PCB設(shè)計與制作課程教學(xué)改革

周正杰　羅邕生

【摘 要】本文提出圍繞電子信息類企業(yè)對高技能人才的需求，根據(jù)PCB設(shè)計與制作課程面向的崗位群，整合教學(xué)內(nèi)容，在常規(guī)課程和專項實訓(xùn)的教學(xué)中，以“項目情景，產(chǎn)品導(dǎo)向”的教學(xué)設(shè)計將知識與技能有機(jī)融合。

【關(guān)鍵詞】PCB 項目情景 工學(xué)結(jié)合工作過程

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）11C-0150-02

“加快現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)，深化產(chǎn)教融合、校企合作，培養(yǎng)高素質(zhì)勞動者和技能型人才”是黨的十八屆三中全會做出的決策部署，是在新的歷史階段對職業(yè)教育提出的新要求?！稄V西壯族自治區(qū)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)規(guī)劃（2015-2020年）》中的總體目標(biāo)提到要建成適應(yīng)發(fā)展需求、產(chǎn)教深度融合，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相匹配、具有民族特色的現(xiàn)代職業(yè)教育體系。近幾年廣西承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、引進(jìn)，電子信息產(chǎn)業(yè)快速增長，在北部灣地區(qū)布局電子信息產(chǎn)業(yè)基地，形成以北海、南寧、桂林3個市為區(qū)域中心的電子信息產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，已初步形成生產(chǎn)計算機(jī)整機(jī)及零部件、平板顯示器、通訊、新型電子元器件、半導(dǎo)體照明等電子產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。電子信息產(chǎn)業(yè)已成為我區(qū)第十個千億元產(chǎn)業(yè)，具備了快速發(fā)展和規(guī)模發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展形勢良好。但是廣西是經(jīng)濟(jì)后發(fā)展地區(qū)，缺人才、缺技術(shù)工人，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然帶來對人才數(shù)量增長和人員素質(zhì)提高的需求。

PCB設(shè)計與制作是高職院校的應(yīng)用電子技術(shù)、電子信息工程等專業(yè)的專業(yè)必修課程，該課程能夠使學(xué)生熟悉PCB相關(guān)知識和規(guī)范，熟練掌握電子產(chǎn)品的PCB設(shè)計制作的技能，具備從事電子信息行業(yè)的基本職業(yè)素養(yǎng)。在新的形勢和要求下，課程改革作為高職人才培養(yǎng)目標(biāo)的核心，其節(jié)點作用是構(gòu)建現(xiàn)代職業(yè)教育的課程體系，應(yīng)該突出“產(chǎn)教融合、工學(xué)結(jié)合”的特點，能夠適應(yīng)培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的社會需求。近年來我們通過深入調(diào)研區(qū)域內(nèi)電子信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點及未來發(fā)展趨勢，緊密圍繞地區(qū)電子信息類企業(yè)對高技能人才的需求，整合教學(xué)內(nèi)容，整合實踐環(huán)境和設(shè)備資源，在PCB設(shè)計與制作實踐教學(xué)中設(shè)計項目情景，以真實的產(chǎn)品為載體，探索實施了“項目情境，產(chǎn)品導(dǎo)向”的實踐教學(xué)模式，并取得了初步成效。

一、PCB設(shè)計與制作課程特點

作為一門實踐性很強的課程，PCB設(shè)計與制作的教學(xué)內(nèi)容包含電路原理圖設(shè)計、電路原理圖中的元件庫繪制、原理圖網(wǎng)絡(luò)表生成、電路的層次化設(shè)計、印制電路板PCB（Printed Circuit Board）設(shè)計、報表制作及PCB封裝繪制等內(nèi)容（如圖1）。

課程以設(shè)計出符合要求的PCB板為主要目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)一貫性、多樣性及復(fù)雜性，教學(xué)目標(biāo)是把原理圖設(shè)計成PCB電路板，核心知識與技能是PCB布局和布線。要完成該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生必備的課程是電子技術(shù)（模擬和數(shù)字），必須要熟悉電子元器件的參數(shù)與性能。PCB設(shè)計與制作的傳統(tǒng)教學(xué)偏重于面面俱到，劃分各個知識點并完整講解，這種教學(xué)方法枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，很難記憶并理解冗繁的知識點。實踐課時分配不合理，理論和實踐按1∶1課時分配，理論和實踐課在不同的時間，分別在教室和機(jī)房進(jìn)行，時間和空間是分離的，教與學(xué)是相互脫節(jié)的，教學(xué)效果不佳，技能掌握不熟練。

二、課程改革的內(nèi)涵和實施方案

（一）面向崗位分析課程，把握教學(xué)內(nèi)容

課程內(nèi)容服務(wù)于崗位標(biāo)準(zhǔn)，要清楚該課程所要面向的崗位，以及崗位所需要的理論知識、操作技能和工藝規(guī)范。筆者赴北部灣地區(qū)相關(guān)的電子信息類企業(yè)進(jìn)行廣泛調(diào)研，如南寧市鼎光電子有限責(zé)任公司、廣西大象信息科技有限公司、永昶電子科技（北海）有限公司、廣西潤建通信發(fā)展有限公司等多家企業(yè)。我們聘請企業(yè)管理人員、技術(shù)研發(fā)主管和能手作為專業(yè)的兼職講師，結(jié)合北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的電子信息產(chǎn)業(yè)的人才需求和發(fā)展趨勢，通過跟蹤調(diào)查、現(xiàn)場走訪、召開座談和問卷調(diào)查等方式，確定PCB設(shè)計與制作課程所面向的崗位是技術(shù)研發(fā)，具體的崗位群有電子CAD繪圖、PCB板設(shè)計、產(chǎn)品檢驗調(diào)試維修和PCB制板工程師等，對課程的要求主要集中在PCB的軟件應(yīng)用、工藝與規(guī)范、布局布線的方法與技巧以及PCB制作等方面。

