電子CAD課程校本教材的開發(fā)

王進滿

嘉興職業(yè)技術(shù)學院 浙江嘉興 314036

電子CAD課程校本教材的開發(fā)

王進滿

嘉興職業(yè)技術(shù)學院 浙江嘉興 314036

教材是知識的載體，是教師進行教學的基本工具，是提高教學質(zhì)量的保證。電子CAD是應用電子技術(shù)專業(yè)的核心課程，以應用為目的，編寫電子CAD校本教材，教材的編寫緊密結(jié)合技術(shù)技能型人才培養(yǎng)目標，內(nèi)容選取結(jié)合實際應用，教學方法、學習方法等方面突出職業(yè)教育的特點，突出應用能力的培養(yǎng)。開發(fā)突出“教、學、做”一體化的特點，利于培養(yǎng)學生自我學習、主動學習的學習興趣，以提高教學效果。

電子CAD；項目化；校本教材；開發(fā)

電子CAD課程是我校應用電子技術(shù)專業(yè)及電氣自動化技術(shù)專業(yè)一門技能訓練課，在學習本課程時，學生應具有電工、模擬電路、數(shù)字電路等方面的基礎(chǔ)知識。通過電子CAD課程的學習，使學生掌握運用電子電路計算機輔助設計軟件進行電路原理圖設計、電路印制板圖設計以及電路原理圖的模擬/仿真等基本知識和基本技能，受到運用所學知識和技能解決實際工程問題的基本訓練，為今后從事電子產(chǎn)品的設計調(diào)試打下基礎(chǔ)。我校電子CAD課程原來使用的軟件為Protel 99 se，隨著軟件版本的升級，現(xiàn)在改為Altium Designer Winter 09。軟件版本升級后由于未找到適合本校電子CAD課程教學的高職高專教材，決定自己動手編一本校本教材。本教材的編寫緊密結(jié)合技術(shù)技能型人才培養(yǎng)目標，內(nèi)容選取結(jié)合實際應用，教學方法、學習方法等方面突出職業(yè)教育的特點，突出應用能力的培養(yǎng)。在知識的實際應用上，理論聯(lián)系實際，加強操作與實訓，把學生應用能力培養(yǎng)融匯于教材之中，并貫穿始終[1]。

1 電子CAD課程項目化教學簡介

電子CAD課程是本校高職應用電子技術(shù)專業(yè)及電氣自動化技術(shù)專業(yè)一門技能訓練課，采用項目化教學。將該課程按技術(shù)內(nèi)容分為若干個單元，每個技術(shù)單元作為一個教學項目，每個教學項目再細化幾個具體的任務，實行理實一體化的項目式教學，每個教學任務都以應用該項技能完成一個作業(yè)結(jié)束。例如，項目一“三極管放大電路”，包括3個任務。任務1：認識Altium Designer 軟件，了解Altium Designer Winter 09軟件界面環(huán)境；任務2：繪制三極管放大電路原理圖，掌握原理圖圖紙參數(shù)的設置及原理圖繪制方法；任務3：三極管放大電路PCB圖的設計，了解印制電路板的相關(guān)知識，掌握通過向?qū)?chuàng)建PCB板文件的方法，掌握PCB板環(huán)境參數(shù)設置方法，掌握PCB板的手工布線以及導線寬度及走線角度的調(diào)整方法，能夠在3D模式下查看PCB電路板的實際設計情況。通過項目一掌握PCB板設計入門知識。

項目教學法的特點：(1)在教學內(nèi)容上，根據(jù)學生的接受能力及職業(yè)能力的需求，以“項目”為線索，以“任務”為具體模塊，精心安排教材內(nèi)容，使其符合學生的認知特點。(2)在教學方法上，改變傳統(tǒng)的灌輸式教學方法，強調(diào)培養(yǎng)學生的自主學習能力及動手能力，注重學生的能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和合作意識，培養(yǎng)學生分析實際問題和解決實際問題的能力[2]。

2 教材開發(fā)思路與方法

教材不應只是知識的堆砌，還應含有適當?shù)慕虒W方法，教學方法應充分體現(xiàn)在教材編寫中。高等職業(yè)技術(shù)教育的目標是培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的技術(shù)技能型應用人才，從學生畢業(yè)后的實際工作需要出發(fā)，確定學生應具備的知識能力結(jié)構(gòu)，將理論知識和技術(shù)應用融合在一起，形成以項目為線索的典型工作任務驅(qū)動的編寫思路。

(1)以能力為本位確定知識結(jié)構(gòu)，知識以必需、夠用為度，強調(diào)能力核心的宗旨，圍繞學生的專業(yè)技術(shù)能力及素質(zhì)培養(yǎng)來設計教材內(nèi)容，案例貼近實際職業(yè)工作。

