Altium Designer课程教学实践改革

崔玉美

摘要：Altium Designer是理论与实践紧密结合的课程，是电子类相关专业培养应用型人才的必备技能之一。针对该课程的教学现状，从教学软件的使用、教学内容的设计和教学考核方式等方面提出了具体的教学改革措施，实践证实了，学生在学好本课程的基础上综合能力得到了很大的提高。

关键词：计算机辅助设计；Altium Designer；教学实践

中图分类号： G642.1 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0117-02

Abstract： Altium Designer is a course that closely links the the theory with practice， which is one of necessary skills for the electronic talents. As per the current teaching situation of this course， some detailed teaching reform measures including the usage of teaching software， the design of teaching contents and the teaching assessment have been raised. It has been proved that based on learning this course well the students comprehensive capability has been greatly improved.

Key words： CAD；Altium Designer；Teaching Practice

随着电子技术的飞速发展和生产工艺的不断提高，PCB电路板的结构也变得越来越复杂，EDA设计软件随着技术的进步也在不断地更新，Altium Designer是Altium公司继最早的Protel系列产品之后的高端设计软件，它拥有强大的电子设计功能，深受电子类各专业设计人员和广大电子爱好者的青睐，目前也已成为很多高校电子类相关专业实践能力的必备课程之一[1]。

1 教学现状

目前，很多高校的常规教学模式中存在以下几个问题：

1）软件更新不及时

有些学校还在使用十年前的Protel DXP，更有些还在使用Protel公司99年发布的99SE等很陈旧的版本，授课教师使用软件的相应版本习惯了，不愿意更换，导致学生学习的知识相较企业有一定的距离。

2）教学内容陈旧

教师课程教授过程中只注重软件的具体操作，菜单和工具的使用，功能的介绍，学生在学习的过程中就是照葫芦画瓢，绘制完成的电路图和PCB板，学生不知所以然，教师讲授的时间太多，学生练习的时间少，课堂枯燥，学生没有兴趣，教师吃力不讨好。

3）教学方法相对落后

课程教学方法存在弊端，作为一门计算机辅助设计课程，很多学校多数教师在授课的过程中，注重理论而轻视实践，往往在普通教室黑板上或以多媒体的形式介绍软件的使用方法，讲解电路的工作原理后，然后要求学生上机完成绘制，认为软件只是辅助实现的环节，轻视了理论与实践结合的重要性[2]，更重要的是轻视了培养学生动手解决问题的能力和工程实践的能力。

2 教学实践改革

作为培养技术应用型人才的高校，必须把课程与工程实践紧密结合，在教学活动中，要以实用、就业为导向，不断提升学生的实践动手能力、技术水平以及学生的职业素质。针对Altium Designer传统教学中存在的诸多问题，在课程教学实践中在以下几个方面进行了改进。

2.1 教学软件要及时更新，紧跟企业应用步伐

Altium Designer是该电子设计软件目前最新的版本，学校授课教师要及时更新课上使用的软件，使学生在校学习要跟上时代的变迁，跟上技术的进步，为将来进入企业实习和就业打下良好的基础。

2.2 教学内容和过程要精心设计，提高学生兴趣

1）轻松入门，提高学生自信心

Altium Designer课程具有极强的实践性，如果学生没有对印制电路板有直观认识，就很难在短时间内熟悉从原理图到PCB的设计流程，也很难领会印制电路板的布局布线规则以及印刷电路板中的重要概念。在教学过程中，要适当地借助一些辅助手段，使学生能迅速入门，理清思路。用以往学生的实例，做过的板子实物展示给学生看[3]，比如拿块现成的网卡、显卡，或往届学生做电子产品制作的电子钟、电子琴PCB板，让学生有整体的概念，学习本课程要完成哪些任务，最终能做出什么样的东西来，做到让学生心中有数，或者先进行简单的焊接实验，让学生能具体地认识到印刷电路板如何支撑电子元器件[1]、引脚间的电气连接如何实现，对于一些比较抽象的重要概念也会有比较清晰的认识，如“过孔”和“焊盘”有何区别，“布线层”和“丝印层”的区别，“封装”尺寸为什么一定要精准等等，这种认识方式更直观更容易让学生接受理解，在课程教学中既可以缩短时间、提高效率，又调动了学生的积极性，激发了学生的动手热情。

2）课堂教学要讲练相结合，以学生为中心

Altium Designer的教学中应加大实践教学的力度，教学的整个过程都应该在专用的实训室进行，在教学过程中，要注意讲授与练习相结合，教师讲解演示后，学生要随后进行练习，教师及时指导。课上要以学生为主、教师为辅，培养创新精神和创造能力的实验教学方式进行，同时要把计算机辅助设计、模拟电路、数字电路、单片机等课程综合运用来解决实际问题，提高课堂内容的趣味性。比如：设计抢答器、电子琴等，要求学生从设计电路图，选择元器件到最后完成PCB板都以小组合作的形式完成，以小组与小组之间的竞赛完成来激励学生的主动性。

