PCB电路设计课程教学初探

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2019.17.102
PCB电路设计课程教学初探①
严均1周煌辉2*
(1.湖南轻工高级技工学校 湖南株洲 412200; 2.湖南中医药高等专科学校 湖南株洲 412000)
摘 要：PC B电路设计是一门操作性与实践性较强的课程，在传统的教学模式下，学生理论知识与实践操作的结合性较差，教学效果不理想。

该文对高职院校PCB电路设计课程教学的现状进行了分析，梳理了PCB电路设计教学中存在的一些主要问题，并在此基础上，提出了PCB电路设计课程优化改革的思路，并对理论与实践相结合的优化方法及项目教学法的应用进行了探讨。

关键词：PCB电路设计 教学方法 项目教学法 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)06(b)-0102-03
Abstract：PCB circuit design is a highly operational and practical course, under the traditional teaching mode, the combination of students' theoretical knowledge and practical operation is poor, and the teaching effect is not ideal.
This paper analyzes the present situation of PCB circuit design course teaching in higher vocational colleges, combs some main problems existing in PCB circuit design teaching, and on this basis, puts forward the idea of optimization reform of PCB circuit design course, and probes into the optimization method of combining theory and practice and the application of Project teaching method.
Key Words：PCB circuit design; Teaching methods; Project teaching method; Teaching reform
《PCB设计与制作》是高等职业院校电子信息类专业基础课程，通过该课程的学习，可以使学生掌握印制电路板的基础知识，熟练运用Altium Designer等软件绘制原理图并进行电路设计。

该文基于当前高职院校PCB电路设计课程的现状，就其课程教学优化改革进行探讨，以期能够为相关研究提供一些参考与借鉴。

1 高职院校PCB电路设计课程教学的现状
PCB电路设计是一门操作性与实践性较强的课程。

在目前的高职院校PCB电路设计课程教学中，很多教师对于PCB电路设计课程教学的特点把握得并不是很准确，有些教师虽然明晰该门课程教学的特点，但在教学方法、教学形式上还没有形成与之相配套、符合其特点的模式，这在很大程度上影响了该门课程的教学效果。

在教学实践中，很多教师还是在沿用传统的课程教学模式，即教师讲，学生听，教师示范操作，学生按部就班地进行演练。

教学过程还是以教师为中心，学生的学习地位没有得到充分的体现，学生的学习主动性、积极性较差，只是在被动地接受知识。

P CB电路设计课程教学主要是让学生掌握P CB基本的制图技巧，以及如何使用A ltium Designer软件合理地设计原理图[1]。

但在教学过程中，很多学生只是机械地按照教师的讲解进行操作，遇到问题缺乏独立思考能力，教师对学生的考核也不全面，对学生解决实际问题的能力不够重视，这使得很多学生在该门课程的学习上仅仅是掌握了软件的操作技巧，只会按照课程内容机械式地重复整个操作流程，实际的设计能力并没有达到人才培养的目标。

虽然从总体上来说，高职院校学生的综合能力与素质参差不齐，基础较为薄弱，但从PCB 电路设计课程的现状来看，教学方法、教学模式没有针对高职院校学生及该门课程的特点来进行适应性的调整创新，是导致教学效果不理想的重要方面。

2 PCB电路设计课程教学优化改革
高职院校人才培养的目标是适应社会需求，培养高素质、综合能力强的应用型人才，其核心着重在学生能力的培养上。

就PCB电路设计课程而言，传统教学模式下培养出的学生往往适应工作岗位的能力较差，这与高职院校当前人才培养的目标也相差甚远。

因此，根据PCB电路设计课程的特点，结合高职院校学生的实际情况，进行课程教学的优化改革是十分必要的。

2.1 PCB电路设计课程优化改革的思路
首先来说，在教学理念上，必须要对传统的教学观念
①通讯作者：周煌辉（1965—），男，汉族，湖南娄底人，本科，副主任药师，研究方向：中药药理研究与新药开发，E-mail：
1501635405@。

进行革新，摒弃以往教学中存在的简单粗放式的“教、学、练”的以教师为主体的思想，树立以学生为主体，以培养学生综合能力为核心的教学理念，以此为基础，对教学模式、教学方法进行优化革新。

其次，根据PCB电路设计课程的特点，深化理论与实践改革，切实采用理论与实践相结合的教学方式和指导性的教学模式，着重利用实践培养学生对PCB电路设计的综合应用能力，提高学生学习的主动性与积极性。

最后，设置典型案例，应用项目教学法，以任务驱动，使学生能够体验到PCB的实际设计过程与工作流程，提高学生的岗位工作能力、团队协作能力以及独立思考能力等[2]。

2.2 理论与实践相结合的优化方法
很多教师都明白理论与实践相结合的教学方法其教学效率是最高的，但在教学实践中，如何真正做到理论与实践相结合，却不是一件容易的事。

