應(yīng)用型高?！半娮泳€路CAD”課程教學(xué)探討

羅 歡，周永明，文昊翔，楊森泉

（韶關(guān)學(xué)院 物理與機(jī)電工程學(xué)院，廣東 韶關(guān)512005）

應(yīng)用型高校培養(yǎng)的是具有較強(qiáng)社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才?！半娮泳€路CAD”主要是使用計(jì)算機(jī)來完成整個電子線路的設(shè)計(jì)過程，課程開設(shè)在大一的第二學(xué)期，共36個學(xué)時，學(xué)生在修這門課程之前已經(jīng)完成“電子工藝”這門課程的學(xué)習(xí)，掌握了常用電子元器識別、安裝以及電路板的制作、焊接等基本技能?！半娮泳€路CAD”主要包括電原理圖的設(shè)計(jì)、電路功能仿真以及電路板的設(shè)計(jì)等。該課程是高校電子類專業(yè)中一門必修基礎(chǔ)課程，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，主要包括兩個部分：電路原理圖的設(shè)計(jì)與印刷電路板PCB的設(shè)計(jì)［1］。傳統(tǒng)的教學(xué)方法更多是以理論為主，實(shí)踐為輔，枯燥的理論講解會使學(xué)生對這門課程學(xué)習(xí)的積極性不高。為了提高課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)更適應(yīng)社會的應(yīng)用型人才，各高校紛紛對這門課程進(jìn)行教學(xué)改革，筆者從事“電子線路CAD”教學(xué)工作多年，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)該課程一些不足之處，并對課程教學(xué)內(nèi)容、方法和考核內(nèi)容、方法進(jìn)行探討，總結(jié)出一些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

一、課程現(xiàn)狀

韶關(guān)學(xué)院電子系很早就對電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了“電子線路CAD”這門課程，也自編了一些內(nèi)部的實(shí)訓(xùn)講義，走在了廣東省地方高校的前列。隨著時間的推移，該課程在教學(xué)過程中也暴露出一些弊端，主要體現(xiàn)在幾個方面。

（1）教學(xué)模式單一，課堂講述枯燥乏味［2］。 以往這門課程的教學(xué)，通常是教師在課室講述、演示和操作，占用了課堂大多數(shù)時間，大部分同學(xué)因?yàn)榭菰锏睦碚撝v解，缺乏實(shí)際的操作，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，沒有掌握實(shí)際的電路板PCB的制作過程，偏離了在教學(xué)中學(xué)生應(yīng)占主導(dǎo)地位這一原則，不能完全達(dá)到課程的教學(xué)效果。

（2）不重視學(xué)生動手能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，重理論輕實(shí)踐。我國目前大多數(shù)高校的教學(xué)課程是以理論為主。在整個課程的安排和設(shè)計(jì)中，大多由理論主導(dǎo)，實(shí)踐只占很小的一部分，這不符合學(xué)校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的教育方針［3］。以韶關(guān)學(xué)院為例，“電子線路CAD”這門課程一共36課時，其中24課時為理論課，12課時為實(shí)踐課。對“電子線路CAD”課程來說，學(xué)生的實(shí)踐操作是非常重要的，學(xué)生只有通過一步一步繪制原理圖、PCB元件庫、PCB電路圖，親手制成自己設(shè)計(jì)的電路板，才算是真正掌握這門課程。但實(shí)際上，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間還是存在很大比例的不平衡，偏離了課程的教學(xué)目的，不能突出學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，與現(xiàn)階段社會人才需求不相適應(yīng)。

（3）考核機(jī)制不完善，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。目前，學(xué)校的師資力量尚有不足，許多一線教師既要承擔(dān)繁重的課程教學(xué)任務(wù)，還要承擔(dān)科研任務(wù)，同時部分教師本身缺乏實(shí)踐動手能力，使得部分教師對該課程只是照本宣科，課程考核只做理論考察，對實(shí)踐操作不做要求，缺乏有效的評價標(biāo)準(zhǔn)和評價體系，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，只將其當(dāng)成理論課學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)內(nèi)容與方法設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