（二）確定典型產(chǎn)品和項目，整合設(shè)置課程教學(xué)載體

職業(yè)能力的發(fā)展分為職業(yè)能力認(rèn)知、職業(yè)能力熟練、職業(yè)能力提升三個階段。我們把授課方式按照職業(yè)能力發(fā)展的規(guī)律，參照企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，將各教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識的解構(gòu)，分為常規(guī)課程和專項實訓(xùn)兩個教學(xué)階段，具體分為基本操作訓(xùn)練、模塊范例設(shè)計和典型產(chǎn)品設(shè)計三個教學(xué)過程，一一對應(yīng)職業(yè)能力認(rèn)知、職業(yè)能力熟練、職業(yè)能力提升三個職業(yè)能力發(fā)展階段。按當(dāng)前PCB制作的主流元器件以及新技術(shù)新工藝的要求，以項目的形式選擇直流穩(wěn)壓電源、單片機(jī)最小系統(tǒng)、基于AT29C010A的數(shù)據(jù)存儲計、U盤電路等五個由易至難、由簡單到復(fù)雜的真實電子產(chǎn)品或項目，并細(xì)分了相應(yīng)的工作任務(wù)和課時分配。課程全部安排在電子實訓(xùn)室（機(jī)房）上課，常規(guī)課程的理論和實踐課時按1∶3分配，專項實訓(xùn)全部為實踐課時。整個課程的教學(xué)活動就是通過對真實產(chǎn)品的原理圖和PCB進(jìn)行設(shè)計，掌握熱轉(zhuǎn)印和雕刻制作方面的知識和技能，如表1。

學(xué)生邊學(xué)邊練，理論與實踐能夠融會貫通，實現(xiàn)“教學(xué)做”的一體化。上機(jī)練習(xí)時間明顯增多，學(xué)生的基本操作技能得到很快提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到極大激發(fā)，教學(xué)效率顯著。引入實際經(jīng)典產(chǎn)品的設(shè)計制作過程，讓學(xué)生在真實的工作情景和過程中掌握整個產(chǎn)品PCB的設(shè)計制作過程，邊學(xué)邊干，邊干邊學(xué)，職業(yè)素養(yǎng)和實際工作能力得到提升。這種基于“項目情景，產(chǎn)品導(dǎo)向”的工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計，充分體現(xiàn)了“工學(xué)結(jié)合”思想，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律。

（三）工作過程和學(xué)習(xí)深度結(jié)合的教學(xué)設(shè)計

職業(yè)能力的認(rèn)知、熟練、提升階段所對應(yīng)的基本操作訓(xùn)練、模塊范例設(shè)計、典型產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)過程分別實行指導(dǎo)型、自主型、創(chuàng)新型的分層次教學(xué)，并相應(yīng)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。

基本操作訓(xùn)練階段采用指導(dǎo)型層次教學(xué)。以傳授基礎(chǔ)知識為主，針對原理圖和PCB板的設(shè)計流程和具體操作做基本講解，全面指導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)。

模塊范例設(shè)計階段，學(xué)生已初步具有基本操作能力，則采用自主型層次教學(xué)。班級學(xué)生以5人左右組成項目小組，組長負(fù)責(zé)組員的項目組織管理。教師將復(fù)雜的實際系統(tǒng)分為不同的模塊進(jìn)行講解，并安排較為實際和典型的實例，將基本操作融會貫通，也為下個階段打基礎(chǔ)。

典型產(chǎn)品設(shè)計階段采用創(chuàng)新型層次教學(xué)，要求學(xué)生能夠做到把菜單命令與產(chǎn)品完美融合，掌握各類數(shù)據(jù)報表的生成、熱轉(zhuǎn)印法制作的流程以及產(chǎn)品電路板的制作、調(diào)試和工藝要求，獲得綜合利用多種功能完成實際工作的能力。教師的角色更多的是技術(shù)主管，簡化演示，主要起的是項目的協(xié)調(diào)和管理作用，學(xué)生的角色是“準(zhǔn)員工”，要去體會工作環(huán)境和工作過程，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊協(xié)作意識。學(xué)生獨立完成工作，并引入相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO9000標(biāo)準(zhǔn)、CCEE認(rèn)證、FDA認(rèn)證、UL認(rèn)證等，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識、標(biāo)準(zhǔn)意識和質(zhì)量意識。

在常規(guī)課程和專項實訓(xùn)的過程中以真實產(chǎn)品的電路板設(shè)計、生產(chǎn)過程為主線，設(shè)計典型的項目和任務(wù)，以“項目情景，產(chǎn)品導(dǎo)向”將知識與技能有機(jī)融入教學(xué)中，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和執(zhí)行任務(wù)，學(xué)生探索知識，學(xué)習(xí)設(shè)計技能，通過完成一個個電子產(chǎn)品的PCB板的設(shè)計，學(xué)生能感受到成功的喜悅，學(xué)習(xí)興趣得到很大的調(diào)動。以“真實產(chǎn)品設(shè)計”訓(xùn)練為載體，產(chǎn)品開發(fā)、工藝管理、生產(chǎn)運行、質(zhì)量控制的職業(yè)素養(yǎng)得到了提高，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、創(chuàng)新能力也得到提高。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]姜大源.工作過程系統(tǒng)化：中國特色的現(xiàn)代職業(yè)教育課程開發(fā)[J].順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014（7）

【作者簡介】周正杰（1973— ），男，廣西藤縣人，工學(xué)碩士，廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工程師，研究方向：電氣技術(shù)，電力系統(tǒng)及自動化。

（責(zé)編 丁 夢）