基于Protel电路设计的课程改革探索

广东理工学院电气工程系 任 瑾 张晓亚 杨振波 徐殿双

基于Protel电路设计的课程改革探索

广东理工学院电气工程系 任 瑾 张晓亚 杨振波 徐殿双

按照Protel电路设计课程的特点，通过教学的现状进行分析和调查，提出一种“线上教学、线下实践、项目引领、任务驱动”的实用创新的教学改革方案，利用微信公众号进行教学辅导，以具体的任务项目引导学生，激发学生学习的兴趣。达到充分挖掘学生的创造潜能和解决实际问题能力的目的，实现课程教学目标。

Protel；电路设计；实用创新；教学改革

0.引言

现今，社会对高技能型人才需求的大量增加，使得教育部门加大对应用型本科技术人才培养的力度。为了更好地让学生掌握所学的专业技能，教学的科目就会适当增加，这就会造成部分课程的学时减少的现象。那么如何在这种情况中保证教学质量呢？无疑必须对减少课时的这部分课程在传统的教学模式上进行改革，实现“与时俱进”的新式教学，来保证教学的质量。《Protel 电路设计》是电工电子类专业学生所应该掌握的专业技能课之一，本门课程的特点是实时互动性强、综合实用性强，是计算机应用与电路理论知识相结合的一门课程［1］。学生可通过学习使用Protel软件，掌握设计电路原理图的绘制及印刷电路板的制作方法，就可以胜任电子绘图员的工作。

1.教学课程现状与问题分析

目前大多数高校在《Protel 电路设计》这门课的教学中，主要采用“多媒体+上机”的“1+1”模式，即以教师为主体的多媒体授课和以学生为主教师指导的机房实操。

（1）从教学方法上看：这种模式的教学比较直观，使学生能够看到教师操作演示的每一步，但要求学生每时每刻都要集中注意力，并且记住理论课上的细节步骤，因为Protel软件每执行一步都会有不同的变化，稍有不注意，就会跟不上教师的思路，导致学生的兴趣缺失。另外上机实操时往往是一个教师对应几十个学生，容易导致部分同学的问题得不到及时解决，使得教学效率低。

（2）从教学内容上看：教学内容只是包含了软件的基本操作，简单电路的绘制，用于练习的电路图没有实际应用价值，不能实现最终制版和让学生动手焊接的目的。教学的内容与其他专业的学习相脱离，学生学完课程后，仍然不会自主设计硬件电路原理图，只会单纯的绘画；而对于PCB图，大部分学生也只是机械的按照老师的要求完成任务，并不能真正理解为什么要那样做，学生的所学不能与所用很好的结合。此外教学的内容与用人单位的生产实际相脱节，造成学生工作后要二次学习。

2.教学改革前的调查

为了让广大师生适应目前教学内容上的调整和有效的保证教学质量以及更好地培养学生的动手能力，教改团队在初期以我校电工电子类专业的学生为对象进行调查。包括学生对本门课程的兴趣；是否愿意参与一些科研项目；是否愿意接受采用微信公众号的线上教学辅导形式等多方面内容。综合调查结果显示：绝大多数学生使用微信但只有少部分学生有利用过公众号进行学习；少部分学生愿意参与到科研项目中；另外学生对课程还不是很了解，但均表示愿意尝试通过微信公众号学习这一探索性的教学改革。所以利用微信公众号的网络教学与辅导有一定的可行性。

3.教学课程改革

教改团队在教学改革过程中提出采用“线上教学、线下实践，项目引领、任务驱动”的教学模式，这种教学模式让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取能力，包括基础知识、个人能力、团队协作能力和系统能力四个方面，来综合性地提高学生的操作水平和技能。强调知识与能力的关联，理论与实践相结合。

3.1 线上教学

《Protel 电路设计》课程中运用线上的教学与辅导的模式具有颠覆性意义，更有助于促进人才培养目标的实现。利用微信公众号学习的好处在于师生可以打破 “时空差异”的弊端，即时、方便、快捷的进行学生与老师交流、学生和学生交流，相较于传统教学形式而言形势更为新颖学生更易接收，从而达到提高教学效率的目的。具体做法如下：