針對傳統(tǒng)“電子線路CAD”課程教學(xué)中的一些弊端，結(jié)合學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，以及學(xué)生的實(shí)際情況，筆者設(shè)計(jì)了“電子線路CAD”課程教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)安排，見表1。教學(xué)內(nèi)容由6個教學(xué)主題組成，第1個主題是電子線路CAD的概述，介紹線路設(shè)計(jì)的基本流程、常用電子線路設(shè)計(jì)輔助軟件以及protel軟件的安裝和基本操作，2個學(xué)時；第2個主題是電路原理圖的繪制，主要介紹原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境介紹、原理圖設(shè)計(jì)與原理圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，理論2學(xué)時，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時，共4學(xué)時；第3個主題是電路原理圖庫設(shè)計(jì)，主要介紹原理圖元件庫的編輯與元件庫的制作實(shí)驗(yàn)，理論2學(xué)時，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時，共4學(xué)時；第4個主題是PCB元器件封裝的制作，主要介紹PCB元器件封裝的制作與PCB元器件封裝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，理論2學(xué)時，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時，共4學(xué)時；第5個主題是PCB電路板圖設(shè)計(jì)，主要為印刷電路板圖的開發(fā)環(huán)境介紹、PCB電路板圖設(shè)計(jì)與印刷電路板圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，理論4學(xué)時，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時，共8學(xué)時；最后是電子線路綜合設(shè)計(jì)，14學(xué)時實(shí)訓(xùn)，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)、繪制出四位加法器的原理圖、原理圖庫、PCB庫、PCB電路圖，并結(jié)合之前學(xué)習(xí)的“電子工藝”課程知識，制作并實(shí)現(xiàn)四位加法器板圖、手工制作PCB、焊接調(diào)試最終實(shí)現(xiàn)功能。

表1 “電子線路CAD”教學(xué)內(nèi)容安排

（二）教學(xué)方法設(shè)計(jì)

1.興趣激發(fā)教學(xué)。在教學(xué)過程中要以學(xué)生為本，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。“電子線路CAD”課程的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生硬件電路圖的設(shè)計(jì)與制作能力，調(diào)動學(xué)生自主設(shè)計(jì)的主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性［4］。只有學(xué)生親自參與了整個硬件電路的設(shè)計(jì)與制作的全過程，才能更深刻地理解和掌握硬件電路的設(shè)計(jì)，提高自身的實(shí)踐操作能力與專業(yè)知識。在教學(xué)過程中可通過提問日常生活中與課程相關(guān)的一些問題，如音箱是如何放大聲音信號的，交通信號燈如何變化等問題，引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

2.案例分析教學(xué)。在教學(xué)過程中，應(yīng)多采用案例教學(xué)法，引入相關(guān)的教學(xué)實(shí)例，如以穩(wěn)壓直流電源電路為例對電路原理圖的繪制、原理圖元件庫的編輯、PCB元器件封裝的制作、PCB電路板圖設(shè)計(jì)4個部分進(jìn)行講解，每次講述完理論后馬上進(jìn)入實(shí)驗(yàn)［5］。每次實(shí)驗(yàn)課前15分鐘左右講解關(guān)鍵要點(diǎn)，注意問題，學(xué)生同步跟隨，之后學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行實(shí)際操作，完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師通過巡視，發(fā)現(xiàn)普遍性的問題，統(tǒng)一解決，還可向?qū)W生展示廠家生成的成品電路板實(shí)物，并對學(xué)生講解該電路板的制作、焊接過程，展示其功能，讓學(xué)生掌握知識的實(shí)際運(yùn)用，這對提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性具有很大的促進(jìn)作用。

3.問題導(dǎo)向教學(xué)。在教學(xué)過程中需針對一些常見的小問題，如系統(tǒng)中沒有的元件符號圖、封裝圖的快速制作內(nèi)容、如何快速檢查與發(fā)現(xiàn)錯誤（原理圖與PCB圖）等，可通過提問、引導(dǎo)等方法進(jìn)行講解，利用實(shí)驗(yàn)室資源，讓學(xué)生多想多練，邊講邊練，及時處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的共性問題。

4.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)。通過一個大作業(yè)，要求學(xué)生從電路圖的繪制一直到電路板的制作，完全獨(dú)立設(shè)計(jì)出四位加法器電路板。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中從頭到尾進(jìn)行一次印刷電路板圖的設(shè)計(jì)，在此過程中可學(xué)到專業(yè)知識，掌握電路板設(shè)計(jì)的流程與技巧，這比照本宣科的學(xué)習(xí)更為有效［6］。通過這種教學(xué)方式，可以增強(qiáng)學(xué)生的參與感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)生在完成四位加法器電路板的過程中，也培養(yǎng)了自身分析問題與解決問題的能力。

三、考核內(nèi)容與方法設(shè)計(jì)

（一）考核內(nèi)容設(shè)計(jì)

