高校《印制电路板设计》课程教学改革研究与实践

李芳+王淑晓

摘要：《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。针对教学实际提出了校企合作课程建设与改革，依托校企合作平台，校企双方共同建设课程教学实践。

关键词：印制电路板设计；校企合作；教学改革

【分类号】TN41-4；G712

一、 引言

随着我国制造业的转型升级，电子制造业逐步成为支柱产业，各类电子产品不断更新换代，在庞大的电子领域中，PCB以无可取代的位置引领着电子行业的发展。目前，全球PCB产业产值占电子产业总产值的四分之一以上，产业规模达400亿美元，已经成为当代电子产业中最活跃的部分。PCB的制造品质是电子产品可靠性的基础，它直接影响电子产品整体质量和竞争力。我国作为电子制造业的大国，已经成为世界第二大PCB产出国，随着电子产品向微型化、集成化的不断发展，在对PCB工艺上和可制造性上要求越来越高。因此，培养大批具有较高PCB设计应用能力和PCB制造工艺水平的高级应用型人才，是高校电子专业目前所面临的一项艰巨任务[1]。

二、目前高校PCB设计课程存在的问题

虽然目前不少高校开设了有关PCB设计的课程，积极探索PCB设计的教学改革，近年来出了不少的研究成果，但是在PCB设计教学研究中还是存在比较多的问题，其中包括如下几个问题：

（1）PCB设计课程改革研究较少

PCB设计工程师是近年来新兴的职业，这些PCB设计工程师活跃在PCB设计的前沿工作，同时也产生出了较新的PCB设计技术类的研究成果。但与此相对比的是，在高校PCB设计的课程却还处于落后阶段，有些甚至没有开设此类课程。不少老师认为学生可以通过自学学习PCB设计，但是PCB设计的项目非常多，专业知识要求全面，不仅要有数模电路的基础，而且还要知道电子设计布线规则、信号完整性分析等布板知识。这些都必须通过教学系统地学习，在边学边练中积累提高PCB设计的专业知识。

（2）教学内容与生产脱节

目前高校PCB设计课程内容落后，有些还停在十几年前的EDA软件“Protel 99se”的教学上，教授的也只是简单的单面板、双面板的制作。但是现在大部分企业PCB设计使用的软件是日本Candence公司出产allegro软件或者是Altium Design软件，设计的PCB从四层板到几十层板，设计所需要的相关专业知识多，实践动手能力要求高。如果教学内容不能紧贴市场的话，企业招聘后还要进行时间较长的专业培训，在一定程度上影响了人才供给的及时性。

（3）教学方法落后

PCB设计是一门技术性、实操性特别强的课程，在教学方法上有别于普通的理论教学方法。要想提高教学质量，必须结合目前较为流行的实验教学法，理实一体化教学法等。

三、改革主要思路与理念

（1）协同创新PCB课程建设，产与教相结合

实施校企合作，建立了校外PCB设计开发实习基地，与企业合作可分如下三个阶段：

第一阶段：与企业合作，搭建PCB人才培养平台，形成校外PCB设计开发实习基地，以及校内PCB设计开发实训基地。制定相关的基地管理制度、运行机制与开放共享机制、质量监控体系等。

第二阶段：与企业共同制定PCB人才培养方案，方案包括：实习基地的建设，能够每年吸收部分学生到企业顶岗实习，2-3名教师到企业实践、学习；其次企业参与校内PCB设计开发实训基地建设，聘请有丰富经验的PCB设计专业人员到学校任兼职教师，开设专业课堂、讲座等。实施“双导师”模式，由学院教师和企业兼职教师共同指导学生实习、实训，双方共同制定实训计划，并“交互指导”学生实习。