（1）利用微信的公众号推送一些关于学习电气制图的文章进行辅导，并且定期更新一些教学视频以及教学案例，使学生可以随时随地的在线观看教学视频。

（2）公众号中链接一些关于电子设计等知识方面的一些技术论坛，以及设置在线问答，如果在设计项目的过程中遇到不懂电气问题可以利用论坛或在线问答来提问。

（3）收集汇总交流信息，比如问的比较多的问题、学生互动频数、学生提交作品等。通着这些数据信息对教学效果进行定期评价，为不断优化教学改革的成效提供参考依据。

（4）教师通过微信向学生发布教学设计项目以及学生作业，及时引导学生的在线学习。

（5）学生可以通过邮箱的形式提交自己设计作品，教师立即评价，及时反馈相应问题。

3.2 线下实践与项目引领

本门课程是一门实践性能较强的课程，学生必学要自己动手操作，才能掌握知识。教学过程中除了介绍软件的使用和案例教学外，更要注重项目设计。在与其他专业知识相结合的背景下，综合学生的认知水平考虑选取难易程度和知识覆盖量都适合的项目进行教学。项目包括：单晶体管放大电路设计、直流稳压电源设计和单片机控制电路设计，项目以学生为主体，分为若干个小组，教师引导学生分析问题，进行组内探讨，适时给予指导，最终学生提出制图设计方案 。学生运用Protel软件绘制电路图和PCB图，利用仿真功能对线路设计结构、元件参数等进行可行性验证，检查无误后再利用实验室现有设备进行印制电路板，完成焊接、测试工作，制作出完整的作品。在实践过程中学生会了解很多实际应用问题，比如：在集中电路板中引脚间的距离单位使用的是英制、电路设计中的模拟地和数字地分开使用等。另外还可以找一些企业生产出来的简单电路板，让学生进行抄板。通过抄板加深了解在设计实际产品时，项目的布局布线规则、工艺要求等内容。这样做的目的在于提高学生的学习热情和对电路的感性认知建立起电子工程师必备的工程概念，尽量缩短与企业人员的差距。

3.3 任务驱动

在教学中的每个项目中都包含若干个任务，任务的内容由易到难，以完成该项目所划分的各项任务来驱动某个知识点进行教学。任务驱动意在充分发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。学生在教师的帮助下，利用学习资源，自觉探索进行知识构建，并与组员相互协作，把学习和应用有机的结合起来。除了上述提出的项目引领教学外还可把本门课程与数字电子技术、单片机课程的实训教学结合起来，选择合适的工程性课题，利用所学专业知识，采用Protel制板和实物制作相结合的方法进行实训。理论联系实际，使传统的教学变得更加生动形象，以高起点让学生快速地切入电子技术设计的程序，还可以大大提高数字电子技术和单片机课程的教学效果。同时在教学中鼓励学生申请创新项目和参加各种电子设计大赛，通过比赛项目提供学习动力。任务驱动使学生了解电子产品的设计制作步骤，是高效地培养锻炼学生的创新能力、自学能力和实践动手能力和综合能力的有效手段［2］。

4.结束语

利用“线上教学、线下实践，项目引领、任务驱动”的教学形式，将微信公众号引入电工电子专业的教学中，构成一个更为新颖、便捷的教学体系，对于应用型本科的教学改革和创新有着重要的价值。本文提出一些具体的思路，希望能够抛砖引玉，引起广大教育工作者对于利用微信公众号教学的关注。在教学改革中还需要不断总结和探索创新，尽量能够让学生有更多的实践机会，运用所学知识［3］。在下一步的教改实施中，我们将针对收集存在的问题，对教改内容进行及时调整，确保教改成果能够得到更好的应用与推广。

［1］徐成贵，黄戈里.电子CAD技术课程教学探索［J］.大众科技，2008（9）：206-207.

［2］李勇，刘佳，王连英.高职专精品课程建设中电化教育应用的几点思考与实践［J］.大众科技，2008（11）：193-194

［3］马利平，蔡长英.《单片机原理与应用》教学改革［J］.时代教育，2014（8）：231-232.

任瑾（1989—），女，辽宁朝阳人，硕士研究生，助教，主要研究方向：计算机控制技术、嵌入式系统开发。

张晓亚（1987—），女，河南漯河人，硕士研究生，助教，主要研究方向：工业故障诊断，图像处理。

杨振波（1986—），男，广东河源人，讲师，主要研究方向：电子设计。

徐殿双（1987—），男，黑龙江安达人，硕士研究生，主要研究方向：能源材料、电子技术。

广东理工学院 质量工程 教学研究与改革项目“《Protel2004电路设计》课程改革与研究（编号： JXGG2016002）”。