3）教学内容要突出重点

Altium Designer软件集原理图设计、PCB设计绘制、电路仿真、VHDL混合输入、FPGA设计、信号完整性分析等诸多功能于一体。本课程教学的目标不应该仅在于让学生会使用Altium Designer软件绘图，应该让学生在最基本的能够绘制电路图、PCB图的基础上会读懂原理图，给任意一张图纸或PCB板就学会自己设计，为学生步入工作岗位打下良好基础。因此课程教学重点：

首先，应放在元件库的制作上，在使用Altium Designer进行PCB设计的过程中，经常遇到需要的元器件原理图符号在软件自带的元器件库中找不到，这时就需要使用者自己绘元件，包括图形符号和封装图。要求学生自己网上查找相应元器件的相关资料，读懂引脚功能，封装外形尺寸，根据要求完成设计。多年教学过程中发现，网上查找与课堂内容、课题设计相关资料的能力，对即将走上工作岗位的学生来说非常重要，上此类实践类课程的专用机房一定要开放网络，让学生随时都可以网上搜索其所要了解的内容。但也对任课教师提出了更高的要求，要知识面广，随时能解答学生的问题，更要课堂上管理好学生，避免上网打游戏或做与课上无关的网上聊天等等。

其次，教学重点应是PCB设计原则。在PCB设计的教学中除了必须要向学生强调一些基本原则比如PCB板的外形尺寸、过孔的大小位置、布局的合理性要求，走线的方式等，还要必须考虑电磁兼容性及信号完整性问题[4-5]，高速电路的产生使得很多本来工作原理没有错误的PCB板却不能正常工作，因此电磁兼容和信号完整性问题不容小觑。

再者，教学重点应在设计过程中要注意的事项上。现在的学生学会使用一款软件很快，但如何能灵活使用，出现问题如何解决才是重点。所以教师要把自己多年使用的经验和教学过程中的积累总结的一些便捷方式和需要注意的问题向学生重点强调。

学生完成PCB设计后，要求学生模拟实际工程项目，打印各种报表，完善文档管理，利用PCB制作实验室中的印刷电路板雕刻机将设计的PCB图制成实物，有条件可以购买元件，让每组学生焊接一块PCB板，完成调试，讨论自己设计需要完善和不满意的部分，积累设计经验。这个过程将设计的思路重新理顺和回放，加深学生记忆的同时也提高了学生的综合动手能力[1、2]。学生制作出的合格电路板可以充分供下批学生熟悉印刷电路板时使用，当自己的劳动成果充分发挥作用时，对学生而言则是一种鼓励，另外也可以进一步提高学生学习的热情。

2.3 要创新教学方法

Altium Designer课程要根据实际情况采取灵活多样的教学模式，要以提高和增强学生学习的主动性和实践动手能力为教学目的，而不是仅仅让学生学会使用一个软件而已。

教师有计划的安排每次课上的任务，根据具体任务讲解软件中需要掌握的相应工具的使用方法，主要从思路方法方面引导学生，让学生进行操练，任务中要故意设计需要学生自己亲自网上动手查找资料，并分析完成设计的部分，这种教学方式给学生提供了更大的设计自由度和极大的创造空间，调动他们的主观能动性，学生可以尽情发挥想象力、创造力，同时也培养了他们分析问题和解决问题的能力、综合设计能力、创新能力和应用新技术的能力，有利于学生个性和才能的全面发展。

2.4 评估考核要突出课程的特点

在课程的考核上，成绩由学生平时成绩和期末考核成绩组成，但更注重学生平时任务的完成速度质量、课堂表现、学习的态度等。期末考核以竞赛的形式完成印刷电路板设计一个综合性设计项目，考核时间一般要一整天。因人制宜，评价标准多元化。要考虑到每个学生的特点，要最大限度的促进每个学生的充分发展。考核也是以小组为单位，各尽其职，发挥各自优势、特长完成任务，教师在学生完成任务的过程中给予成绩考核。

3 结束语

几年教学实践证实，Altium Designer课程的改革为学生创造了良好的学习氛围，适当的教学方法强化了学生在教学活动中主体地位，给学生极大的创造空间，提高学生的学习积极性和主动性[6]，学生创新思维和创新能力得到了很好的培养，提升了学生的综合能力，更增强了学生在就业市场上的竞争力。

参考文献：

[1] 刘希，林海汀. Altium Designer课程的教学改革[J]. 学园， 2011（8）.

[2] 陈琼莲.《电子CADPROTEL》课程的教学改革探索[J]. 科技信息， 2008（8）.

[3] 邵建昂. Protel99教学实践探讨[J]. 实验室研究与探索， 2007（2）.

[4] 高海宾，辛文， 胡仁喜. Altium Designer10从入门到精通[M]. 北京： 机械工业出版社， 2011（12）.

[5] 谢龙汉，鲁力， 张桂东. Altium Designer10原理图与PCB设计及仿真[M]. 北京： 电子工业出版社， 2014（1）.

[6] 钱涛. 网络环境下融入职业要素的《Altium Designer》学习模式探究[J]. 职业教育研究，2011（9）.