高职《电子电路CAD技术》项目课程设计与开发*

兰建花

（宁波城市职业技术学院 浙江 宁波 315100)

高职《电子电路CAD技术》项目课程设计与开发*

兰建花

（宁波城市职业技术学院 浙江 宁波 315100)

分析高职项目课程教学实施现状发现，有必要进行项目校本教材的开发。而项目教材设计开发的重点和难点是工作任务和项目的设计。本文结合《电子电路CAD技术》项目课程的设计开发过程，就课程内容选取、工作任务设计和学习项目设计等进行探索和研究，分析项目教学的流程和环节，结合具体的项目进行教学设计，以利于工作过程导向项目课程的应用和推广。

高职；电子电路CAD技术；项目课程设计开发

近年来，基于工作过程导向的项目课程在我国的高职院校教学中得到了一定范围的应用。目前，电子专业相关课程的教学改革已不是新的课题，以职业院校开设的电子CAD技术相关课程为例，纵观发表的有关论文，很多强调加强实训教学手段，加强与企业的合作办学，以及项目教学如何实施等，很少对项目课程的具体内容选取、课程的组织结构等核心问题进行研究和探索。笔者拟就项目课程的内容选取、工作任务设计和学习项目设计进行探索和研究。

高职电子信息类专业项目课程教学实施的现状分析

当前，各高职院校信息电子类专业都在积极进行项目教学改革，但对项目教学的内涵理解存在一定的偏差。有些项目课程的教学设计仍然依据原教材的内容进行，只是把教材中大章节标题中的“第×章”改成“项目×”，把各小节的标题改成任务，给人以“新瓶装陈酒”的感觉，无法满足项目教学要求，学生的学习积极性和主动性依旧没有调动起来。

事实上，在新课改条件下，教材不是供传授的经典，不是供掌握的目的，而是供教学使用的材料，是供查阅资料的工具书。因此，需要根据学生的情况和本校的教学条件进行项目课程的开发设计。借着我校进行项目课程改革的契机，笔者所在的教学团队对《电子电路CAD技术》等专业课程教学进行了实践研究，初步取得了一定成效。《电子电路CAD技术》校本项目教材即将在机械工业出版社公开出版。

项目课程的教学设计开发

（一）课程内容的选取、定位

立足于高职教育培养社会、企业生产一线的技能型、应用型人才，基于市场职业岗位工作任务和行业专家分析，我校将电子专业课程分为职业基础课程、职业核心能力形成课程和职业岗位能力形成课程，把《电子电路CAD技术》、《电子产品组装与检验》、《电子产品设计》课程归结为电子专业职业岗位方向课程。

《电子电路CAD技术》课程是《电子产品组装与检验》、《电子产品设计》课程的支撑和基础。现代电子产品离不开印制板（Print Circuit Broad，PCB）的设计，而《电子电路CAD技术》课程最终解决的就是PCB设计的问题。根据职业资格要求，结合本校条件和学生情况，要求学生能进行PCB单面板、双面板、四层板的设计。PCB的设计是电子产品设计的重要部分之一，PCB的设计和制造质量直接影响电子产品的整体质量和成本。

我们以实际典型电子产品为载体，共同确定了本课程的教学内容，如图1所示。分为三大模块：重点是原理图（SCH）设计模块，印制板（PCB）设计模块和电路仿真模块。在前面电子技术实践核心课程中，为帮助学生分析电路性能，已进行过EWB仿真教学，因此，本课程没有重点详叙电路仿真。从图1可看出，元件是设计原理图、PCB图的基础，设计电路原理图需要原理图元器件，对于库中没有的元器件需要进行制作；设计 PCB电路板也同样需PCB元件，即封装。

在每个产品PCB设计过程中，要有意识地培养学生的读图、识图能力，要求学生能绘制原理图，分析电路性能，结合电子行业的相关规范和要求，进行PCB布局、布线。若不理解逻辑功能就简单地进行拉线，可能会违背原有的设计意图，甚至完全实现不了预计的设计功能。要求学生设计出的PCB经过安装、调试，真正能够投入使用。

