高职院校“电子CAD”课程设计实践研究

高锐 高芳 吕国策

“电子CAD”课程是我院应用电子技术专业的一门专业核心课程，原有的课程内容偏向于工具软件操作和电路板设计。学生只学会了工具软件操作，而没有掌握实际电路板设计和制作工艺，从而只能停留在电路板理论设计层面，与企业就业岗位需求有较大差距。为了改变这种现状并提高学生的专业技能，本文在原有课程内容中融入了与电路板设计相关的职业资格标准和电路板制作工艺，构建了体现具体课程特点的高职“电子CAD”课程内容，并创新了“理实一体化”教学模式的内容与构成。同时，积累了一些课程设计与开发的实践经验和研究成果，扩展了学生就业领域。

一、课程设计思路

“电子CAD”课程是高职院校电类专业的专业核心课程，也是一门电路板设计制作与计算机技术综合应用的理实一体化课程，课程内容涵盖了电子产品工艺、电子技术和电子产品设计等几个学科的一些知识。笔者根据职业资格标准和课程地位确定课程内容，将传统教学方法和手段与行动导向的教学方法和手段的结合使用，通过完成基于工作过程的实际电路板设计项目，逐步使学生具备进行现代电子产品设计必备的专业技能和从事本专业职业岗位中的电子产品辅助设计工作所必需的专业核心能力，为学生的综合性实践课程提供基本能力支撑，进而提高学生能力，并构建基于工作过程的与具体课程特点相结合的“理实一体化”教学模式。

二、构建课程内容

1.根据职业资格标准和课程地位确定课程内容。电路板设计与制作是现代电子产品设计必备的专业技能，对专业培养目标起着重要的支撑作用。为了使课程内容既符合企业需求从而体现职业资格标准，又能够体现对本专业相关课程的支撑作用，笔者在深入的企业调研和本专业课程体系分析的基础上，确定了四部分课程内容，即工具软件操作、电路板设计、电子元件布局布线工艺应用、电路板制作。该内容是在原有的电路原理图绘制与仿真操作、电路原理图信号完整性分析操作、电路板设计操作内容的基础上，增加了单层和双层电路板制作、原理图与电路板修改、信号完整性分析、电子产品工艺应用等内容与技能点，更侧重培养学生根据实际情况修改电路板的专业技能和制作电路板的专业扩展能力。重新选择的课程内容，使课程培养目标实现了从软件操作技能的训练过渡到电路板设计和制作能力的技能培养，使学生具备电路板设计与制作的专业能力和从事本专业工作所需的方法能力与社会能力。

2.以真实电子产品为载体确定教学项目。笔者通过着重深入地分析电路板设计与制作所需专业技能的层次关系，选择了三个既能够涵盖课程内容又能体现实际电路板设计与制作工艺要求的真实电子产品为教学项目载体，即功率放大器电路板设计与制作、数字钟电路板设计与制作、数控直流稳压电源电路板设计与制作。其中，前两个项目分别是模拟电子产品和数字电子产品，第三个项目是模数混合电路的电子产品。在功率放大器电路板设计项目中，实现的是简单原理图设计、单层板设计与制作、常用模拟元件和工艺应用；在数字钟电路板设计与制作项目中，实现的是层次原理图设计、双层板设计与制作、常用数字元件和工艺应用；在数字直流稳压电源电路板设计与制作项目中，实现的是复杂原理图设计、较复杂双层板设计与制作、模拟和数字元件与工艺的综合应用。

这样进行载体选择和教学项目设计，将课程内容按照简单设计→应用简单工艺→简单制作→复杂设计→应用复杂工艺→复杂制作的顺序进行了组织序化，实现了电路板设计与制作的从简单到复杂、工艺从外围到核心的完整工作过程。如此，既使学生掌握了电路板设计与制作的关键技能，又使学生在将电路板设计文件转化为实物时遇到的问题能及时反馈回电路板设计阶段，从而改善了学生的学习方法并提高了主动学习的热情。例如，学生在制作电路板过程中发现，如果在电路板设计文件中的丝印层上的字符覆盖到了焊盘，则在制作丝印层时这些字符就会被去掉，影响了整个电路板的焊接和整体效果；又如，在制作完成的电路板的线宽不合适，会直接影响电子产品的质量等。学生会根据出现的实际情况，重新修改电路板设计文件，真正制作出符合用户需求的电路板。

