电子线路CAD教学创新分析及实践
电子线路CAD教学创新分析及实践 一、引言 高等职业技术教育，简称“高职教育”，在于以掌握一 定理论知识为基础，重点培养学生的实践动手能力，把培养 学生的技术应用能力、动手能力作为教学的中心环节。我国 高职教育趋向于走大学企业化的道路，目的在于培养出理论 与实践、专业知识与职业技能并重的企业一线所需人才。[1] 《电子线路CAD》是20世纪后期发展起来的一门新兴学科， 该课程目的在于培养学生应用电子线路计算机辅助软件设 计电路原理图，并进行印制电路板设计的能力，属于动手操 作要求较强的学科。[2]传统的课程讲授模式以理论讲解为 主，实验操作为辅，已经不适用于高职《电子线路CAD》的 教学，对该课程的改革势在必行。本文以桂林电子科技大学 职业技术学院（以下简称“我院”）微电子技术专业的《电 子线路CAD》课程为对象，介绍本课程在近两年的探索与实 践中的成果。二、《电子线路CAD》教学中存在的问题 电子线路CAD，即电子线路计算机辅助设计，包括电路 图生成、电路逻辑模拟、电路图分析、电路优化设计、电路 最坏情况分析、印制电路板设计，等等。一个电路和系统的 设计任务大部分是利用电子线路CAD软件完成的。目前国内 外电子线路CAD软件众多，各有优点，使得软件及教材的选 用成为任课教师头疼的问题。笔者通过对比，发现各软件从电路图绘制到印制电路板图生成的原理均相似，鉴于Protel 软件是目前企业使用最广泛也是最基础的软件，因此以 Protel软件作为教学软件。在软件教学过程中，普遍存在以 下几类问题：
（1）《电子线路CAD》属于软件应用类课程，对绘图操 作的要求较高，然而在课程安排中理论授课比例偏大，而高 职学生本身基础较弱，自制力不强，因此对枯燥的文字描述 印象不深，学习兴趣不高。笔者在理论讲授过程中，尝试利 用投影给学生操作演示。然而，在理论讲授结束后，仍出现 大部分学生不会操作、甚至找不到绘图命令的情况。学生软 件掌握速度慢，教学效果不理想。
（2）表1是我院学生学习《电子线路CAD》目的的调查 表。调查结果表明，现代的高职学生是90后出生的一代，他 们有强烈的自主意识，学过的知识希望能应用到实践中。目 前，在校学生在与已毕业学长的接触过程中，极易受学长思 想的影响，认为所学专业知识在实际中用得太少甚至用不着， 所学知识老化等。这些不正确思想，会使学生在学习过程中 应付了事，甚至放弃学习。
（3）我院微电子技术专业的《电子线路CAD》是后期《单 片机应用设计实训》的先学课程。其它学校的《电子线路CAD》 也有关联课程。《单片机应用设计实训》教学要求是让学生 独立设计单片机系统，即通过软件绘制电路原理图、设计印 制电路板、印制电路板腐蚀焊接、系统调试等一系列过程，完成单片机系统制作任务，同时要求制作的单片机系统能够 运行，可靠性高。由于《电子线路CAD》课程教学效果不理 想，导致学生在电路原理图设计时绘图错误多、进度慢，实 训难以顺利进行，学生的学习积极性受到极大打击。
三、《电子线路CAD》课程改革的实践 以上研究表明，增大实践教学比例，改革教学方法，使 学生能学以致用，是《电子线路CAD》课程改革的关键。
1.增大实践教学比例 我院微电子技术专业的《电子线路CAD》课程，学生学 完后没有得到合理利用，知识没掌握牢固便被搁置，待到《单 片机应用设计实训》课程再应用该知识，大部分学生已将软 件操作忘记，需要从头学习。笔者对微电子专业的课程设置 进行大胆改革，将《电子线路CAD》改为课内实践课程，在 多媒体机房上课，并在该课程之后增设《集成电路CAD实训》 （表2为改革后这两门课的课程设置）。在多媒体机房上课， 便于教师演示，学生跟着操作，这样可以增大学生动手操作 的时间，加深软件操作印象。《集成电路CAD实训》的目的 是让学生自主设计简单电路图，并绘制印制电路板图，最终 制作成简单的电路系统。首先，作为《电子线路CAD》的后 续课程，进一步锻炼学生应用电子线路CAD软件绘制电路图 的能力，同时满足了大部分学生独立设计电子产品的初步要 求。其次它让学生熟悉了电路板从绘制到腐蚀再到焊接成系 统的流程，作为《单片机应用设计实训》的先学课程，学生能更熟练地操作软件和制作系统。实践表明，学生制作的单 片机系统可靠性高，85%以上的学生能实现所布置的单片机 系统，极大提高了他们学习专业知识的兴趣和动手实践的能 力。
2.教学方法改革与实践 由于国家教育部对高职教育专科层次定位的特点，使得 高职院校招收的学生整体素质略低于普通高等院校的学生， 学生理解能力相对较差。在教学过程中，任课教师需结合培 养目标和培养计划，按照学生学习节奏，及时调整教学，并 形成学习团体，学习过程中要让学生反思。针对《电子线路 CAD》课程的特点，笔者采用任务驱动教学法这种新的教学 模式进行教学，以任务作为驱动，教师把教学内容设计成一 个或多个具体任务，让学生通过完成任务，掌握教学内容， 完成教学目标。[4]《电子线路CAD》课程内容一共分为六个 环节，分别为：软件基础、原理图设计、元件库设计、原理 图仿真、印制电路板设计、封装库设计。笔者为这六个环节 分别设计了12个任务，即每个环节2个任务。在每个环节的 讲授过程中，笔者以第一个任务作为教学内容，通过演示， 让学生上课跟着教师一起完成任务，达到边学边练的目的。
第二个任务让学生自主练习，通过制作第一个任务的上课视 频，学生在自主练习中能回顾教师操作的步骤和方法，进行 自主纠错与反思。此外，在任务驱动教学法中，还要鼓励学 生协作学习，形成学习团体。教师要了解每个学生的学习掌握程度，在设计任务后，把学生分成小组，以好生带差生的 方式协同完成任务。经过笔者实践操作，学生软件操作总体 熟练，反馈的教学满意度达90%以上，教学效果明显提高。
四、结论 《电子线路CAD》课程对软件实际应用的高要求，使得 传统教学模式已不符合该课程的教学。每一个时代的学生都 各有特点，因此对教学改革的研究需要不断深入和发展。笔 者认为，教师要了解学生，通过精心设计教学过程，运用新 的教学方法和教学手段，使理论与实践相结合，充分调动学 生的学习积极性，提高教学效果。