《电子CAD》课程的教学改革探索

【摘要】本文首先介绍了我院《电子CAD》课程的实训教学现状和不足，提出了具体的改革措施和方法。改革目标是提高和增强学生实践技能，让学生能有效地将理论知识应用到工程实际中。实践证明，这些实训教学改革措施收到了良好的教学效果。

【关键词】电子CAD；世界技能大赛；SMT生产工艺；教学改革；课程设计

【中图分类号】TP391.72-4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）09-0109-02

《电子CAD》课程是电子技术应用专业的一门实践性很强的课程，该课程的教学目标是利用Protel软件設计电路和PCB图，并能制作出符合设计要求的PCB板。在传统的《电子CAD》教学中，只是让学生在计算机上运用Protel软件完成电路的原理图绘制、仿真、PCB设计等辅助设计，教学活动仅局限于计算机，没有进行PCB板雕刻、电路装配及调试等等实践教学环节。忽视了对学生实践技能、创新能力、自主学习能力以及解决实际问题能力的培养。从而使培养的学生缺乏工程实践能力和创新设计能力，无法满足电子技术类岗位的需求。笔者将相关课程体系融合并结合现有的实训教学条件进行教学方法的改革，将PCB设计的理论教学和实践教学有机地结合起来，使理论教学和实践教学实现无缝对接，实现培养高级应用型人才的目标。

一、我院《电子CAD》课程的教学现状与不足

我院《电子CAD》课程的教学全程在计算机机房开展，通过讲练结合的教学方式进行教学。虽然此教学方法让学生很容易接受教学内容，教学效果也不错，但还是存在着不足。它未将教学内容与实际工程项目相结合，学生所掌握的知识技能也无法充分运用到实践中去，从而无法有效达成职业教育“工学结合”的教育理念。

二、《电子CAD》课程的实训教学改革

（一）课程体系的改革

课程体系的改革体现在相关课程的融合与教学内容的选取两个方面：

1.相关课程的链接

结合《电子CAD》课程的特点，除了与《模拟电路》和《数字电路》两门课程的电路设计有关外，还与《电子产品装配》、《SMT生产工艺》、《表面贴装技术》等课程的工艺也是密不可分的。电子CAD设计硬件电路后，最终目标是设计PCB，PCB工艺直接影响了产品的品质优良。因此，在学习《电子CAD》课程时，是有必要融进深入的工艺知识，而不是进行简单的电路设计就可以了。

2.教学内容的选取

课程体系的改革还应优选教学内容，突出课程重点，提高学生的兴趣。在《电子CAD》课程的实训教学上，要突出重点，教学内容要突出趣味性、实用性，选取项目化内容，体现“项目化教学”原则。选择电路图上，要选择具有设计性的电路，理论讲解时要分析此电路的设计功能及设计思路，引导学生学会自行设计电路原理图。

（二）教学方法的改革

教学中采用多种教学方法相结合，尽可能地激发学生的学习兴趣和积极性，在教学中采用小组教学法、项目教学法和任务驱动法相结合。下面以项目教学法和任务驱动法为例讲解。

1.项目教学法

在传统的《电子CAD》教学中，一个学期的前半部分时间用来学习原理图的绘制，后半部分时间用来学习PCB设计，原理图绘制与PCB设计的学习是分离开的，教学重点不突出，还会使学生对PCB的工艺规则掌握不牢，甚至感到学习枯燥无味。

通过项目学习，每一个项目中都融汇贯穿了《电子CAD》课程的所有知识点，只是侧重点要求不同，让学生对知识的掌握有一个循序渐进的过程。通过多个项目的训练，让学生熟练掌握《电子CAD》课程的操作技能，特别是对PCB设计规则及工艺要求的掌握更加牢固。

2.任务驱动法

通过任务驱动的教学，让学生带着任务和目标去学习，体现“做中学”的原则。学习以学生为主，使“要我学”变为“我要学”的思想转变，学生易于掌握知识，教学效果明显。

（三）实训内容的改革

《电子CAD》课程的教学目标是将设计好的电路原理图转换为PCB板，而在传统的实训教学中，由于教学资源等因素的制约，大部分的院校学生并没有将自己设计的PCB图形转化为实际的印制电路板。容易造成设计的PCB图与实际的制板工艺标准不符，导致所制的 PCB 板实用性不强。同时，学生不了解 PCB板的工艺流程，也就无法了解PCB在设计过程中如何与实际工艺参数的紧密结合，使设计的PCB板无法充分地与实际工程应用相结合，将直接影响到产品品质的好坏。因此，要设计出一个品质优良的产品，需从以下五个方面加强对PCB板的实践学习。