(2)教材應體現(xiàn)教學觀念和教學方法，本教材采用項目化教學與典型工作任務驅(qū)動的方式，構(gòu)建基于項目的教學做一體化的教學內(nèi)容體系，引導學生建立起完整的電子CAD技術(shù)的知識與技能體系。

(3)以PCB電路板設計為主線，實際應用為目的，結(jié)合教學實際，構(gòu)建教材內(nèi)容體系。教材體系包括三方面：原理圖設計、PCB電路板設計以及電路仿真。在編寫教材時考慮到學生畢業(yè)后所從事的工作領(lǐng)域，在練習中增加了電氣控制系統(tǒng)中的元器件符號繪制及電氣原理圖設計，以適應將來電氣控制方面工作，拓展所從事的工作范圍。教材編寫內(nèi)容力求自成體系,適合高職類生源教學，并為其掌握專業(yè)技術(shù)、從事相關(guān)技術(shù)工作和持續(xù)發(fā)展打下必要的基礎(chǔ)。

(4)在教材編寫中，淡化傳統(tǒng)的先理論后實踐的學科化知識體系，優(yōu)化教材知識結(jié)構(gòu)，理實并進，將理論知識容納入實踐中。以職業(yè)崗位能力需求確定課程目標、教學模塊，突出職業(yè)能力培養(yǎng)，按作業(yè)流程和“教學做”一體化安排教學內(nèi)容，實現(xiàn)課程教學目標。

(5)針對高職高專生源、教學特點及培養(yǎng)目標，教材編寫力求符合職業(yè)教育特點，強化教學中技能適用性。教材圖文并茂，直觀、具體、淺顯易懂、簡明實用。教材力求以實際工程案例為載體貫徹教材內(nèi)容，增強教學內(nèi)容的針對性和實用性，有利于學以致用，學用結(jié)合[3]。

3 教材內(nèi)容的選取與組織

教材編寫要體現(xiàn)職業(yè)應用能力，要突出體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展方向和發(fā)展態(tài)勢。高職教育所培養(yǎng)的是第一線技術(shù)技能性人才，所以教材的選取應符合職業(yè)教育的要求，并應考慮職業(yè)崗位的遷移能力。教材內(nèi)容選取來源于企業(yè)實際工作崗位要求。大量的職業(yè)教育實踐證明，基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)理論知識愈扎實，職業(yè)崗位的遷移能力就會愈強。高職教育所培養(yǎng)的第一線技術(shù)應用性人才，也需要有一定的專業(yè)理論知識。因此，在教材建設時，要充分考慮到這一點。

在教材內(nèi)容組織上，以實際工作過程為基礎(chǔ)，按照教學要求，由簡單到復雜，由單一到綜合，層層遞進，將職業(yè)崗位所需的理論知識和實際工作應用串在一起，教材內(nèi)容基本涵蓋了原理圖繪制，PCB電路板繪制，集成庫、元件庫、封裝庫創(chuàng)建及原理圖原件、封裝制作等內(nèi)容。每個項目每個任務都有實踐訓練，由淺入深，由易到難，指導學生能夠主動自主學習，理論知識及動手能力能夠得到逐步提高。

在教材內(nèi)容編排上，打破以往教材先介紹理論然后實踐的編寫模式，以提高職業(yè)能力為線索，以項目為引導，以典型工作任務驅(qū)動，理論知識以必須、夠用為度編排教材內(nèi)容。本教材共含有5個教學項目，根據(jù)知識及技能要求，將項目分解成子任務，每個子任務都有自己獨立的知識點，完成了子任務的學習，也就完成了整個項目的學習。每個學習子任務都將理論知識與實踐融合在一起，學生在實踐中學到了理論知識，同時理論知識也指導了實踐。這樣的編排，能訓練學生在原理圖繪制設計、PCB板繪制設計及電子產(chǎn)品相關(guān)工作解決生產(chǎn)實際問題等方面的能力，具有系統(tǒng)性和實用性。

教材編寫時充分體現(xiàn)了，“做中學，學中做，教學做一體化”的職業(yè)教育理念，強調(diào)“以學生為中心”，以學生直接經(jīng)驗形成掌握融于各項實踐行動中的知識和技能，以學生能力培養(yǎng)為本位[4]。

4 教材結(jié)構(gòu)