图1 电子电路CAD技术内容基本框架结构图

（二）课程工作任务和学习项目设计

项目课程开发的重点和难点是工作任务和学习项目的设计。面对众多不同的企业，不可能用统一的工作任务来覆盖，因此，只能根据不同企业的生产和工作过程，概括出具有典型意义的基本工作任务，以此作为项目设计的基础。设计基于工作任务的学习项目，实际上是完成从工作任务到学习项目的转化。设计学习项目应以学生通过项目的实施，掌握基本胜任企业工作任务的专业知识和操作技能，体验企业生产和工作过程，提升职业工作感悟，增强对企业生产、管理工作的计划有组织和统筹能力为标准。

应由行业专家和相关专业群的课程教师合作，结合学生情况分析，精心研究，共同确定学习项目和工作任务安排，如表1所示。这些项目有以下特点：（1）与企业生产和工作过程有直接关系；（2）能进行理论与实践一体化学习；（3）学习项目的成果具有可展示性；（4）与职业标准相衔接。

项目和工作任务的总体顺序安排应符合学生的认知规律，比如，从感性认识到理性认识，由简单到复杂，先入门后逐步深化，循序渐进等。表1中的每个项目都包括由该门课程全部任务所构成的完整工作过程，且工作过程基本是一致的。依据工程实践方法，每个项目的制作都一气呵成，从设计原理图到设计PCB电路板。PCB图设计后的进一步检查，一定要从实际元件出发，仔细检查PCB设计图，包括封装、电气连接检查、元器件安装位置、定位尺寸检查、安装空间检查，要求PCB制板人员必须有严谨的工作态度。每个项目都会重复这个工作流程，但尽管流程是重复的，具体内容却是不会重复的，因此随着项目的推进，学生的职业能力在不断提升。

从表1中可看出，基于工作过程的项目课程将本课程知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织展开教学，使学生直接参与项目资讯、决策、计划、实施、检查、评价全过程。要以从简单到复杂的系列典型产品为主线展开，以实际PCB设计流程为主线和学习流程，以行业、企业的工艺和规范作为约束条件，渗透到教学的每一个环节，达到教学做一体地实施项目。

表1 电子CAD课程整体项目设计表

具体项目教学实施过程

图2是项目设计的逻辑结构和组织安排。现以项目2“设计简易声光显示报警器的PCB单面板”为例进行介绍，本次课安排4学时（本课程采用4节连排的方式）。

图2 项目的内部结构图

为引起学生的兴趣，首先创设适当的情境，结合门铃制作、水位检测、汽车超载测量等实际问题，说明简易声光显示报警器的作用，并说明简易声光显示报警器是以PCB单面板为支撑的。接着形象展示实际产品的单面板、电路图和PCB相关设计图（供学生设计PCB时参考），然后自然过渡到说明完成本项目需要的能力目标：（1）能对简单小型电路进行单页式绘制。（2）能初步设计PCB单面板及明确本目标完成对后续学习的帮助。这里如果先引入适当的项目情境，再让学生明确相关职业能力目标，比较符合学生的心理需要，若学生一进入课堂就立即介绍本次课的能力目标，学生认为目标离自己较远，会产生畏惧心理。实际上，在进行教案设计时目标是起导向作用的，通过市场行业和学生学习程度分析，基本就已确定好能力目标，再根据能力目标选出合适的项目、案例，结合合适的项目情境来进行教案设计。但在具体课堂上，为引起学生的兴趣，则应从学生感兴趣的周围事物开始，适当进行情境介绍，使学生学习积极性普遍提高。

为有助于电路PCB设计排版，必须要学生一起来简单分析电路功能，同时巩固学生的相关电路基础知识。然后提出具体的任务，基于PROTEL DXP2004软件来完成设计：（1）设计绘制电气原理图；（2）排除原理图元件封装和网络关系装入PCB的错误；（3）设计实际电气性能的PCB单面板，符合PCB提供的参考效果。