1.与世界技能大赛中电子技术项目接轨

纵观世界技能大赛中电子技术项目的技术文件，可见《电子CAD》课程的重要性。一是完成缺少功能部分电路的硬件设计，二是完成该部分电路的PCB设计、PCB雕刻与产品装调。所以，在实训方面应该强化以下两项内容。

（1）电路设计

在传统的教学中，所谓的电路设计大都是按照已有的电路原理图进行绘制，而没有实现真正意义上的对电路进行设计。因此，在教学中除了项目教学法外，还应加强任务驱动法培养学生对电路设计的能力。

同时，通过软件所提供的电路仿真功能对所设计的电路进行电路仿真。纵观仿真结果，可以对电路设计、电路结构、元件参数的合理性和可行行进行判断和分析，从而可以更加简捷的对电路设计进行调整或者参数选择，设计出符合要求的产品。

（2）PCB设计及产品装调

将设计好的PCB图用覆铜板雕刻成PCB板后，进行电路装配与调试。测试结果的好坏，一方面反映了电路设计是否正确，另一方面PCB设计的工艺也将直接影响产品的品质，例如焊盘的大小和形状、导线的粗线及走向等等。结合实际的PCB板情况和调试情况，分析总结所设计的PCB与实际运用之间存在的差距与不足，总结经验以提升学生的PCB设计能力。

2.与SMT生产接轨

如今，SMT是电子组装行业里最基本的一种技术和工艺。对电子技术专业学生而言，《SMT生产工艺》课程是一门必修课程。结合我院实际，拥有一个可以进行实际生产的SMT教学工厂。通过对实际贴装后产品的工艺分析，使学生掌握了PCB设计的工艺要求，了解了SMT生产的工艺流程，扩展了其技能面和知识面，还增加了《电子CAD》这门课程的趣味性和实用性，使学生能把理论与实践有机结合，提升了实践技能。

3.加强对PCB底板图到原理图绘制的训练

在《电子CAD》课程的教学中，大部分的职业院校都只重视了电路原理图转换为PCB的设计教学，而忽视了PCB底板图到原理图绘制的教学，这两者的教学恰好相反。但从PCB底板图到原理图的绘制学习，可以加强对PCB设计的规则和工艺、甚至是电路检测都有一定的指導意义。

4.加强对元件封装绘制的训练

电子元件在PCB板中是以封装模型呈现的，元件的封装形式直接影响到PCB板的工艺、产品装配及其品质。因此，元件的封装及其封装形式对产品品质起着决定性的作用。在传统的《电子CAD》课程的教学中，对元件封装的绘制，大部分都是根据给定的元件封装图照着画，只要学生会画就算完成了教学任务。而在实际的电路开发中，有的元件并没有现成的封装图，而是要自己绘制。没有封装模型的元件封装绘制方法有两种，一是根据数据手册提供的参数绘制，另外一种是用游标卡尺测量元件参数再来绘制封装模型。因此，需加强对没有封装模型的元件的封装进行绘制训练，才能适应实际的产品开发。

5.加强运用Protel软件进行课程设计

运用《电子CAD》教学使用的Protel软件进行课程设计，要求学生对电路的综合设计能力较高。它是将多门学科的理论知识相融合、结合实际而进行的一项创新、创造性设计。通过课程设计，可以培养和提高学生发现问题、解决问题和实践能力的提升。

三、结束语

基于《电子CAD》课程实的教学改革，无论从课程体系、教学方法还是实训内容的教学改革，方方面面都是给予学生更多的实践机会，调动他们的主观能动性，增强学生实践能力。同时，也能培养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，有利于学生专业技能和综合素质的培养。

参考文献

[1]翁硕.Protel DXP 课程教学方法的探讨.太原城市职业技术学院学报，2008.

[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[3]任富民.电子CAD-Protel DXP电路设计[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]林庭双，柯常志.Protel DXP电子电路设计精彩范例[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]孙立津，张兆河.电子线路CAD设计与仿真[M]北京：电子工业出版社，2011.

作者简介：曾世芳，女，1982.03.19，汉，四川内江，在职研究生，中级 电子信息。