三、构建课程教学模式

为了能够体现电路板设计与制作的实际工作过程，我们将教学模式由过去的“讲授+验证”模式发展为现在的“理实一体化”课程教学模式，其内容主要包括以下五方面。

1.边学边做边实践的课堂活动模式。在课堂教学活动中，学生先跟着教师进行操作练习，完成教师预先布置学习任务，接着再制作自己设计的电路板。在制作过程中，学生会发现自己设计中存在的问题，再通过解决设计中的问题，学习修改电路板设计的操作方法、设计工艺和技巧。最后，在完成一个项目后再通过逐步复杂的练习任务来进一步巩固知识和提高技能。这样边做边学的课堂活动，使学生既掌握了专业知识与技能，又锻炼了学生解决实际问题的能力。

2.互助合作的学生活动模式。在课堂活动中，将学生分成任务小组，小组成员共同完成工作任务，分工各有侧重。每个组内成员在完成任务过程中，互相帮助，共同解决问题，培养了学生的集体荣誉感和互助合作精神。

3.体现企业真实环境的实践教学模式。与本课程配套的电子产品工艺实训室的场地布置贴近企业真实的生产厂景，分为电路板设计区和生产区；按照企业生产工艺过程布置电路板制作设备，使学生在学习知识的同时也受到了企业文化的熏陶。

4.构建任务分层驱动与多样考核方法结合的课程评价方法。在新的教学模式下，学生在“练”的过程中遇到问题、提出质疑、寻求支持、相互帮助与总结规律。不同的学生，在练习中遇到的问题可能不一样，学习的进度也会不一样。所以课堂教学中学生的“学”就像万马奔腾，学习内容在不断地自觉地进行着任务分层，由于练习题多，任务分层得到了自然驱动。任务分层是通过学生自选考试题目来自觉实现的，对不同的题目有相应不同的选题难度，最终得分是将学生选择的题目实际得分与题目难度按比例计算所得。这种评价方法将结果评价与过程评价相结合，实现从知识、技能到行为、习惯、情感和价值观的综合评价，并且充分考虑到学生考试心理、自我认知能力。

5.综合运用传统教学法和行为引导型教学法。在新的教学模式下，教学过程与真实电子产品辅助设计岗位的工作过程相一致，每一个项目都以工作过程导向为原则组织教学，分为项目描述、项目分析、项目实施、学习指导、项目检查与评价和项目练习六个不同的学习阶段。在完成项目的不同阶段，可以分别采用不同的教学方法。在项目操作中需要注意的问题和重难点问题的解决，通常使用传统的讲授法、演示法等教学方法。例如，在数控直流稳压电源的电路板设计教学中，由原理图向电路板导入过程中最常见的错误，如果只是一笔带过，学生在以后的操作中还容易犯同样或近似的错误，而且修改仍然存在困难。因此，笔者采用讲授和演示法，将每组学生在实际操作遇到的问题进行总结分类并讲解，能够使学生从总体上把握常见的错误位置并学会修改。

项目教学法、任务驱动、引导文教学法等行动导向教学方法则常应用于整个项目的教学过程，引领学生主动学习。又如，项目二数字钟电路板设计与制作的教学中，采用任务驱动和引导文教学法引领学生完成项目设计与操作，学生根据项目任务单和引导文来主动完成项目操作，充分发挥老师主导作用、学生主体作用。

四、课程设计中的反思

1.课程内容需要根据企业需求进行定期调整。随着电路板设计工具软件的不断更新、新型电子元件的出现、电路板工艺的提高，定期对课程内容进行调整，使课程内容始终体现企业需求。

2.提高授课教师的综合专业水平。在实际授课过程中发现，授课教师不仅应该能够掌握电路板设计与制作的专业技能，还应该具备一些应用电子技术专业其他核心课程的专业知识，这样会为专业人才培养提供更强有力的支撑，为学生学习后续课程打牢根基。