高职《印制电路板设计》课程教学改革研究

陈晓黎，朱小祥

（1.湖北科技职业学院，湖北武汉430074；2.武汉软件工程职业学院，湖北武汉430205）

高职《印制电路板设计》课程教学改革研究

陈晓黎1，朱小祥2

（1.湖北科技职业学院，湖北武汉430074；2.武汉软件工程职业学院，湖北武汉430205）

《印制电路板设计》课程在电子设计学习中是产品实现很重要的一个环节，其实践性非常强。要让学生完全掌握该课程的主要知识，不仅要在计算机上熟练设计出印制电路板图，还应做出电路板，焊接完成后通电调试，以检验设计的成功与否。针对教学实际作出了教学改革尝试，教学实践检验了改革措施的有效性。

印制电路板设计；教学方法；教学改革

一、课程的定位与高职学生特点

（一）课程的定位

《印制电路板设计》课程是电子信息工程技术专业和通信技术专业的一门专业核心课程。该课程通过教与学使高职学生正确掌握用电子绘图软件绘制电路原理图和印制电路板图，并根据要求进行单面板、双面板、多层板的设计制作等，重点培养学生利用计算机进行电路原理图和PCB板的绘制、设计能力。为学生后续课程的学习和技能训练起承前启后的作用，也为完成课程设计和参加全国或全省技能大赛综合实训环节提供支持，为今后从事印制电路板相关工作做好技术准备。

（二）高职学生特点

从总体上看，当前高职高专绝大多数学生学习目标明确，重视实践环节，重视素质培养，我们两个学校的电信和通信专业90%以上的学生都积极报名参加职业技能鉴定。但是我们也看到了他们的一些不足和问题，主要是文化基础差，入学高考成绩普遍偏低，对于专业课理论学习感到困难，学习的主动性、自觉性较差。因此我们在教学中要正确引导学生认识理论知识和实践技能的关系，教育学生认识到理论学习的重要性。

（三）课程在就业中的地位

我们在电子信息工程技术专业人才培养方案中分析了本专业毕业生就业职业范围，主要涉及电子工艺技术与管理、产品测试与维修维护以及电子产品开发等多个方向，《印制电路板设计》课程对应“印制电路板设计”工作岗位。典型工作任务是PCB板的设计与制作，而在学习领域分析是电子线路板制图学习领域和电子线路板制板学习领域。《印制电路板设计》课程是集技术性、专业性、实践性、综合性于一体的一门课程，它有利于培养学生将来的从业能力。

二、传统教学方法

（一）传统的授课内容

授课教师根据课程教材章节制定了课程标准和课程授课计划表，详细安排了教学过程中的进程，但传统的授课内容由于缺乏工程应用的意识，导致对于用ProtelDXP2004（或其他印制电路板设计软件）软件绘制的原理图的可读性、规范性以及制作电路板应遵循的相关电气规范和制板工艺要求重视不够。学生虽然能了解ProtelDXP 2004软件的一些基本软件功能，而且绘制原理图和印制电路板元器件、电路原理图、印制电路板图都学得很好，但是却不能对原理图某一个元器件做出修改使用，或设计出来的印制电路板用于实际时不能正常工作。

（二）传统的教学方法

传统的教学方法一般是按照教材的顺序给学生上课，授课教师在学校计算机实验室每节课讲解几个知识点，然后再让学生上机练习，但由于学校实训条件限制或课时安排有限，没有印制电路板制作实训室，学生只会用软件绘制电路原理图、印制电路板图，没有实际制作印制电路板，这样教与练分开，学生不能灵活运用已学的知识，学习主动性不够，缺少实践能力。

（三）传统的考试方法

一般采用统一上机开卷考试形式，目前本课程的考试是授课教师根据课堂所讲授内容及学生实际学习情况而命题的，考试内容与专业内容联系不紧，没有和企业的实际相衔接，因此本课程不能很好地发挥作用。

三、教学改革举措

传统的《印制电路板设计》课程教学方法存在着上述诸多弊端，致使大多数学生是为了完成学习任务而学习，没有认识到学好Protel制图的重要性，学习的自觉性和积极性不够高。对此我们结合多年的教学经验和学生学习使用该软件的情况，对教学内容、教学方法、学习方法等进行了改革，注重培养学生的实践能力和创新设计能力，并鼓励学生参加技能大赛，取到了良好的教学效果。

（一）理论教学改革

我们重新制定了《印制电路板设计》课程的课程标准和教案，将每一章的主要内容、讲授内容和教学目的体现在课程标准中，每一单元教学的任务、教学重点、难点以及教学目标体现在教案中，并精选教学内容，做到少而精。我们将《印制电路板设计》课程最主要的知识点、最实用的内容进行重点讲授，以培养学生的印制电路板绘图、设计能力为核心，将电子设计制作的真实项目案例作为载体引入到教学过程中，使学生融会贯通。在教学中我们提炼了进行电路设计必备的知识点作为主线，另外精选大量电路实例，尽量选择学生熟悉的电路图，例结合模拟电路或数字电路中的相关知识对某一电路进行设计。如三极管共射放大电路、单片机跑马灯等，并在学校计算机实验室由浅入深进行教学。

另外，在熟悉设计环境和完成简单的原理图和PCB设计制作以后，以具体工程项目为中心，完成一整套的设计过程，例如以后续单片机课程要用到的单片机开发板为例，讲解制作双面板的整体过程，把学习的重点放在如何根据实际要求选取器件的具体封装形式、如何制作器件封装、如何生成网络表、电路板尺寸选择和布局布线的调整上。培养学生工程实践和系统的观念，通过讲解实例，使学生掌握PCB设计的整体流程及细节内容。上机操作时，学生就会有一种成就感，认为自己的PCB作品有很高的实际价值，学习积极性也大大提高。［1］

