PCB電路設(shè)計課程教學(xué)
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摘要：pcb電路設(shè)計是一門操作性與實踐性較強(qiáng)的課程，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生理論知識與實踐操作的結(jié)合性較差，教學(xué)效果不理想。該文對高職院校PCB電路設(shè)計課程教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，梳理了PCB電路設(shè)計教學(xué)中存在的一些主要問題，并在此基礎(chǔ)上，提出了PCB電路設(shè)計課程優(yōu)化改革的思路，并對理論與實踐相結(jié)合的優(yōu)化方法及項目教學(xué)法的應(yīng)用進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：PCB電路設(shè)計教學(xué)方法項目教學(xué)法教學(xué)改革
1高職院校PCB電路設(shè)計課程教學(xué)的現(xiàn)狀
PCB電路設(shè)計是一門操作性與實踐性較強(qiáng)的課程。在目前的高職院校PCB電路設(shè)計課程教學(xué)中，很多教師對于PCB電路設(shè)計課程教學(xué)的特點把握得并不是很準(zhǔn)確，有些教師雖然明晰該門課程教學(xué)的特點，但在教學(xué)方法、教學(xué)形式上還沒有形成與之相配套、符合其特點的模式，這在很大程度上影響了該門課程的教學(xué)效果。在教學(xué)實踐中，很多教師還是在沿用傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，即教師講，學(xué)生聽，教師示范操作，學(xué)生按部就班地進(jìn)行演練。教學(xué)過程還是以教師為中心，學(xué)生的學(xué)習(xí)地位沒有得到充分的體現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性較差，只是在被動地接受知識。PCB電路設(shè)計課程教學(xué)主要是讓學(xué)生掌握PCB基本的制圖技巧，以及如何使用AltiumDesigner軟件合理地設(shè)計原理圖[1]。但在教學(xué)過程中，很多學(xué)生只是機(jī)械地按照教師的講解進(jìn)行操作，遇到問題缺乏獨立思考能力，教師對學(xué)生的考核也不全面，對學(xué)生解決實際問題的能力不夠重視，這使得很多學(xué)生在該門課程的學(xué)習(xí)上僅僅是掌握了軟件的操作技巧，只會按照課程內(nèi)容機(jī)械式地重復(fù)整個操作流程，實際的設(shè)計能力并沒有達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。雖然從總體上來說，高職院校學(xué)生的綜合能力與素質(zhì)參差不齊，基礎(chǔ)較為薄弱，但從PCB電路設(shè)計課程的現(xiàn)狀來看，教學(xué)方法、教學(xué)模式?jīng)]有針對高職院校學(xué)生及該門課程的特點來進(jìn)行適應(yīng)性的調(diào)整創(chuàng)新，是導(dǎo)致教學(xué)效果不理想的重要方面。
2PCB電路設(shè)計課程教學(xué)優(yōu)化改革
高職院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)是適應(yīng)社會需求，培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才，其核心著重在學(xué)生能力的培養(yǎng)上。就PCB電路設(shè)計課程而言，傳統(tǒng)教學(xué)模式下培養(yǎng)出的學(xué)生往往適應(yīng)工作崗位的能力較差，這與高職院校當(dāng)前人才培養(yǎng)的目標(biāo)也相差甚遠(yuǎn)。因此，根據(jù)PCB電路設(shè)計課程的特點，結(jié)合高職院校學(xué)生的實際情況，進(jìn)行課程教學(xué)的優(yōu)化改革是十分必要的。
2.1PCB電路設(shè)計課程優(yōu)化改革的思路
首先來說，在教學(xué)理念上，必須要對傳統(tǒng)的教學(xué)觀念進(jìn)行革新，摒棄以往教學(xué)中存在的簡單粗放式的“教、學(xué)、練”的以教師為主體的思想，樹立以學(xué)生為主體，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為核心的教學(xué)理念，以此為基礎(chǔ)，對教學(xué)模式、教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化革新。其次，根據(jù)PCB電路設(shè)計課程的特點，深化理論與實踐改革，切實采用理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方式和指導(dǎo)性的教學(xué)模式，著重利用實踐培養(yǎng)學(xué)生對PCB電路設(shè)計的綜合應(yīng)用能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性。最后，設(shè)置典型案例，應(yīng)用項目教學(xué)法，以任務(wù)驅(qū)動，使學(xué)生能夠體驗到PCB的實際設(shè)計過程與工作流程，提高學(xué)生的崗位工作能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及獨立思考能力等[2]。
2.2理論與實踐相結(jié)合的優(yōu)化方法
很多教師都明白理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法其教學(xué)效率是最高的，但在教學(xué)實踐中，如何真正做到理論與實踐相結(jié)合，卻不是一件容易的事。就PCB電路設(shè)計課程教學(xué)而言，傳統(tǒng)的教學(xué)組織形式，從某種程度而言，只是理論+實踐的教學(xué)形式，將理論與實踐相結(jié)合往往只體現(xiàn)在實踐部分，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生將理論應(yīng)用到實踐中，而非在教學(xué)過程中實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合。在這種教學(xué)組織形式下，教師先系統(tǒng)地講解所需的各種知識和工具，然后再上機(jī)進(jìn)行練習(xí)，學(xué)生在理論學(xué)習(xí)時只是機(jī)械地聽講、記憶，待到上機(jī)練習(xí)時能夠?qū)⒔處熕v解的知識應(yīng)用到實踐操作中的少之又少，大多數(shù)學(xué)生也只是按教師的講解進(jìn)行演練?；诖?，優(yōu)化理論與實踐相結(jié)合的方法，必須要在教學(xué)實踐中打破原有的教學(xué)模式，采用邊學(xué)邊練的形式，將教師講課、學(xué)生練習(xí)和教學(xué)輔導(dǎo)有機(jī)地結(jié)合在一起，切實做到讓學(xué)生掌握教師所講解的內(nèi)容，掌握實際技能。在講課過程展示實際電子元器件，帶領(lǐng)學(xué)生繪制實際電子元器件的封裝形式，使學(xué)生充分理解電子元器件與其所對應(yīng)的PCB封裝之間的關(guān)系，為PCB的繪制打下堅實的基礎(chǔ)[3]。