Altium Designer是當前計算機輔助設計印制電路板應用最廣泛的工具之一。本教材根據(jù)崗位職業(yè)技能要求，結(jié)合職業(yè)技術(shù)課程教育的特點，采用以任務驅(qū)動，項目導向的教學模式，以繪制PCB電路板設計為主線，介紹了電氣原理圖設計、PCB電路板設計、原理圖原件制作、封裝制作及電路仿真等技術(shù)應用。全教材共包括5個項目。項目一“三極管放大電路設計”，本項目學習原理圖圖紙創(chuàng)建及原理圖繪制方法，PCB板的自動生成方法，原理圖數(shù)據(jù)導入到PCB板，在PCB板中布局、布線，PCB板的三維顯示等。在本項目中需要完成三極管放大電路原理圖、三極管放大電路PCB板圖設計以及3D顯示等。項目二“計數(shù)譯碼器設計”，本項目學習原理圖編輯的操作界面設置、原理圖圖紙設置、原理圖工作環(huán)境設置、原理圖元件查找方法、手動創(chuàng)建PCB板的方法、常用PCB板設計規(guī)則、PCB板自動布線方法。項目三“數(shù)碼管電路設計”，本項目學習集成庫、原理圖庫、封裝庫的創(chuàng)建方法，元件及封裝的制作，如何將集成庫、原理圖庫、封裝庫添加到庫工作面板，用新建的集成庫、原理圖庫、封裝庫繪制原理圖及PCB板，PCB板的設計規(guī)則檢查及修改方法以及PCB板的設計技巧。項目四“信號檢測與顯示電路設計(層次電路設計)”，本項目學習層次原理圖的概念、使用層次圖的目的、設計方法和步驟(兩個原則：自上向下設計層次原理圖；自底向上設計層次原理圖)、方塊電路繪制及各個模塊原理圖設計、I/O端口、網(wǎng)絡標號全局有效的層次原理圖的繪制。項目五，有源低通濾波電路仿真，本項目學習常用仿真元件庫設置方法，菜單欄的基本使用，工具欄的基本使用，激勵源設置方法以及常用波形管理命令。

本教材從學生應具備的知識能力結(jié)構(gòu)出發(fā)，由易到難，由簡單到復雜，每個項目及任務結(jié)構(gòu)基本相同，下面以項目一為例介紹教材結(jié)構(gòu)。

5 教材特色

(1)本著技術(shù)應用的目的，以Altium Designer Winter 09軟件應用為主線，注重培養(yǎng)學生的職業(yè)技術(shù)能力，關(guān)注學生的未來工作崗位，突顯高等職業(yè)教育的特點，注重對電子CAD知識的應用和實踐能力的培養(yǎng)。

(2)以在實際工作中“必需、夠用”為原則，不涉及Altium Designer Winter 09中不實用以及不常用的菜單命令及功能。

(3)包含了繪制原理圖、PCB板、原理圖原件制作、封裝制作及電路仿真等內(nèi)容。

(4)教材內(nèi)容豐富、層次清晰、圖文并茂。

(5)在教材使用上，先以完成某個任務為教學目標，通過多個任務達到完成綜合項目的教學目標。內(nèi)容上，理中有實，實中有理，注重教、學、練的緊密結(jié)合，突出學生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，利于培養(yǎng)學生自我學習、主動學習的學習興趣。

(6)在教材編輯上，力求文字通俗易懂，便于理解。每個項目后面都提供了大量的習題練習。在項目前列出了每一個項目的學習目標，在任務描述中針對每個任務都提出了應掌握的基本知識和技能，以方便讀者學習使用，使讀者對所學知識能得到進一步的理解和掌握。

另外，指令在漢化過程中有的指令翻譯得不是十分準確，但為了讓學生能對照界面操作，還是盡量采取界面的漢化翻譯。

6 結(jié)束語

教材是學生系統(tǒng)地獲取知識培養(yǎng)學生能力的重要工具。本教材的編寫注重強調(diào)理論和實踐的聯(lián)系，增加了大量課后練習，通過課后練習，尤其是綜合性練習，鍛煉了學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。同時，也鍛煉了學生主動性的思維能力，提高了學生的職業(yè)技能，使學生學為所用，真正掌握一技之能。

[1] 邵建昂.Protel 99教學實踐探討[J].實驗室研究與探索,2007(2):100-102.

[2] 王進滿.基于工作過程《機電產(chǎn)品電氣控制》課程教材開發(fā)[J].當代職業(yè)教育,2014(2):89-91.

[3] 賴昭勝,管立新.Protel 99常見問題的分析與解決方法[J].電氣電子教學學報,2004(8):93-95.

[4] 劉鐵生,吳颶,肖偉杰.基于校本教材教學改革的實踐與探究[J].江蘇技術(shù)師范學院學報,2008(8):61-62.

Electronic CAD Course School-based Textbook Development

Wang Jinman

Jiaxing Vocational Technical College, Jiaxing, 314036, China

Teaching material is the carrier of knowledge, the basic tool for teachers to carry out teaching, and the guarantee of improving teaching quality. "Electronic CAD" is a core curriculum of applied electronic technology specialty, the application for the purpose of Compiling electronic CAD course school-based teaching materials, textbooks are closely combined with the training goal of skilled technical personnel, content selection combined with practical application, characteristics of teaching methods, learning methods and other aspects of occupation education, emphasize the training of application ability. The development of the "teaching, learning, doing" integration of the characteristics of the students to develop self-learning, active learning interest in order to improve teaching effectiveness.

electronic CAD; project oriented; school-based textbook; development

王進滿，本科，副教授。