基于教学产品的电子CAD课程的项目的选取

本溪市机电工程学校 熊 辉

我校的《电子CAD》课程是设立在《电子技术基础技能》和《电子产品组装与调试》之后，主要是教授Protel DXP软件的使用方法，使学生对于电子产品的设计与开发有一定的了解，并为后续的《SMT技术》，《单片机技术》等课程的学习打下一定的基础。由于《电子CAD》课程内容的特殊性，传统的以教师为中心，通过教师的讲授、板书以及教学媒体的辅助， 使学生被动的接受教材内容的教学方式已经不太适合，而且使用的《电子CAD》教材多数是只讲解软件的使用方法，没用太多的实用性并且与实际联系不大。基于以上原因我校展开了《电子CAD》的教材与教法的改革与创新，采用了基于教学产品的项目式教学，使学生不仅能熟练掌握Protel DXP软件的使用，还能亲身体验电子产品的设计与生产过程，极大地调动了学生的学习积极性，也让学生对于将来的职业岗位有了一定的了解。下面就对项目的选取进行介绍：

一、项目内容的选取与定位

基于职业教育是培养社会、企业生产一线的技能型、应用型人才，学生在校期间就应该多参加与企业生产相关的课程的学习，最大限度的实现产教融合，我们以实际教学产品为载体，确定了本课程的教学内容，分为两大模块：原理图（SCH）设计模块和印制板（PCB）设计模块。通过之前的《电子技术基础技能》和《电子产品组装与调试》的学习，学生已经对相关的教学产品的工作原理有了一定的了解，因此，本课程的重点在于让学生了解电子产品的设计以及生产的流程，并从中体会自己动手制作的乐趣。

在每个教学产品的PCB设计过程中，着重培养学生的读图、识图能力，要求学生准确无误绘制原理图，结合电子行业的相关规范和要求，合理设定PCB的设计规则，进行PCB的布局与布线。要求学生设计出的PCB经过安装、调试，真正能够投入使用。

二、工作任务和学习项目设计

工作任务和学习项目的设计是项目课程的重点和难点。工作任务与学习项目的设立，既要反映企业的生产流程，又要与本校的教学资源相匹配。项目和工作任务设立的顺序要符合认知规律，即由简单到复杂，先入门后逐步深化。每个项目都包括使用ProtelDXP软件制作PCB板的完整工作过程，从原理图的绘制到PCB电路板的规划以及PCB板图设计完成后的进一步检查，包括元器件的封装、电气连接检查、元器件安装位置、定位尺寸检查、安装空间检查，完全按照PCB制板人员的要求来进行。而且每个项目都会重复这个工作流程，但尽管流程是重复的，每个项目中的侧重点却各有不同，因此随着项目的推进，学生逐步掌握并熟悉PCB设计的整个工作流程。

三、具体项目的教学实施过程

现以项目“功率放大器电路单面板的设计”为例进行介绍。

首先说明功率放大器的作用，接着展示实际的教学产品的单面板、电路图和PCB相关设计图（供学生设计PCB时参考），然后说明完成本项目需要的能力目标：（1）能对小型电路进行绘制。（2）能初步设计PCB单面板。

为了便于后续的电路的PCB板的设计，首先与学生一起来简单分析电路功能，同时也进行了相关电路基础知识的复习巩固。然后提出具体的任务，使用PROTEL DXP2004软件来完成以下任务：（1）设计绘制电路原理图；（2）设计实际可用的PCB单面板，并能完成实际教学产品提供的参考效果。

在目标导向任务驱动下，由学生完成以下任务。

（一）要学生不断熟悉电路原理图的绘制过程，完成知识点的内化

学生在绘制原理图时，最常见的问题就是找不到元器件，如电路图中保险丝、三端集成稳压器只提供了库元件名Fuse、7805，但未说明其位于哪个元件库中。先由学生自行进行元器件的查找实践后，再由教师示范如何查找元件，如库元件工作窗口面板中“search”按钮的使用，最后学生加以练习，知识就内化为学生自身的了。元件放置完成后，开始连线，但总有个别的学生连线不规范，常出现多余的节点，此时需要进行单独辅导，可建议学生不用鼠标改用键盘进行布线。电路图绘制完成后，教师再针对原理图绘制进行点评，特别是在学生易错点及新的知识点处一定要着重强调。

（二）设计PCB单面板

学生从PCB板的规划到元器件的布局与布线，教师可在旁边提示，直到布线完成。然后教师结合实际的PCB板进行说明：怎样布局与布线合理，如何修改较好；学生再对自己的设计进行修改。同时要求学生作进一步检查元件封装，特别检查三极管原理图元件引脚编号、封装管脚编号是否与实际元件管脚排列顺序一致；检查电气连接，以实际电路原理为依据；检查元器件安装位置、安装空间。一定要强调：我们是在设计一块用来实际制作的PCB板。

（三）进行项目考核与评价

项目的考核与评价采用的是先进行学生间的互评，然后教师在进行点评。最后大家一起对存在的问题进行纠正，总结相关技能、知识、经验并布置相应课外练习，以完成对知识点的巩固和提高。

在整个《电子CAD》课程教学中，通过教、学、做的一体实施，教师演示的同时，学生跟着操作，学生边尝试体验边探究思考；出现的问题由教师帮助分析、解决，学生从错误中受到启迪。通过合理的选择教学项目使得《电子CAD》的教学更加生动、贴近实际，也极大的激发了学生的学习兴趣，也为学生将来就业时能尽快的适应工作岗位奠定了良好的基础。