基于项目驱动的《电路CAD》课程融合教学改革探索与实践

韦洪浪

（桂林理工大学南宁分校，广西南宁，532100）

0 引言

《电路CAD》是电子信息类专业的专业基础课程，它重点培养学生的实践动手能力，让学生掌握绘图软件的使用方法，了解电子线路原理图和印刷电路板的设计方法，并初步具有电路和电路板设计能力，该课程为后续的专业课程的基础，学好本课程有助于后续课程的学习[1]。

传统的教学模式偏向于工具软件操作，而忽视了实践应用，由于缺乏企业产品开发的实践能力，学生毕业后无法胜任工作岗位的要求。因而本文提出通过教学内容和教学方式的改革，不仅使学生掌握软件操作的技能，还提高学生相近学科的知识水平和职业技能[2]。在课程内容上从企业真实案例、学科竞赛项目中精心挑选合适的项目案例，内容由浅入深，便于学生学习和理解。在综合训练环节融入《电子基础技能训练》的课程要求，培养学生电路设计、安装、调试等综合能力[3]。

1 课程特点

■1.1 教学内容特点

《电路CAD》课程内容主要包括原理图的绘制、元器件的绘制、印制电路板的绘制、元器件封装的绘制等[4]，这些知识都需要学生在计算机的利用绘图软件操作，对学生的动手实践能力要求较高。而且该课程为专业基础课，很多专业课程都是在该课程的基础上进行深入学习，所以可以将该课程融合到《电子基础技能训练》、《模拟电路技术》、《数字电路设计》、《单片机原理》等课程的教学当中进行综合教学[5]。

■1.2 授课对象特点

很多高校把《电路CAD》和《电子基础技能训练》开课的时间定为大一上学期，这个时间段的学生刚刚从高中进入大学，未能完全适应大学生活，而且高中阶段的计算机基础不一样，甚至简单的计算机操作都不会，所以在授课时必须考虑大多数学生的接受能力，由浅入深，循序渐进，积极引导，提高学生学习的积极性。

2 教学改革主要措施

传统的教学模式主要是按照课本内容的顺序，填鸭式教学，导致学生兴趣不高。而且大部分教材的配套教学资源有限，无法提供一个资源丰富的电路图库供学生参考学习。授课目的更重视绘图软件的使用，而忽略了岗位技能训练，学生知其然，不知其所以然[6]。为了克服传统教学模式的弊端，通过走访相关企业和调研高校，提出以下改革措施：

■2.1 引入线上线下教学，充分利用课余时间

线上视频教学的优势在于可以把知识点化的内容固化，可以重复播放和同步训练，因而建设慕课和微课等视频教学资源。慕课视频时长为40 分钟左右，用于讲解项目教学的任务内容的具体操作步骤，以便学生复现课本任务的设计。微课视频时长为3 分钟左右，主要讲解课本的知识点，包含教学内容的部分重点和难点，以便学生对知识点的复习与强化。但是对于需要领会和交互的学习内容，还是需要线下教学，当面与学生面对面沟通。充分发挥线上线下教学的优势，可以让学生合理利用课余时间，最大程度的提高学习效率。

■2.2 采用项目驱动的教学模式，重构教学内容

“项目驱动”就是将实践项目融入教学内容中，让学生在参与项目实践的过程中学习，引导学生利用学过的知识解决实际问题。学生不仅在项目实践中学到知识和技能，而且还学会团结合作，在完成项目后体会到成功的喜悦，激发学生学习的兴趣[7，8]。利用“项目驱动”的教学模式，首先要确定好项目教学的目标，明确需要学习的项目化教学内容。本研究精选与工程实践相关的项目作为教学内容，由浅入深极大地方便学生学习。

■2.3 将真实的元器件和电路图带入课堂，形象生动便于理解

给学生授课的时候尽量使用真实的元器件和电路图作为演示案例，这样“虚实结合”的教学方式形象生动，学生直观地看到实物，容易理解课程内容。比如讲到原理图库和封装库时，使用实际的元器件演示给学生看，学生一看就知道原理图库和封装库之间的关系。讲解PCB 的时候也可以拿现成的PCB 电路板演示给学生，让学生知道电路板的各个层之间的关系、布线布局的要求。

■2.4 建立资源共享库，培养团队合作精神

将学生自主学习的优秀电路、学科竞赛电路、行业企业典型案例等电路整合起来，建立一个具有实际使用价值的资源共享库。这样不仅可以锻炼学生的动手能力和团队合作精神，而且还能积累资源，共享优秀电路，为将来的专业课学习、学科竞赛和就业工作做准备。

■2.5 将企业典型案例引入教学内容，提高学生就业竞争力

走访和调研企业对电路设计人才的最新需求和技能要求，明确人才培养新目标和教学内容，并将企业实际的研发项目和优秀案例引入教学内容，让学生在真实的企业案例中学到企业需要的职业技能，实现课程学习和企业需求的完美对接，提高学生就业的竞争力。

