基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的PCB板制作生產(chǎn)性實(shí)習(xí)教學(xué)研究

李紅妹陳芳芳

1.吳江市職教中心 江蘇吳江 215200 2.南京高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇南京 210019

基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的PCB板制作生產(chǎn)性實(shí)習(xí)教學(xué)研究

李紅妹1陳芳芳2

1.吳江市職教中心 江蘇吳江 215200 2.南京高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇南京 210019

借助職業(yè)分析方法探索電子CAD項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)新模式，以真實(shí)的工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，通過(guò)學(xué)習(xí)在生產(chǎn)性實(shí)習(xí)中的角色扮演，強(qiáng)化學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能與職業(yè)能力，樹(shù)立學(xué)生的崗位意識(shí)與團(tuán)隊(duì)合作能力。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)；生產(chǎn)性實(shí)習(xí)；職業(yè)能力；電子CAD項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)

一、教材簡(jiǎn)析

“單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板的PCB板設(shè)計(jì)”選自中職電子CAD項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)教程，本課程是一門(mén)操作性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，針對(duì)電子技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，以在生產(chǎn)一線(xiàn)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的技能型人才所必需的知識(shí)、能力和素質(zhì)要求為基本依據(jù)，以完成一個(gè)真實(shí)工作任務(wù)的工作過(guò)程、工作情境、專(zhuān)業(yè)能力、崗位分工和相互協(xié)作等為基礎(chǔ)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中采用典型案例為主線(xiàn)、整合優(yōu)化本課程教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)方法，來(lái)提高學(xué)生整體把握電子產(chǎn)品電路板的設(shè)計(jì)全過(guò)程，從而使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膷徫宦殬I(yè)意識(shí)。

二、教學(xué)理念

鑒于本課內(nèi)容以企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)為中心，具有任務(wù)明確性、訓(xùn)練全面性、內(nèi)容生產(chǎn)性和產(chǎn)品應(yīng)用性的實(shí)踐特點(diǎn)。在模擬真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境、企業(yè)文化和職業(yè)體驗(yàn)條件下，按真實(shí)的生產(chǎn)要求生產(chǎn)真實(shí)的產(chǎn)品。實(shí)施按照企業(yè)的管理標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、效益的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目的訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多維度的考核。教師把“單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)與制作”這個(gè)項(xiàng)目劃分為幾個(gè)工作任務(wù)分配下去，如SCH繪制、PCB設(shè)計(jì)、電路仿真及制板機(jī)制板，本節(jié)課就是其中一個(gè)工作任務(wù)PCB設(shè)計(jì)，在教學(xué)時(shí)應(yīng)以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，通過(guò)“做”中體會(huì)、聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的情感參與，加深對(duì)任務(wù)完成的理解和體會(huì)，增強(qiáng)團(tuán)結(jié)學(xué)生的合作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

三、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)，筆者參照布盧姆提出的行為目標(biāo)分類(lèi)體系，將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)劃分為如下3個(gè)層次：認(rèn)知領(lǐng)域、動(dòng)作技能領(lǐng)域及情感領(lǐng)域。

1.認(rèn)知領(lǐng)域：?jiǎn)纹瑱C(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板PCB設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，及知識(shí)的理解、應(yīng)用、分析、綜合及評(píng)價(jià)。

2.動(dòng)作技能領(lǐng)域

(1)通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的理解和思維能力，提高學(xué)生觀察分析判斷的能力。

(2)讓學(xué)生進(jìn)行探索、嘗試性學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)小組內(nèi)學(xué)生相互討論、合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的能力及精神。

(3)通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，進(jìn)一步提高操作技能。

3.情感領(lǐng)域：培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)動(dòng)腦、勤思考的良好習(xí)慣、讓學(xué)生進(jìn)行探索、嘗試性學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)小組內(nèi)學(xué)生相互討論、合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí)，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)。

四、教學(xué)重、難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：利用ProtelDXP軟件進(jìn)行單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)PCB板設(shè)計(jì)及電路仿真。