就PCB电路设计课程教学而言，传统的教学组织形式，从某种程度而言，只是理论+实践的教学形式，将理论与实践相结合往往只体现在实践部分，强调的是学生将理论应用到实践中，而非在教学过程中实现理论与实践相结合。

在这种教学组织形式下，教师先系统地讲解所需的各种知识和工具，然后再上机进行练习，学生在理论学习时只是机械地听讲、记忆，待到上机练习时能够将教师所讲解的知识应用到实践操作中的少之又少，大多数学生也只是按教师的讲解进行演练。

基于此，优化理论与实践相结合的方法，必须要在教学实践中打破原有的教学模式，采用边学边练的形式，将教师讲课、学生练习和教学辅导有机地结合在一起，切实做到让学生掌握教师所讲解的内容，掌握实际技能。

在讲课过程展示实际电子元器件，带领学生绘制实际电子元器件的封装形式，使学生充分理解电子元器件与其所对应的PCB封装之间的关系，为PCB的绘制打下坚实的基础[3]。

2.3 项目导向、任务驱动的教学方法
项目教学法是以真实的案例为依托，围绕项目组织和开展教学，让学生直接参与项目全过程的一种教学方法。

项目教学法在职业教育发达的德国十分盛行，其侧重项目完成的过程，在培养学生分析问题、解决问题的能力方面具有独特的优势，对培养学生独立思考能力与创新能力也十分有益。

PCB电路设计课程操作性、实践性强，最终的学习目标是与企业的工作岗位要求实现对接。

因此，项目教学法应用于PCB电路设计课程教学具有较强的适用性。

在具体的应用过程中，教师可以根据课程教学的要求与内容来设置“典型案例”，每个典型案例对应不同的核心技能，案例的选择要遵循由简单到复杂、由易到难，循序渐进的原则，充分考虑到高职院校学生的认知基础。

每个案例项目，可以分解为不同的任务，每个任务隐含不同的知识与技能，教师要引导学生对教学任务进行分析、讨论，提出问题并设法解决问题。

在完成任务的过程中，教师要以学生为中心，突出学生的学习主体地位，着力培养学生思考问题、解决问题的能力。

在项目的选择上，其来源可以通过校企合作单位，甄选其适用性强，已经完成的真实项目，结合企业对实际工作岗位的要求，可以使项目的选择更具实践性[4]。

以项目“单片机多功能开发测试板”的系统原理图及电路板设计为例来说，该项目的总体目标是让学生建立一个完整、实用的原理图与P CB，了解和掌握P CB制作的全过程。

该项目的任务要求是能够独立完成单片机最小功能的系统原理图、PCB图设计，知识目标是让学生掌握智能系统的核心电路，初步掌握多层电路板的设计方法；技能目标则是能新建元件（库）；能进行原理图的设计；能完成原理图检查及网络表生成；能掌握PCB封装设计；能熟练进行PCB的布局与布线。

在具体的项目教学中，可以将该项目拆分成若干子项目，如原理图库操作、原理图设计、原理图检查及网络表生成、PCB库操作、PCB布局及布线。

各子项目功能独立；学生可以自主选择子项目，以3~4人为一组进行团队协作；项目选定后，可以分工合作来完成“单片机多功能开发测试板”的设计和制作；在各组项目完成后，实施以小组为单位的项目评价与答辩。

在考核方面，传统的PCB设计课程采用闭卷考试的形式，这样的考试形式，忽略了PCB设计课程的最终教学目的，容易使学生形成应付考试的心理。

采用项目导向、任务驱动的教学模式，其考核可以采取开放式的形式，也就是以完成项目任务的形式来进行考核，学生可以完成自己想要完成的项目，也可以在教师所提供的项目中进行选择，然后完成PCB的绘制，在PCB的绘制过程中，学生可以求助于教师、同学或者网络，完成一个实际项目PCB的绘制工作。

在PCB绘制完成后，再进行PCB的生产，然后进行调试。

最后教师可以组织学生进行统一答辩，以最终的PCB 调试结果作为考核标准[5]。

3 结语
项目教学法基于真实案例，以任务驱动的形式，为学生构建了一个真实的工作情境，使学生学到的知识技能可以应用于工作实践，不仅能够有效提高学生PCB电路设计的技能，对于学生的团队协作能力、独立工作能力以及解决问题能力等方面来说，具有十分重要的促进作用，契合了高职院校培养学生综合素质与能力的教学目标与要求，是
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进行课程教学优化改革的有效途径。

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