■2.6 将《电路CAD》融入《电子基础技能训练》教学，提升综合能力

《电路CAD》和《电子基础技能训练》都是电子类专业的专业基础课程，都非常重视学生实践动手能力的培养。《电路CAD》注重培养学生使用绘图软件绘制印制电路板的能力，而《电子基础技能训练》更偏向培养学生电路装配和调试的能力。虽然两者侧重点不一样，但是可以结合两者的特点融合教学，让学生把元器件焊接到自己设计的印制电路板上，验证自己设计的电路是否实现预期功能，同时也提高学生电路装配和调试能力。

3 教学内容组织

授课过程采用“项目驱动”的教学模式，以课程实例为主线，以完成任务为目标，将绘图软件的操作融入到项目实践当中，在完成项目的过程中快速、轻松地掌握软件的使用方法和技巧。本着“理论够用，精讲多练，教师引导，学生主导”的原则把课程内容分成主要以下5 个项目，如表1所示。

表1 教学内容组织

授课内容是根据印制电路板的设计与制作流程而制定的，学生通过项目练习就可以由浅入深地完成学习，能够熟练运用软件设计出自己的电路。课程内容的设置有如下特点：

(1)内容由浅入深，便于学生自学。教学整体内容分为五个项目，顺序是原理图绘制、元器件绘制、印制电路板绘制、元器件封装绘制、综合练习等，由最简单的原理图操作，到完成复杂的综合性电路，一步步提高难度“螺旋上升”符合学生接受知识的习惯。不仅如此，在项目内部也是由浅入深设置教学任务，比如项目一的原理图绘制首先由简单电路图开始，让学生学会简单画图，提高学生学习的兴趣，最后到复杂电路图绘制提高学生综合绘图能力。

(2)以项目为载体，任务驱动。精心挑选实践案例，制定恰当的教学任务，所有教学案例都是后期课程学习或者参加学科竞赛的经典电路，涉及到电子信息技术的方方面面，如模拟电路、数字电路、模数结合电路等多种电路类型。以项目一为例，其中的任务一和任务二是模拟电路课程中的经典电路，任务三是单片机原理课程中的入门电路，任务四是数字电路课程中的典型电路。

(3)由一般到特殊，提高绘图效率。在对原理图库和封装库的教学设计中，首先介绍常规的绘图方法，目的是让学生学会库文件编辑环境和基本绘图方法。然后再提出利用已有库进行修改或利用设计向导生成封装的方法，这样不仅拓展绘图设计的方法，而且大大提高绘图的效率。

4 课程融合教学设计及实施

在进行综合练习部分教学时，将《电路CAD》和《电子基础技能训练》进行融合教学，让学生了解整个电子产品的设计全流程，在实践中检验学生设计的电路和电路装配调试能力，以此形成一个“闭环的学习反馈过程”，同时提高两门课的专业技能。具体实施步骤如下：

（1）绘制原理图：根据综合项目的要求，首先安排学生在规定时间内完成原理图绘制，然后教师检查原理图的绘制效果和规范程度，进行记录评分。

（2）绘制PCB 图：将原理图导入PCB 文件，按照布局要求把元器件布局好，然后结合手工布线与自动线，把所有线布完，布线的过程中必须要考虑布线规则。教师根据布局、布线的要求对学生绘制的PCB 图进行评分。

（3）印制电路板的制作：让学生拿着绘制好的PCB 图到腐蚀室手工做出印制电路板，以此同时也让学生把自己的一份PCB 发给厂家做一份完整的工厂板。让学生在对比学习的过程中发现自己设计的电路图是否合理，教师分别对手工制板和工厂制板进行点评和评分。

图1 学生做的印制电路板

（4）元器件安装与调试：让学生把元器件安装到电路板上，安装完之后利用实验仪器对电路板进行调试与测试，最终得到一个能够实现特定功能的电子作品，这样学生的成就感十足，同时学生的积极性和主动性也得到很大的提高。

每个综合项目练习都通过以上的四步操作和评分，得到单项综合练习的得分，最后通过三项综合练习，取平均分即可得到学生综合练习成绩。

5 课程评价体系

改革后的总成绩主要由3 部分构成，平时成绩（30%）、期末考试成绩（40%）、综合练习成绩（30%）。平时成绩由课堂签到、课堂表现、课后作业等构成，主要考核学生平时上课的综合表现。期末考试采用上机考试的形式，即教师出一份电路图，让学生在学校的机房，在规定时间内按要求完成原理图和PCB 图的绘制，根据绘制的效果评分。综合练习成绩主要考核学生综合能力，即完成三项综合练习的成绩。

6 总结

本文针对《电路CAD》课程传统教学中存在的弊端，尝试采用项目驱动的教学方式与课程融合的教学模式，通过合理安排项目化的教学内容，设置课程融合的综合训练项目，并引入企业的典型工作案例，收集课程共享资源库等手段对课程教学进行改革，结果取得了良好的教学效果，提高了学生绘制电路图的能力，也提高学生装配和调试电路的能力，同时也为将来的专业课学习、学科竞赛和就业工作做充足的准备。