CDIO的《电路设计软件》课程教学改革研究

刘耕昕+胡曼青

【摘 要】本文首先阐述了《电路设计软件》课程对于专业的重要性。为了提升课程教学质量、提高学生的工程设计能力，需要对传统教学中侧重软件操作，轻理论知识点的模型进行完善，而具体的实施过程，便是采用CDIO的教学理念。在课程教学中，基于CDIO的培养流程，实施一系列教学改革措施。最后对学生的能力考核结果表明，CDIO的教学模式对于提高学生的积极性、主动参与能力以及创新能力方面，都有极大的促进作用。

【关键词】CDIO    《电路设计软件》      教学改革

1 引言

作为通信、电子及其相关专业课程体系中的核心课程，《电路设计软件》的特点是集理论性和实践性于一体。课程教学的目的是要求学生既要掌握电路设计软件的基本操作方法，又要具备PCB设计的基本能力。在传统教学中，教师往往注重软件的基本操作过程，以至于忽略了学生工程设计能力的培养。通过对电子科技大学成都学院（以下称本院）通信工程系2012级～2013级的15名学生进行问卷调查，结果显示，其中12名学生对软件操作的流程非常熟悉，然而，一旦涉及让学生独立设计简单项目，却仅仅只有4人能够独立开展。由此可知，传统的教学方式已经不再适应时代的人才需求，完善当前的教学方法势在必行。随着社会对大学生动手能力的要求越来越高，CDIO的工程教学模式被许多高校广泛采用。大量案例证明，该模式对于提升学生的动手能力和创新能力都是行之有效的。因此，在《电路设计软件》课程中，拟采用该教学方式进行实践。

2 课程特点分析

《电路设计软件》是一门以实验教学为主的课程，主要的教学内容包括：电路设计软件的使用方法、工程项目的开发流程等。因此，课程教学的首要任务是让学生熟悉软件的操作方法。然而，该环节并非教学的主要目的，仅仅只能作为课程教学的初级目标。而实际工程项目中，掌握电路设计的能力和方法，熟悉基础的设计原理与规范至关重要，故教学中也应该将重心放在该环节中。所以，培养学生的实际工程设计能力，既是教学重点，也是教学难点。针对该难点，拟采取从实际项目出发，让学生参与到电路设计的工程项目中，主动探索问题、发现问题、解决问题，从而达到提升理论知识水平、提高强动手能力的目的。

3 基于CDIO的教学改革方案

CDIO工程教育模式的本质是让学生在“做中学”和“学中做”。因此，在教学培养方案的修订中，必须针对课程的不同知识点，开展各级项目。本课程的实例项目体系如图1所示。

图1 电路设计软件课程实例项目体系

3.1电路设计软件操作基础教学

基础教学是本院《电路设计软件》CDIO教学中的首要环节。具体的教学措施是实例引入，即在实验中将相应的知识点都用实例来说明，如电路原理图设计、报表的生成、pcb版图创建以及布线操作等。通过对各个实例的亲自操作，让学生便能够掌握软件操作基本方法。同时，为培养学生的团队意识，拟采用分组教学模式，将学生按照3～5人分组，每组配合完成每次的课堂操作练习实例。考虑学生基础问题，这些实例的选择首先是基于实际工程案例，同时兼顾学生入门要求，对难度进行控制，详细描述实例的工程应用状况，让学生明白要做什么，在做什么。针对每个实例操作相应地对每组学生进行分数评定。在实验操作过程中，对普遍出现的问题进行集中讲解，个别错误一对一讨论，以这种方式确保学生对实例的理解以及操作的掌握，为后续教学过程打好基础。

3.2电路设计技巧教学

技巧教学集中在电路设计技巧进阶，目的是让学生在掌握了软件操作技巧之后，能够更进一步对电路原理与相对高级的设计技巧有一定了解，为下一板块即项目任务板块打好基础。在传统教学中，这一部分内容往往被忽视，而在实际的工程实践中，要能够设计出满足性能要求的电路板，该方面的能力是必需的。因此，在教学中要引入一定的电路设计理论教学模块，从而培养学生创新设计能力，主要包含软件高级操作技巧，元件相关高级编辑技巧，PCB布局技巧，PCB布线技巧。同时以分组方式对各组成员完成情况进行成绩评定。在电路设计领域，设计技巧难度差异非常大。本部分教学内容经过精挑细选，力求在展示设计高级技巧的同时，全面贴合学生的实际基础水平，以“项目讲座”到“自学提高”模式，充分激发学生自我专研精神与学习兴趣，从而培养学生电路设计的实践能力。

3.3电路设计项目任务教学

贴合学生实际，精选出完整的项目任务。让学生团队完成从需求分析、方案制定，到设计出图、产品调试、成品交付的整个实际产品流程。教学内容包含分组选题与任务下达、方案讨论与定型以及资料收集整理与原理图设计、pcb版图设计布局布线、项目验收与考核。项目选择贴合专业方向，体现工程实际需求，以难度为基准进行项目分集，分为一级项目、二级项目以及三级项目。学生团队可以根据自己的基础情况进行选题，同时鼓励学生创新思路，自主提出项目研究方向，充分激发学生自我专研精神，培养学生实践开发能力。

3.4 考核形式的多样化

CDIO教学模式主要体现在让学生感受工程项目实践的过程。因此，传统的以单一上机考试成绩为评定标准的考核形式应当弱化，取而代之的是将单一成绩转变为综合成绩评定，即项目实施中的每个环节都参与到考核中。例如，在电路设计中，针对学生的原理图设计的合理性，进行阶段性的成绩评定，并以一定比例纳入总成绩。本院的《电路设计软件》课程中，成绩分布比例拟修订为：期末成绩比重为40%，考核方式为上机考试;平时成绩分为三个部分：软件基础部分15%，软件设计技巧部分15%，项目任务部分30%。

4 教学案例分析

以本院13级通信工程专业两个班为教学测试对象，为方便比较，将其定义为A班和B班。测试时间为2014—2015学年第2期。教学模式的选择上，A班沿用传统模式、B班则采用CDIO教学模式。最终，两个班都以一个含耦合电感电路的简单项目设计仿真为测试题目。学生的最终成绩，由4名本系电气工程专家根据项目完成质量，进行综合评定。考核具体情况如图2所示。

图2. A班与B班最终成绩对比

由图2可知，在实施CDIO教学模式后，B班学生在高分段、良好段以及合格段均全面高于传统模式下的A班。由此可以证明，该课程CDIO教学方案的措施，是能够促进教学质量大幅度提高的，值得推广。

5 结语

在《电路设计软件》课程教学中，引入CDIO教学模式，能够有效地培养学生钻研能力，培养学生的创造性思维，提升学生的实践动手能力。在未来的教学中，该教学模式还需要不断完善，因此，教师还需精心设计各个环节的实例与项目任务，从多个方面介绍设计软件操作、设计技巧、工程实践需求等方面，力求让学生的能力得到不断提高。

【参考文献】

[1]魏雄，陆玲.OrCAD和PADS Layout电路设计与实践[M].西安：西安电子科技大学出版社， 2010.

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[3]王旭.《电机与拖动基础》课程教学研究[J].机电技术，2013（4）：162-163.endprint