多功能于一體。本課程教學(xué)的目標(biāo)不應(yīng)該僅在于讓學(xué)生會使用Altium Designer軟件繪圖，應(yīng)該讓學(xué)生在最基本的能夠繪制電路圖、PCB圖的基礎(chǔ)上會讀懂原理圖，給任意一張圖紙或PCB板就學(xué)會自己設(shè)計(jì)，為學(xué)生步入工作崗位打下良好基礎(chǔ)。因此課程教學(xué)重點(diǎn)：

首先，應(yīng)放在元件庫的制作上，在使用Altium Designer進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)常遇到需要的元器件原理圖符號在軟件自帶的元器件庫中找不到，這時(shí)就需要使用者自己繪元件，包括圖形符號和封裝圖。要求學(xué)生自己網(wǎng)上查找相應(yīng)元器件的相關(guān)資料，讀懂引腳功能，封裝外形尺寸，根據(jù)要求完成設(shè)計(jì)。多年教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)上查找與課堂內(nèi)容、課題設(shè)計(jì)相關(guān)資料的能力，對即將走上工作崗位的學(xué)生來說非常重要，上此類實(shí)踐類課程的專用機(jī)房一定要開放網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生隨時(shí)都可以網(wǎng)上搜索其所要了解的內(nèi)容。但也對任課教師提出了更高的要求，要知識面廣，隨時(shí)能解答學(xué)生的問題，更要課堂上管理好學(xué)生，避免上網(wǎng)打游戲或做與課上無關(guān)的網(wǎng)上聊天等等。

其次，教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)是PCB設(shè)計(jì)原則。在PCB設(shè)計(jì)的教學(xué)中除了必須要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)一些基本原則比如PCB板的外形尺寸、過孔的大小位置、布局的合理性要求，走線的方式等，還要必須考慮電磁兼容性及信號完整性問題[4-5]，高速電路的產(chǎn)生使得很多本來工作原理沒有錯(cuò)誤的PCB板卻不能正常工作，因此電磁兼容和信號完整性問題不容小覷。

再者，教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中要注意的事項(xiàng)上?，F(xiàn)在的學(xué)生學(xué)會使用一款軟件很快，但如何能靈活使用，出現(xiàn)問題如何解決才是重點(diǎn)。所以教師要把自己多年使用的經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)過程中的積累總結(jié)的一些便捷方式和需要注意的問題向?qū)W生重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。

學(xué)生完成PCB設(shè)計(jì)后，要求學(xué)生模擬實(shí)際工程項(xiàng)目，打印各種報(bào)表，完善文檔管理，利用PCB制作實(shí)驗(yàn)室中的印刷電路板雕刻機(jī)將設(shè)計(jì)的PCB圖制成實(shí)物，有條件可以購買元件，讓每組學(xué)生焊接一塊PCB板，完成調(diào)試，討論自己設(shè)計(jì)需要完善和不滿意的部分，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。這個(gè)過程將設(shè)計(jì)的思路重新理順和回放，加深學(xué)生記憶的同時(shí)也提高了學(xué)生的綜合動手能力[1、2]。學(xué)生制作出的合格電路板可以充分供下批學(xué)生熟悉印刷電路板時(shí)使用，當(dāng)自己的勞動成果充分發(fā)揮作用時(shí)，對學(xué)生而言則是一種鼓勵(lì)，另外也可以進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

2.3 要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法

Altium Designer課程要根據(jù)實(shí)際情況采取靈活多樣的教學(xué)模式，要以提高和增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和實(shí)踐動手能力為教學(xué)目的，而不是僅僅讓學(xué)生學(xué)會使用一個(gè)軟件而已。

教師有計(jì)劃的安排每次課上的任務(wù)，根據(jù)具體任務(wù)講解軟件中需要掌握的相應(yīng)工具的使用方法，主要從思路方法方面引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行操練，任務(wù)中要故意設(shè)計(jì)需要學(xué)生自己親自網(wǎng)上動手查找資料，并分析完成設(shè)計(jì)的部分，這種教學(xué)方式給學(xué)生提供了更大的設(shè)計(jì)自由度和極大的創(chuàng)造空間，調(diào)動他們的主觀能動性，學(xué)生可以盡情發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，同時(shí)也培養(yǎng)了他們分析問題和解決問題的能力、綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用新技術(shù)的能力，有利于學(xué)生個(gè)性和才能的全面發(fā)展。

2.4 評估考核要突出課程的特點(diǎn)

在課程的考核上，成績由學(xué)生平時(shí)成績和期末考核成績組成，但更注重學(xué)生平時(shí)任務(wù)的完成速度質(zhì)量、課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)的態(tài)度等。期末考核以競賽的形式完成印刷電路板設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性設(shè)計(jì)項(xiàng)目，考核時(shí)間一般要一整天。因人制宜，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多元化。要考慮到每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)，要最大限度的促進(jìn)每個(gè)學(xué)生的充分發(fā)展?？己艘彩且孕〗M為單位，各盡其職，發(fā)揮各自優(yōu)勢、特長完成任務(wù)，教師在學(xué)生完成任務(wù)的過程中給予成績考核。

3 結(jié)束語

幾年教學(xué)實(shí)踐證實(shí)，Altium Designer課程的改革為學(xué)生創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法強(qiáng)化了學(xué)生在教學(xué)活動中主體地位，給學(xué)生極大的創(chuàng)造空間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性[6]，學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到了很好的培養(yǎng)，提升了學(xué)生的綜合能力，更增強(qiáng)了學(xué)生在就業(yè)市場上的競爭力。

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