2.教學(xué)難點(diǎn)：PCB設(shè)計(jì)布局和布線(xiàn)過(guò)程中電路在高頻或低頻狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的分布參數(shù)以及電路的抗干擾能力等因素對(duì)電路工作狀態(tài)的影響。

五、教具準(zhǔn)備

1.電腦、網(wǎng)絡(luò)、ProtelDXP軟件平臺(tái)及PCB制板機(jī)。

2.成品單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板。

六、教學(xué)方法

1.在任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式下的全程案例化的教學(xué)方法

根據(jù)課程性質(zhì)及教學(xué)內(nèi)容，采用一個(gè)典型案例貫穿整個(gè)教學(xué)全過(guò)程。該典型案例是一個(gè)真實(shí)工作任務(wù)，根據(jù)教學(xué)需要與任務(wù)的分解，每次課都有具體小設(shè)計(jì)任務(wù)，要求學(xué)生完全按照工程開(kāi)發(fā)的實(shí)際流程，實(shí)際參與到電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去，工學(xué)結(jié)合。從項(xiàng)目的確立、原理圖繪制一直到PCB設(shè)計(jì)與制作，讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)際工程開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的全過(guò)程。

2.在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)分組輪流角色扮演的教學(xué)方法

按真實(shí)工作任務(wù)“單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)與制作”的工作過(guò)程、工作情境及專(zhuān)業(yè)技能等將學(xué)生輪流分成技術(shù)設(shè)計(jì)組、印制工藝組、質(zhì)量檢查組等，通過(guò)崗位分類(lèi)與角色扮演的方式，強(qiáng)化學(xué)生的崗位意識(shí)與工作角色意識(shí)。在教學(xué)中，我們將工作任務(wù)分成3組：(1)技術(shù)設(shè)計(jì)組，主要負(fù)責(zé)PCB板的設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)好的PCB板滿(mǎn)足所提供的系統(tǒng)技術(shù)要求；(2)印制工藝組，主要負(fù)責(zé)PCB板整個(gè)工藝流程的操作，如鉆孔、曝光、鍍錫等；(3)質(zhì)量檢查組，主要負(fù)責(zé)對(duì)制作出的PCB板進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查是否有電路連接錯(cuò)誤或布局、布線(xiàn)不合理等等。完成整個(gè)任務(wù)后，再進(jìn)行交替分組，直到每組學(xué)生都能獨(dú)立的完成整個(gè)任務(wù)的設(shè)計(jì)與制作。

七、教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入新課：

想一想：任務(wù)1中設(shè)計(jì)原理圖的步驟？

印制電路板的制作方法？

師：1.手工制作印制電路板(圖1)。

創(chuàng)設(shè)工廠化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，提出工作任務(wù)，用圖片引發(fā)學(xué)生對(duì)印制板制作的好奇，激起學(xué)生對(duì)本節(jié)課的興趣。

學(xué)生活動(dòng)：思考印制電路板制作方法。闡述印制板制作對(duì)學(xué)生就業(yè)的優(yōu)勢(shì)。使學(xué)生更加重視本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

2.使用雕刻機(jī)制作PCB版（圖2）。（雕刻機(jī)制板視頻圖3）

圖1

通過(guò)播放雕刻機(jī)制板視頻，讓學(xué)生觀察、感知。把知識(shí)點(diǎn)融于實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生愿意積極參與到下一步的學(xué)習(xí)當(dāng)中。

新課講授：

任務(wù)2 單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)與制作

師：請(qǐng)同學(xué)打開(kāi)任務(wù)一單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)電路板SCH文件（圖4）。

圖2

圖3

圖4

PCB板的制作過(guò)程：

1.規(guī)劃電路板；2.設(shè)置布線(xiàn)規(guī)則；3.加載元件庫(kù)4.導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表；5.元器件的布局與調(diào)整。

