应用型高校“电子线路CAD”课程教学探讨

罗 欢，周永明，文昊翔，杨森泉

（韶关学院 物理与机电工程学院，广东 韶关512005）

应用型高校培养的是具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才。“电子线路CAD”主要是使用计算机来完成整个电子线路的设计过程，课程开设在大一的第二学期，共36个学时，学生在修这门课程之前已经完成“电子工艺”这门课程的学习，掌握了常用电子元器识别、安装以及电路板的制作、焊接等基本技能。“电子线路CAD”主要包括电原理图的设计、电路功能仿真以及电路板的设计等。该课程是高校电子类专业中一门必修基础课程，注重培养学生的工程实践能力，主要包括两个部分：电路原理图的设计与印刷电路板PCB的设计［1］。传统的教学方法更多是以理论为主，实践为辅，枯燥的理论讲解会使学生对这门课程学习的积极性不高。为了提高课程的教学效果，培养更适应社会的应用型人才，各高校纷纷对这门课程进行教学改革，笔者从事“电子线路CAD”教学工作多年，在教学过程中发现该课程一些不足之处，并对课程教学内容、方法和考核内容、方法进行探讨，总结出一些教学经验。

一、课程现状

韶关学院电子系很早就对电子信息科学与技术专业的学生开设了“电子线路CAD”这门课程，也自编了一些内部的实训讲义，走在了广东省地方高校的前列。随着时间的推移，该课程在教学过程中也暴露出一些弊端，主要体现在几个方面。

（1）教学模式单一，课堂讲述枯燥乏味［2］。 以往这门课程的教学，通常是教师在课室讲述、演示和操作，占用了课堂大多数时间，大部分同学因为枯燥的理论讲解，缺乏实际的操作，导致学习积极性不高，没有掌握实际的电路板PCB的制作过程，偏离了在教学中学生应占主导地位这一原则，不能完全达到课程的教学效果。

（2）不重视学生动手能力和实践能力的培养，重理论轻实践。我国目前大多数高校的教学课程是以理论为主。在整个课程的安排和设计中，大多由理论主导，实践只占很小的一部分，这不符合学校以培养应用型人才为主的教育方针［3］。以韶关学院为例，“电子线路CAD”这门课程一共36课时，其中24课时为理论课，12课时为实践课。对“电子线路CAD”课程来说，学生的实践操作是非常重要的，学生只有通过一步一步绘制原理图、PCB元件库、PCB电路图，亲手制成自己设计的电路板，才算是真正掌握这门课程。但实际上，理论教学与实践教学之间还是存在很大比例的不平衡，偏离了课程的教学目的，不能突出学校培养高素质应用型人才的目标，与现阶段社会人才需求不相适应。

（3）考核机制不完善，难以激发学生学习积极性。目前，学校的师资力量尚有不足，许多一线教师既要承担繁重的课程教学任务，还要承担科研任务，同时部分教师本身缺乏实践动手能力，使得部分教师对该课程只是照本宣科，课程考核只做理论考察，对实践操作不做要求，缺乏有效的评价标准和评价体系，导致学生学习积极性不高，只将其当成理论课学习。

二、教学内容与方法设计

（一）教学内容设计

针对传统“电子线路CAD”课程教学中的一些弊端，结合学校培养高素质应用型人才的目标，以及学生的实际情况，笔者设计了“电子线路CAD”课程教学内容，教学安排，见表1。教学内容由6个教学主题组成，第1个主题是电子线路CAD的概述，介绍线路设计的基本流程、常用电子线路设计辅助软件以及protel软件的安装和基本操作，2个学时；第2个主题是电路原理图的绘制，主要介绍原理图设计环境介绍、原理图设计与原理图设计实验，理论2学时，实验2学时，共4学时；第3个主题是电路原理图库设计，主要介绍原理图元件库的编辑与元件库的制作实验，理论2学时，实验2学时，共4学时；第4个主题是PCB元器件封装的制作，主要介绍PCB元器件封装的制作与PCB元器件封装设计实验，理论2学时，实验2学时，共4学时；第5个主题是PCB电路板图设计，主要为印刷电路板图的开发环境介绍、PCB电路板图设计与印刷电路板图设计实验，理论4学时，实验4学时，共8学时；最后是电子线路综合设计，14学时实训，要求学生自己设计、绘制出四位加法器的原理图、原理图库、PCB库、PCB电路图，并结合之前学习的“电子工艺”课程知识，制作并实现四位加法器板图、手工制作PCB、焊接调试最终实现功能。

表1 “电子线路CAD”教学内容安排

（二）教学方法设计

1.兴趣激发教学。在教学过程中要以学生为本，注重激发学生的学习兴趣。“电子线路CAD”课程的教学目的是培养学生硬件电路图的设计与制作能力，调动学生自主设计的主动性，提高学生的学习积极性［4］。只有学生亲自参与了整个硬件电路的设计与制作的全过程，才能更深刻地理解和掌握硬件电路的设计，提高自身的实践操作能力与专业知识。在教学过程中可通过提问日常生活中与课程相关的一些问题，如音箱是如何放大声音信号的，交通信号灯如何变化等问题，引起学生的兴趣，激发学生的求知欲。