第三阶段：在校内开设PCB设计课程，对课程设置、教学内容和教学方法进行改革。组织课题组成员开展专业研讨，确定教学方法，编写教學手册、学生练习册、课件等教学资源。确定了课程内容之后，根据PCB人才培养的特性，组织专业教学团队的教师和企业PCB专业人员采用专业研讨，选择适合学校教学的实训项目内容，对实训项目按照简单到复杂，单一到综合，新手到专家的认知学习规律进行设计。在教学过程中，通过访谈、调查问卷等方法对学生开展教学反馈活动，及时更新完善课程的设计和实践过程[2]。

（2）利用移动终端研究教学方法

传统的教学局限于教室中，教师只是握着书本枯燥无味地授课。PCB设计课程是一门实操性课程，传统的教学已不太适合。在移动终端例如手机等创建具有自身特色的移动学习平台，结合目前国内非常流行的微课、微信等，把PCB设计课程中难点、重点知识、实验操作演示等在移动平台上分享。学生可通过移动终端在网络上参与一系列的学习活动，可以有效地提高学生学习的主动性。在如此功能强大的学习平台上如何开展师生双向交互学习，如何对现行的教学方式进行改革是本课题需要研究的问题。

（3）利用移动学习模式提高学习过程体验，增添教学的趣味性

在搭建好的PCB设计学习平台中引入“移动学习模式”，把在移动环境中会形成真实而具体的学习记录下来，研究如何改变PCB设计教学中的弊端，客观而全面地对教学成果和问题进行评估和解决。

四、以工作项目为载体构建理实一体化课程内容

在课程内容设计中，通过对典型工作任务的分析，选择典型电子产品为实施项目，将专业知识、技能、职业素质有机地整合到一起，并将其转换成学习内容 ，构建了理实一体化课程内容。在项目内容选取上，首先由企业提供相关案例，课程团队充分考虑项目的典型性、实用性、可操作性及可拓展性。其次项目的选取要有层次关系，由简单到复杂，项目的难易度要结合相关知识及技能，要考虑学生的实际学习基础，并充分发挥学生的自主意识和创新能力。同时整个项目的必备知识和技能要分散到项目设计中的不同环节。本课程的项目具有基础性、设计性、综合性和创新性等特点，尝试采用开放式实践教学，以提高学生的综合实践能力和创新能力[3，4]。

五、遵循实施理实一体化教学模式

本课程教学过程采用“做中学、学中做”的理实一体化教学模式，充分体现实践性。以工作过程为导向，把工作项目引入到教学中，用工作任务引领的方式将相关知识点融人到完成工作任务所必备的项目中，突出工作任务与知识的联系，使学生掌握必要的基本理论知识，能独立地制定计划、实施计划和评估计划，突出了项目式教学工程性和技术性的特征，使学生的实践能力、职业技能、分析问题和解决问题的能力不断提高。 教学中学生通过项目资讯、项目计划、项目实施、项目检查与成果展示、项目评估与总结来完成工作任务，每一个阶段都体现了丰富的实践活动及其要达到的学习目标，让学生思考问题、研究问题、解决问题 ，进行动态学习。教师给出项目工作任务书，让学生通过项目方案设计与论证、电路设计与调试、项目总结报告的完成，逐步提高综合设计能力。教学中以学生为主体，以教师为引导，充分调动学生学习的主动性、积极性。在整个教学过程 中培养学生专业能力、方法能力、社会能力和创新精神，使学生具备综合职业素质核心岗位竞争力[5，6]。

六、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，教学改革需要校企合作，打破常规，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。

参考文献

[1]陈强.《多层印制电路板的设计与制造》课程改革与实践[J].科技信息，2012（6）.

[2]赵玖香.校企合作 发展历程及研究现状概述[J].齐齐哈尔工程学院学报，2011，（2）.

[3]刘燕妮.浅谈高职电子线路板设计与制作课程教学改革与实践[J].电子制作，2013（8）.

[4]高锐.张静.高职《印制电路板设计与制作》课程改革探索与实践[J].科技创新导报，2010（9）.

[5]冯永芳.Protel教学实践探索[J].科技创新导报，2012

[6]陈雅萍.Protel2004项目实训[M].北京：高等教育出版社，2009