在目标导向任务驱动下，教学做一体实施以下任务。

（一）要学生尝试和体验电气原理图的绘制过程

初学者绘制原理图时，常常遇到找不到原理图元件的问题，如电路图中蜂鸣器、开关只提供了库元件名SW-PB、Buzzer，但未说明其位于哪个元件库中。有了学生尝试的实践过程后，示范如何查找元件，如“*”通配符的使用，再经过学生练习，知识就内化为学生自身的了。元件放置完毕，开始连线，如有个别学生WIRE与LINE不分，可单独辅导。一张元件编号唯一的电路图绘制完毕，教师可再针对原理图绘制作适当的点评（1学时）。

（二）将原理图元件封装和网络关系载入到PCB板

先是学生“尝试”的实践过程。在更新PCB板载入管脚封装和网络时，往往出现错误标志而导致元件无法载入，应待学生体验后，再帮助他们分析错误。要注意调控学生思维活动，设计一些有相关特点或递进特点的案例。

学生针对案例对比，能学会如何看出自己作品中的问题，以及如何修改处理。在错误中，学生受到了启迪，积累了经验（30分钟）。

教师进行适当的经验小结：（1）首先判断错误元件对应集成元件库本身或与之关联的封装库是否损坏；（2）查看原理图元件的封装，对PCB编辑库中找不到的加以更改。（3）虽然封装库和封装形式没有错误，但仍有极个别封装元件无法更新到PCB板中，这可能是原理图电气关系没连上造成的；转到原理图更改电气连接关系，仍然装不进，时间较为紧迫的情况下，可以直接手工放置封装到PCB中。对与PCB板其他封装元件之间没有电气连接关系的“飞线”，即焊盘没有网络属性，应转原理图查看连接关系，再转PCB板设置焊盘的网络属性即可（25分钟）。

（三）开始设计PCB单面板

学生手动布局元件，自动布线，教师在旁边提示，直到布线完毕。接着教师结合例子说明：怎样布局与布线合理，如何修改较好；学生再对自己的设计进行修改。（30分钟）

修改完毕后，要求学生作进一步检查：（1）查看元件封装，特别检查三极管原理图元件引脚编号、封装管脚编号是否与实际元件管脚排列顺序一致。在此项目中，不使用默认的封装BCY-W3/E4，更改为BCY-W3/H.7，引发学生思考为什么这样做。（2）检查电气连接，以实际电路原理为依据。（3）检查元器件安装位置、安装空间。提醒学生：我们是在设计一块用来实际制作的PCB板。（30分钟）

（四）最后进行项目考核与评价

进行不同学生小组所设计作品的比较，让学生来评定作品，教师点评作品。然后大家一起对存在的问题进行纠正，再总结相关技能、知识、经验并布置相应课外练习，以训练提高。（20分钟）

值得说明的一点是，本课程教学虽然一人一机在机房进行，但仍要进行分组教学，分组的方式采用学生自由选择加上教师适当调配，以有利于项目学习为原则，每组必须推荐一名组长，监督项目的落实完成，并在必要时帮助本组同学解难，也方便本组开展必要的讨论。在面对四十多名学生的项目操作实践课程中，教师要有课堂管理的能力，实践表明分组是一种很好的教学方式。

在整个《电子电路CAD技术》课程教学中，教学做一体实施任务，在表1中对于项目前篇和项目1，教师一边演示，学生一边跟着操作占据较大比例。从项目2开始，采用学生适当尝试体验探究思考，教师帮助分析问题，学生从错误中受到启迪的过程授课。这要求教师有较好的错误分析反思能力，有较强的实践经验，同时必须要有较好的学习开发能力。

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G712

A

1672-5727（2011）08-0087-03

*本文系宁波城市职业技术学院项目课程建设课题《电子电路CAD技术与考证》（课题编号：XMKC2009022）；浙江省重点教材《电子电路CAD项目化教程》建设项目（项目编号：SJJC1106）部分研究成果

兰建花（1978—），女，畲族，浙江衢州人，硕士，宁波城市职业技术学院信息学院讲师，主要从事应用电子技术的教学工作。

（本文责任编辑：谢良才）