在上机练习的时候，学生总会碰到不能独立解决的问题，如找不到所需的原理图元件、元件封装不合适、不能处理编译错误等，教师可有针对性地进行演示辅导或提示点拨，帮助学生按时地完成实践任务。这对保持学生学习Protel DXP 2004的信心与兴趣很有必要。此外，教师要主动地、不时地进行巡视，巡视的目的主要是两点：一是及时发现学生的误操作，如用导线绘制总线，在信号层规划电路板形状等情况并予以纠正；二是引导学生掌握各种操作技巧，让其少走弯路，提高设计效率，如快速地将自由文档转换成项目文档，快速放置多个同类元件等。

（二）实践教学改革

首先《印制电路板设计》课程全部安排在学校计算机实验室授课，教、学、做一体化，这种教学方式比较过去一次在多媒体教室上课、一次在计算机实验室上机的教学模式，不但改善了教学效果，也提高了教学效率；其次加大了实践教学的力度，将教学与工程实际紧密结合，采取了上机操作和实物实验相结合的教学方式。有部分高职院校已建设了PCB制作实训室，教师和学生可以了解印制电路板制作流程，学习制作方法，并可以将自己设计的电路板制作成PCB板，从而更加有效地配合该课程的教学。而有部分高职院校在印制电路板制作实训室建设方面还有一定的欠缺，学生在计算机房完成印制电路板图的设计后，其后续真正的实际动手操作不能完成，使得学生对自己设计出的作品没有深切直观的认识，也打击了学生的学习积极性。建议先购进经济实惠的热转印机，激光打印机等相关制板设备，在教学中率先使用起来。条件成熟后，再考虑购进制板腐蚀机甚至是制板雕刻机来完善本课程的教学。另外，众多高职院校虽然有完善的印制电路板制作实训室，但在本课程的制图与制板的课程安排上没有很好地衔接在一起，也造成学习效果大打折扣。

在教学中采用项目教学法。在熟悉设计环境和完成简单的原理图和PCB设计制作以后，以具体工程项目为中心，完成一整套的设计过程，例如以单片机跑马灯为例，讲解制作双面板的整体过程，把学习的重点放在如何根据实际要求选取器件的具体封装形式、如何制作元器件封装、如何生成网络表、电路板实际设计尺寸选择和元件布局，布线的调整和抗干扰等问题上，另外要注意考虑电路图中元件放置的位置、总线的使用和网络标号的使用等综合因素。

培养学生工程实践和系统的观念，通过讲解实例，使学生掌握印制电路板设计的整体流程及细节内容，提高学习积极性。另外，在引入工程项目概念上，很多教学内容忽视了印制电路板制图完成后的工作。一块印制电路板图怎样合理设置输出（在学校教学中多为激光打印机打印）印制电路板，也是非常重要的一个环节。如果由厂家生产印制电路板，需要用户提供PCB布线图、元件标识、正面PCB丝印、板材厚度等相关数据。这些内容要融入到平时的教学中，使得学生在从业时能更快地融入生产实际中。

（三）考核教学改革

《印制电路板设计》课程采用平时成绩与期末大作业考核成绩综合评定的方式。每一次上机都有实践任务，教师根据学生完成任务的速度、质量及学习态度做好平时成绩记录。期末大作业考核是在规定时间内完成某绘制工程项目的设计。大作业也按难易程度和分值大小安排两个，作业一：项目简单，设计量小，内容包含电路原理图设计和印制电路板图设计；作业二：项目略复杂，设计量大，内容除电路原理图设计和印制电路板图设计，还有元件设计和封装设计。学生可根据自己对软件的掌握情况进行二选一，［2］无论选哪个项目其设计内容都包括了对软件的熟练使用、元件布局布线及其他相关设计内容。项目难易只是决定了考试时间的长短。相对于以往，最终的总评成绩要考虑后续的电路板制作的实践操作，实践操作占总评成绩的50%。

四、结束语

《印制电路板设计》是一门操作性非常强的课程。其内容不仅包括在计算机房利用制板软件设计出合理印制电路板图，还包括后续利用制板设备把设计对应的电路板做出来，并进行焊接调试，来检验设计的合理性。实践表明，教学改革的实施与深化，不仅有利于学生个人职业素质的发展，而且有利于课程体系的深层次融合和宽范围整合。

［1］郑长征，毛哲，谢妍.关于Protel教学实践方法的探索［J］.科教导刊，2011（21）：57-58.

［2］李珍，李莹.Protel DXP2004的教学探讨［J］.电脑知识与技术，2011，7（8）：1841-1842.

（责任编辑：郝锐）

Research on Teaching Reform of Printed CircuitBoard Design Course in Higher VocationalCollege

CHEN Xiao-li1，ZHU Xiao-xiang2
（1.Hubei Science and Technology College，Wuhan，Hubei430074；2.Wuhan Vocational College of Soft ware and Engineering，Wuhan，Hubei430205）

Printed Circuit Board Design Course is a very important link with great practicality in the electronic design to present product. In order to make students master the main ideas of the course， the teachers should not only skillfully design the diagram of printed circuit board in computer， but also make a circuit board. After the completion of welding electrifying debugging， the teachers should test whether the design is successful or not. This paper summarizes the teaching reform according to the teaching practices， and presents the effectiveness of the reform.

G712

A

1008-7427（2015）02-0048-03

2014-12-21

陈晓黎（1959-）男，湖北科技职业学院副教授，研究方向：电子技术。

［Key words］Printed CircuitBoard Design；teaching method；teaching reform