建立完善考核機(jī)制是保證“電子線路CAD”課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素?！半娮泳€路CAD”不同于一般的課程，該課程的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，不能采用一般理論課程的理論考察為主的考核方式，要將考核機(jī)制與學(xué)生掌握程度有機(jī)地結(jié)合起來［7］。在教學(xué)過程中，不僅要考察學(xué)生相關(guān)知識的掌握，還要重視學(xué)生的實(shí)踐操作能力，根據(jù)學(xué)生理論知識和實(shí)踐操作掌握程度，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方法，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力。筆者在這里提出一種考核方法：考核主要以知識、態(tài)度、素養(yǎng)、技能等4個內(nèi)容為主，考核成績采用過程考核和結(jié)果考核的方式，各占50%，課程考核機(jī)制，見表2。

表2 課程考核機(jī)制

平時成績中，學(xué)習(xí)態(tài)度作為課程評價的首要因素，以任課教師的要求為主要依據(jù)。衡量的指標(biāo)主要有：遵守紀(jì)律、服從指揮的表現(xiàn)；吃苦耐勞、積極進(jìn)取的精神；團(tuán)結(jié)協(xié)作、與人溝通能力等。知識考核可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作中各教學(xué)主題設(shè)置的隨堂小測試，對學(xué)生完成質(zhì)量、速度與問題回答的準(zhǔn)確性進(jìn)行評分，納入平時成績。再加上對課后作業(yè)完成情況的檢查，這些都可反映出學(xué)生對課程知識點(diǎn)的掌握程度。在實(shí)際作品設(shè)計(jì)考核中，將設(shè)計(jì)素養(yǎng)和技能考核作為關(guān)鍵因素，根據(jù)學(xué)生實(shí)際制作的電路板的排版是否科學(xué)、美觀，電路板功能是否全部實(shí)現(xiàn)等作為考核的最終評價。根據(jù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，完善考核機(jī)制，可以了解學(xué)生相關(guān)知識與技能的掌握程度，以更好地達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

（二）考核方法設(shè)計(jì)

在考核過程中，不應(yīng)只注重結(jié)果考核而忽略過程考核，過程考核同樣重要。過程考核主要包括對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和課程知識點(diǎn)掌握的考核。學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度主要根據(jù)教師在授課過程中對學(xué)生聽課狀態(tài)、回答問題情況與學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)過程中認(rèn)真程度得出，這部分占總分的20%；知識考核主要根據(jù)學(xué)生的隨堂小測試、作業(yè)完成情況得出，主要考察學(xué)生對課程學(xué)習(xí)過程中相關(guān)知識點(diǎn)的掌握情況，這部分占總分的30%。

結(jié)果考核主要根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告書與綜合設(shè)計(jì)的作品來確定，將實(shí)驗(yàn)報(bào)告書是否規(guī)范，圖表是否準(zhǔn)確，語言是否通順作為考核標(biāo)準(zhǔn)，占總分的20%；將綜合設(shè)計(jì)作品功能是否實(shí)現(xiàn)，電路板布局是否美觀，布線是否規(guī)范作為考核標(biāo)準(zhǔn)，通過學(xué)生測試，教師評審的方式進(jìn)行評分，占總分的30%；這樣的考核兼顧了過程考核與結(jié)果考核。完善考核機(jī)制，可以更好地判定學(xué)生對課程知識的掌握程度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

“電子線路CAD”傳統(tǒng)考核機(jī)制過多偏重理論的考核，忽略了對實(shí)際操作的考核，部分教師自身缺乏實(shí)踐動手能力，導(dǎo)致課程缺乏行之有效的評價標(biāo)準(zhǔn)與評價體系。為解決這個問題，可利用假期讓教師到企業(yè)鍛煉，提升教師的實(shí)踐動手能力與專業(yè)素質(zhì)，學(xué)以致用。同時制定、建立完善考核機(jī)制，根據(jù)實(shí)際教學(xué)過程中學(xué)生理論知識和實(shí)踐操作掌握程度，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，完善考核評價機(jī)制。

四、結(jié)語

通過對“電子線路CAD”課程教學(xué)模式進(jìn)行改革、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容以及完善考核機(jī)制，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，教學(xué)效果明顯提高［8］。通過對該課程教學(xué)改革問題的探討，促進(jìn)教師不斷進(jìn)行教學(xué)反思，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，制定出更加符合當(dāng)今社會發(fā)展需要的教學(xué)方案，為社會培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。