2.案例分析教学。在教学过程中，应多采用案例教学法，引入相关的教学实例，如以稳压直流电源电路为例对电路原理图的绘制、原理图元件库的编辑、PCB元器件封装的制作、PCB电路板图设计4个部分进行讲解，每次讲述完理论后马上进入实验［5］。每次实验课前15分钟左右讲解关键要点，注意问题，学生同步跟随，之后学生按照实验讲义进行实际操作，完成相应实验内容。教师通过巡视，发现普遍性的问题，统一解决，还可向学生展示厂家生成的成品电路板实物，并对学生讲解该电路板的制作、焊接过程，展示其功能，让学生掌握知识的实际运用，这对提升学生学习的积极性具有很大的促进作用。

3.问题导向教学。在教学过程中需针对一些常见的小问题，如系统中没有的元件符号图、封装图的快速制作内容、如何快速检查与发现错误（原理图与PCB图）等，可通过提问、引导等方法进行讲解，利用实验室资源，让学生多想多练，边讲边练，及时处理实验中出现的共性问题。

4.任务驱动教学。通过一个大作业，要求学生从电路图的绘制一直到电路板的制作，完全独立设计出四位加法器电路板。学生在实训过程中从头到尾进行一次印刷电路板图的设计，在此过程中可学到专业知识，掌握电路板设计的流程与技巧，这比照本宣科的学习更为有效［6］。通过这种教学方式，可以增强学生的参与感，提高学生学习的积极性，激发学生自主学习的兴趣，学生在完成四位加法器电路板的过程中，也培养了自身分析问题与解决问题的能力。

三、考核内容与方法设计

（一）考核内容设计

建立完善考核机制是保证“电子线路CAD”课程教学质量的关键因素。“电子线路CAD”不同于一般的课程，该课程的关键是培养学生的实践操作能力，不能采用一般理论课程的理论考察为主的考核方式，要将考核机制与学生掌握程度有机地结合起来［7］。在教学过程中，不仅要考察学生相关知识的掌握，还要重视学生的实践操作能力，根据学生理论知识和实践操作掌握程度，不断调整教学内容与方法，充分挖掘学生的学习潜力。笔者在这里提出一种考核方法：考核主要以知识、态度、素养、技能等4个内容为主，考核成绩采用过程考核和结果考核的方式，各占50%，课程考核机制，见表2。

表2 课程考核机制

平时成绩中，学习态度作为课程评价的首要因素，以任课教师的要求为主要依据。衡量的指标主要有：遵守纪律、服从指挥的表现；吃苦耐劳、积极进取的精神；团结协作、与人沟通能力等。知识考核可以根据实验操作中各教学主题设置的随堂小测试，对学生完成质量、速度与问题回答的准确性进行评分，纳入平时成绩。再加上对课后作业完成情况的检查，这些都可反映出学生对课程知识点的掌握程度。在实际作品设计考核中，将设计素养和技能考核作为关键因素，根据学生实际制作的电路板的排版是否科学、美观，电路板功能是否全部实现等作为考核的最终评价。根据课程的培养目标，完善考核机制，可以了解学生相关知识与技能的掌握程度，以更好地达到培养高素质应用型人才的目标。

（二）考核方法设计

在考核过程中，不应只注重结果考核而忽略过程考核，过程考核同样重要。过程考核主要包括对学生学习态度和课程知识点掌握的考核。学生学习态度主要根据教师在授课过程中对学生听课状态、回答问题情况与学生在实验、实训过程中认真程度得出，这部分占总分的20%；知识考核主要根据学生的随堂小测试、作业完成情况得出，主要考察学生对课程学习过程中相关知识点的掌握情况，这部分占总分的30%。

结果考核主要根据学生实验报告书与综合设计的作品来确定，将实验报告书是否规范，图表是否准确，语言是否通顺作为考核标准，占总分的20%；将综合设计作品功能是否实现，电路板布局是否美观，布线是否规范作为考核标准，通过学生测试，教师评审的方式进行评分，占总分的30%；这样的考核兼顾了过程考核与结果考核。完善考核机制，可以更好地判定学生对课程知识的掌握程度，提高学生学习的积极性。

“电子线路CAD”传统考核机制过多偏重理论的考核，忽略了对实际操作的考核，部分教师自身缺乏实践动手能力，导致课程缺乏行之有效的评价标准与评价体系。为解决这个问题，可利用假期让教师到企业锻炼，提升教师的实践动手能力与专业素质，学以致用。同时制定、建立完善考核机制，根据实际教学过程中学生理论知识和实践操作掌握程度，不断调整教学内容，完善考核评价机制。

四、结语

通过对“电子线路CAD”课程教学模式进行改革、改进教学内容以及完善考核机制，可以激发学生学习的积极性，培养学生发现问题，解决问题的能力。与传统的教学方法相比，教学效果明显提高［8］。通过对该课程教学改革问题的探讨，促进教师不断进行教学反思，优化教学设计，制定出更加符合当今社会发展需要的教学方案，为社会培养出高素质的应用型人才。