2.3項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法
項目教學(xué)法是以真實的案例為依托，圍繞項目組織和開展教學(xué)，讓學(xué)生直接參與項目全過程的一種教學(xué)方法。項目教學(xué)法在職業(yè)教育發(fā)達(dá)的德國十分盛行，其側(cè)重項目完成的過程，在培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力方面具有獨特的優(yōu)勢，對培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力與創(chuàng)新能力也十分有益。PCB電路設(shè)計課程操作性、實踐性強(qiáng)，最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)是與企業(yè)的工作崗位要求實現(xiàn)對接。因此，項目教學(xué)法應(yīng)用于PCB電路設(shè)計課程教學(xué)具有較強(qiáng)的適用性。在具體的應(yīng)用過程中，教師可以根據(jù)課程教學(xué)的要求與內(nèi)容來設(shè)置“典型案例”，每個典型案例對應(yīng)不同的核心技能，案例的選擇要遵循由簡單到復(fù)雜、由易到難，循序漸進(jìn)的原則，充分考慮到高職院校學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)。每個案例項目，可以分解為不同的任務(wù)，每個任務(wù)隱含不同的知識與技能，教師要引導(dǎo)學(xué)生對教學(xué)任務(wù)進(jìn)行分析、討論，提出問題并設(shè)法解決問題。在完成任務(wù)的過程中，教師要以學(xué)生為中心，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，著力培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力。在項目的選擇上，其來源可以通過校企合作單位，甄選其適用性強(qiáng)，已經(jīng)完成的真實項目，結(jié)合企業(yè)對實際工作崗位的要求，可以使項目的選擇更具實踐性[4]。以項目“單片機(jī)多功能開發(fā)測試板”的系統(tǒng)原理圖及電路板設(shè)計為例來說，該項目的總體目標(biāo)是讓學(xué)生建立一個完整、實用的原理圖與PCB，了解和掌握PCB制作的全過程。該項目的任務(wù)要求是能夠獨立完成單片機(jī)最小功能的系統(tǒng)原理圖、PCB圖設(shè)計，知識目標(biāo)是讓學(xué)生掌握智能系統(tǒng)的核心電路，初步掌握多層電路板的設(shè)計方法；技能目標(biāo)則是能新建元件（庫）；能進(jìn)行原理圖的設(shè)計；能完成原理圖檢查及網(wǎng)絡(luò)表生成；能掌握PCB封裝設(shè)計；能熟練進(jìn)行PCB的布局與布線。在具體的項目教學(xué)中，可以將該項目拆分成若干子項目，如原理圖庫操作、原理圖設(shè)計、原理圖檢查及網(wǎng)絡(luò)表生成、PCB庫操作、PCB布局及布線。各子項目功能獨立；學(xué)生可以自主選擇子項目，以3~4人為一組進(jìn)行團(tuán)隊協(xié)作；項目選定后，可以分工合作來完成“單片機(jī)多功能開發(fā)測試板”的設(shè)計和制作；在各組項目完成后，實施以小組為單位的項目評價與答辯。在考核方面，傳統(tǒng)的PCB設(shè)計課程采用閉卷考試的形式，這樣的考試形式，忽略了PCB設(shè)計課程的最終教學(xué)目的，容易使學(xué)生形成應(yīng)付考試的心理。采用項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，其考核可以采取開放式的形式，也就是以完成項目任務(wù)的形式來進(jìn)行考核，學(xué)生可以完成自己想要完成的項目，也可以在教師所提供的項目中進(jìn)行選擇，然后完成PCB的繪制，在PCB的繪制過程中，學(xué)生可以求助于教師、同學(xué)或者網(wǎng)絡(luò)，完成一個實際項目PCB的繪制工作。在PCB繪制完成后，再進(jìn)行PCB的生產(chǎn)，然后進(jìn)行調(diào)試。最后教師可以組織學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一答辯，以最終的PCB調(diào)試結(jié)果作為考核標(biāo)準(zhǔn)[5]。
3結(jié)語
項目教學(xué)法基于真實案例，以任務(wù)驅(qū)動的形式，為學(xué)生構(gòu)建了一個真實的工作情境，使學(xué)生學(xué)到的知識技能可以應(yīng)用于工作實踐，不僅能夠有效提高學(xué)生PCB電路設(shè)計的技能，對于學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、獨立工作能力以及解決問題能力等方面來說，具有十分重要的促進(jìn)作用，契合了高職院校培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的教學(xué)目標(biāo)與要求，是進(jìn)行課程教學(xué)優(yōu)化改革的有效途徑。
參考文獻(xiàn)
[1]張孝冬,劉思恒,廖建軍.PCB電路設(shè)計課程教學(xué)改革探索研究[J].教育現(xiàn)代化,2018,5(1):73-74,101.
[2]蔣雪琴.《PCB設(shè)計與制作》課程教學(xué)創(chuàng)新模式研究[J].科技資訊,2016,14(8):99-100.
[3]曹義,邢玉秀,張琳,等.PCB設(shè)計課程項目驅(qū)動教學(xué)改革的探索[J].電子世界,2014(1):176-177.
作者：嚴(yán)均 周煌輝 單位：湖南輕工高級技工學(xué)校 湖南中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校