电子线路CAD课程项目驱动教学探索与实践

江西农业大学 刘日龙

为了有效提升学习效能，针对当前电子线路CAD课程教学中存在的教学过程单调等问题，探索了基于项目驱动的团队协作教学模式。通过优化电子线路CAD课程教学内容，设计基础性和综合性项目，突显课程的应用性和实践性。项目驱动教学法显著提高了学生的自主学习能力，同时也对其他相关专业课程教学提供了借鉴作用。

电子线路CAD课程是电子信息类学科重要的专业课，教学内容涉及面广，应用性和实践性要求都非常高。自计算机技术应用于高等教育领域以来，众多学者在不断探索可行的电子线路CAD课程教学理念和模式。

近年来，电子线路CAD课程教学改革研究持续深入，包括课堂教学、实验教学等多个方面。陈晓平等对在多元需求下实施案例教学法进行了初步探索，吴小进等提出了主动式实验教学方法。然而，这些研究大多是从教学内容自身出发，突出教师的主体性，对教学、实验与考核等方面展开研究。本文研究基于项目驱动的教学模式，强调学生的主动参与和团队协作，探索基于本科院校的电子线路CAD课程教学内容和实践方法。

1 课程教学内容

电子线路CAD课程的主要目的是为了培养学生印制电路板设计能力，同时在实践中提高学生的创新能力。主要教学内容包括：原理图编辑器功能、原理图绘制方法、印制电路板编辑器功能及印制电路板设计过程与操作技能方法。

电子线路CAD课程教学分为2个阶段。第一阶段为基本理论教学和实验教学，总学时为40学时，其中理论教学24学时，实验教学16学时。通过40学时讲授，核心目标是要求学生掌握电路原理图绘制和印制电路板设计。电路原理图绘制主要包括元件库添加、元器件查找编辑、层次电路设计、元器件制作等；印制电路板设计主要包括PCB板层规划、PCB编辑器设置、PCB布局布线、元件封装制作等。

第二阶段是课程设计，学时为1周。在此阶段，电子线路CAD课程的教学内容与单片机软硬件知识点相结合，每2个学生分成一组，分别布置以51单片机最小系统为核心的设计项目，将电子线路CAD课程的所学内容融入其中。学生是项目实施的主体，教师作为项目实施的协调者，引导各组学生独立完成从电路原理图绘制、元件库制作、PCB设计、元件封装制作到电路板调试的完整开发过程，从而提高实践动手能力。

总之，本课程的教学目标是使学生掌握电路原理图绘制和印制电路板设计方法，依据实际需求能够独立完成一定复杂程度的多层PCB板设计，为学生将来就业打好工具软件应用基础。

2 课程教学现状

电子线路CAD课程教学当前多采用传统的理论与实验相结合的教学模式，学生被动接受课堂知识，自主学习意愿较低。在目前的课程教学现状中，还存在一些突出问题。

教材内容千篇一律。电子线路CAD教材很多，其中大多数都是依据CAD软件菜单绘图指令顺序展开，较大篇幅介绍CAD软件的各项菜单功能。教材中的一些CAD设计实例未能有机结合已有的模拟电子技术、数字电子技术等电路课程内容，与学生所学的电路理论知识联系不够紧密，易于造成理论与实践脱节。

教学模式传统。当前电子线路CAD课程教学基本采用传统教学模式，即在课堂上进行理论知识讲授，在实验室里进行实验教学。学生学习主观能动性差，对整个PCB板设计流程不熟悉，学习内容与实际项目开发存在较大差异，简单照搬课堂所学知识，不能很好融会贯通。

教学过程单调。在教学实践过程中，多数是采用首先理论讲授演示，然后上机操作的教学流程。由于学时分配难以做到理论和实验教学同步进行，使得实验教学不能贯穿于理论讲授的全过程。教师课堂演示后学生再逐一操作，学生自我感觉较易，但上机操作时经常出错，比如，在元件库查找不到的元器件不会正确制作，一些分立元件的各种封装用法很容易混淆等。

3 项目驱动教学探索

项目驱动教学法是建立在建构主义学习理论基础上的新方法，是当前普遍采用的一种富有创意的教学理念。把项目驱动应用于电子线路CAD课程教学，以典型的工程项目为对象，强调学生的主动参与与团队协作，把培养学生动手能力作为电子线路CAD课程教学的关键，是电子信息类应用型人才培养的一种可实现途径。

项目驱动教学法实施时，根据教学目标，把课程内容分解为若干项目。学生根据自己的特长自行组建项目团队，教师负责全部项目的组织协调、进展考核，并对各项目的最终结果进行全面考核。以各项目所要求的具体指标作为考核依据，对项目团队、项目组成员、项目进度实行量化打分，结合项目的实施效果，从而给出每位学生的课程最终考核成绩。

项目设计是保证教学取得良好效果的关键环节，项目设计有别于传统的实践教学，是将所讲授知识模块分成若干个具体项目，结合教学大纲，使得学生掌握所需知识要点。依据电子线路CAD课程教学内容和教学目标设计了8个项目，其中基础性项目和综合性项目各分配4个。4个基础性项目分别为：电路原理图设计、元器件设计、PCB设计、元件封装设计。此外，4个综合性项目分别为：8位竞赛抢答器设计、节日彩灯控制器设计、十字路口交通灯设计、秒表计时器设计。

通过4个基础性项目的学习，学生初步掌握了PCB板CAD设计基本流程及各环节知识点，综合性项目是对前期的基础性项目进一步拓展和应用。综合性项目中的电路原理图和PCB板为了满足实际要求，可能需要经过多次修改，此时应根据具体情况做出相应调整。在8个项目实施过程中，有的元器件不符合设计要求，需要项目组成员设计元件，同时封装也需要自行设计。总之，经过项目驱动教学，学生基本掌握了如何根据项目任务要求设计电路板，达到了课程教学目的和要求。

基于项目驱动的电子线路CAD课程教学，应关注项目分阶段进展情况，通过对学生的考勤记录、PPT汇报讨论、报告展示等环节来考察项目组成员的参与度。采用过程性评价和结果性评价相结合的原则，注重项目实施过程的考核。考核方式可以结合项目组成员自评、小组互评和师评等三个方面。于是，把传统的单一课本知识考核转变为多维评价项目组成员的学习成绩、团队协作能力、交流沟通能力等，从而达到全方位考查学生综合素质的目的，使学生的PCB设计能力及自主学习能力都得到较大提升。

结语：本文阐述了电子线路CAD课程教学主要内容和教学目标。针对本课程教学中存在的一些突出问题，探索了基于项目驱动的团队协作教学模式。项目驱动教学模式以项目为载体，结果为导向，突出了学生的主动学习，强化了学生的主体地位，学生自主学习能力得到显著提升。通过运用电子线路CAD相关理论知识来解决工程应用实例，切实提高了学习效能。