把網(wǎng)絡(luò)表比喻成跨越在原理圖與PCB版圖之間的橋梁，通過(guò)形象比喻，讓學(xué)生感知網(wǎng)絡(luò)表。

看一看：手工調(diào)整元件布局（插入錄像）

插入手工調(diào)整元件布局錄像，讓學(xué)生從感觀上學(xué)習(xí)自動(dòng)布局。講練結(jié)合，幫助學(xué)生突破知識(shí)的重、難點(diǎn)。

做一做：自動(dòng)布線(xiàn)與手工調(diào)整(圖5)

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組協(xié)作進(jìn)行布局，主講及輔導(dǎo)教師參與其中引導(dǎo)學(xué)生。

評(píng)價(jià)：手工布局的合理性。

主講老師總結(jié)自己及輔導(dǎo)老師巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)Ftp上傳對(duì)學(xué)生的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)增強(qiáng)學(xué)生的成就感。

學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)觀察效果圖讓學(xué)生回顧自己的作品。分組討論設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。

知識(shí)拓展：3D效果圖

課外拓展是對(duì)學(xué)生綜合能力的提升。把所學(xué)的知識(shí)更好地與實(shí)際生活相聯(lián)系。

總結(jié)評(píng)價(jià)：

師：分析PCB設(shè)計(jì)布局和布線(xiàn)過(guò)程中電路在高頻或低頻狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的分布參數(shù)以及電路的抗干擾能力等因素對(duì)電路工作狀態(tài)的影響。

教學(xué)反思：

1.任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)要突出任務(wù)的真實(shí)性。教師有意讓學(xué)生圍繞真實(shí)任務(wù)，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力；同時(shí)也要兼顧任務(wù)所包含的知識(shí)與技能的基礎(chǔ)性和代表性，使其具備遷移效應(yīng)，能讓學(xué)生觸類(lèi)旁通，形成學(xué)習(xí)與應(yīng)用此類(lèi)知識(shí)與技術(shù)的一種能力。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)模式其特點(diǎn)是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主線(xiàn)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的一整套教學(xué)模式。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中有效的探究活動(dòng)是必不可少的。因此，在完成任務(wù)的過(guò)程中，教師不僅是教學(xué)生知能和技能，更要讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立正確操作。

3.采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)模式，增強(qiáng)了學(xué)生的主體意識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)效果事半功倍。學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，通過(guò)自由討論，互相學(xué)習(xí)，不僅增進(jìn)了學(xué)生間的相互了解，還加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)的合作意識(shí)。更重要的是在完成任務(wù)的過(guò)程中，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。

4.任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式是一種開(kāi)放性的教學(xué)方式。通過(guò)不斷的提出問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，不但可以使學(xué)生掌握許多新的基本知識(shí)與技能，同時(shí)給他們營(yíng)造了一種競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境，在完成任務(wù)的過(guò)程中，學(xué)生不斷地獲得學(xué)習(xí)的自信和創(chuàng)新的動(dòng)力。

[1]馬成榮.職業(yè)教育課程開(kāi)發(fā)及項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)[M].江蘇：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2006

[2]張惠蓮.信息技術(shù)課程中基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的協(xié)作學(xué)習(xí)研究[D].中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)，2007，5

[3]李雪東，朱運(yùn)航，張平華，等.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的《電子CAD》教學(xué)研究與實(shí)踐[J].高等職業(yè)教育,2008,10

Productive teaching and research practice of PCB board based on task-driven production

Li Hongmei1, Chen Fangfang2
1.Wujiang vocational middle school, Wujiang, 215200，China
2.Department of electrical engineering,Nanjing, 210019，China

Job analysis methods using electronic CAD program to explore new teaching mode of training courses to the real task-driven practice teaching, practice by learning in the production of speech in the role of the Office to strengthen the professional skills and professional ability students, establish student jobs Awareness and teamwork ability.

task-driven; productive practice; professional ability;electronic CAD program of training

2010-03-12

李紅妹，工學(xué)碩士，講師。陳芳芳，碩士，講師。