程亮亮，傅 強，季于東，張震宇，黃文慶

(合肥師范學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

在電子產(chǎn)品實際生產(chǎn)中，產(chǎn)品的電路設(shè)計是至關(guān)重要的，其設(shè)計是否合理直接影響到產(chǎn)品的成本及質(zhì)量[1]。隨著國家“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”“互聯(lián)網(wǎng)+”及“智能制造”等相關(guān)政策理念的提出和實施，企業(yè)迫切需要具有創(chuàng)新意識、并且能將創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的實踐性人才。

《電子線路設(shè)計》是一門利用計算機軟件輔助完成印制電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)設(shè)計的課程。通過課程的學(xué)習(xí)與實踐，使學(xué)生掌握電路原理圖及PCB的設(shè)計、分析、檢查方法、元件庫和PCB封裝庫的制作方法等。課程在教學(xué)中以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標，以實踐為導(dǎo)向，堅持講練結(jié)合，通過理論教學(xué)和綜合實訓(xùn)項目，使學(xué)生掌握電子線路的獨立設(shè)計技能和Protel軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用設(shè)計技能，為將來在工程實踐中分析電路、設(shè)計與開發(fā)印制線路板打下堅實的基礎(chǔ)。其直接相關(guān)的工作崗位有硬件電路工程師、PCB Layout工程師、設(shè)備工程師等。目前我校電子信息工程、通信工程、電氣工程及其自動化等專業(yè)開設(shè)本課程或其相似課程。

《電子線路設(shè)計》是一門對實踐性要求很高的應(yīng)用型課程，傳統(tǒng)教學(xué)中采用陳舊案例、灌輸式教學(xué)方法，且在考核模式上以考試為主，而忽略了過程性考核的重要性。種種教學(xué)上的弊端導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)完這門課后不能獨立完成電路板的設(shè)計和制作，從而失去了開設(shè)該門課程的初衷。

1 傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題

(1)現(xiàn)代電子產(chǎn)品朝著低功耗、小型便攜式、高集成度的方向發(fā)展[2]。貼片元件(SMD)如貼片電阻、電容、電感、集成電路等相對直插元件，具有體積小、成本低、機器焊接方便等諸多優(yōu)點，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其在產(chǎn)品電路板中所占比例越來越高。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教學(xué)實例仍以直插元件為主，如STC89C51單片機最小系統(tǒng)實例中，單片機封裝普遍選用雙列直插封裝(DIP40)，電阻一般選用AXIAL系列直插封裝，雖焊接方便，但系統(tǒng)所占電路板空間大大增加，不符合當前電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，也不利于學(xué)生未來的就業(yè)。

(2)《電子線路設(shè)計》課程共32學(xué)時，包含理論知識的講解和課內(nèi)實訓(xùn)練習(xí)。在有限學(xué)時內(nèi)，學(xué)生通常只完成了電子線路板(PCB)的設(shè)計和規(guī)則檢查，沒有交付PCB廠家生產(chǎn)，故對作品的大小、形狀、能否穩(wěn)定工作等缺乏了解，甚至不知道應(yīng)發(fā)給廠家何種文件格式，因此學(xué)生的設(shè)計積極性也逐漸降低，教學(xué)過程中，有學(xué)生認為該課程“枯燥、無趣”。

(3)此外，在課程教學(xué)考核模式上，以往考核由考試成績和平時成績兩部分構(gòu)成，分別占70%和30%。此種考核方式以期末考試成績?yōu)橹?，平時成績占比過低，因此降低了學(xué)生平時上課的學(xué)習(xí)熱情，也不能完全反映學(xué)生的真實水平，學(xué)生的創(chuàng)造力未得到充分體現(xiàn)[3]。

2 課程改革的基本思路

(1)教學(xué)內(nèi)容改革-貼近生活，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

課程采用了案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。在案例選擇上，刪除重復(fù)、陳舊案例，增加與實際生活密切相關(guān)的案例講解，如手機充電器，無線鼠標等，并將產(chǎn)品拆解，剖析內(nèi)部電路板原理和結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生看得見、摸得著、并知其所以然，以此增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在任務(wù)的設(shè)計上，挑選USB接口、HDMI接口等平時生活接觸比較多的例子，通過任務(wù)使學(xué)生掌握相關(guān)知識點。此外，在元件的選取上，盡可能選擇貼片元件代替直插元件，如0805封裝的貼片電阻代替AXIAL-0.4軸向直插電阻，QFP44貼片封裝代替DIP40直插封裝的單片機[4]。表1為部分任務(wù)，分別對應(yīng)原理圖繪制、元件庫制作、元件封裝庫制作和PCB繪制四部分內(nèi)容。

表1 部分任務(wù)

(2) 教學(xué)方法改革-多樣化，多渠道引導(dǎo)學(xué)生實踐

第一，將討論法和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法引入課堂。在以往的課程學(xué)習(xí)過程中，給學(xué)生布置相關(guān)任務(wù)，由學(xué)生獨立完成任務(wù)，但是受時間及課下難以管理等各種因素影響，任務(wù)完成率和完成質(zhì)量均不高。因此成立了討論小組，根據(jù)班級人數(shù)，5人分為一組，設(shè)一名組長，任務(wù)由小組分工協(xié)作完成。組長將任課老師布置的任務(wù)細分到組員，并及時記錄任務(wù)實現(xiàn)過程中遇到的問題和關(guān)鍵步驟[5]。在每次上課時(兩節(jié)課，90分鐘)，教師預(yù)留20分鐘作為討論、分享環(huán)節(jié)，各組輪流指派組員上臺，對照小組完成的PPT和實物分享任務(wù)的實現(xiàn)過程、已解決的關(guān)鍵問題，尚未解決的問題。教師鼓勵班級其他同學(xué)提出解決方法，并以平時分的形式給予獎勵，在一些學(xué)生無法解決的難點問題上，任課教師加以細致講解和分析。

第二，以電子類競賽為契機，將《電子線路設(shè)計》課程與競賽深入融合。在各類競賽中，全國大學(xué)生智能汽車競賽、電子設(shè)計競賽、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽均要求參賽學(xué)生完成電子線路的設(shè)計、焊接和調(diào)試，相關(guān)知識主要來自《電子線路設(shè)計》課程。因此，學(xué)生對課程的掌握程度直接影響競賽成績，同時競賽也提升了課程的教學(xué)質(zhì)量。在過去的兩年里，部分學(xué)生參與了以上競賽，參賽學(xué)生取得了一等獎、二等獎等不錯的成績，但對班級整體而言，學(xué)生的參與度依然不高。針對以上問題，提出如下建議：首先，吸引更多學(xué)生參與其中，通過參與競賽，加強他們對課程的了解，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)熱情。其次，在課堂上，鼓勵專業(yè)基礎(chǔ)扎實的參賽學(xué)生演示比賽作品、講解設(shè)計過程，并分享比賽心得，幫助其他學(xué)生共同提高，同時吸引更多學(xué)生參與到競賽中[6]。

第三，教師根據(jù)課程內(nèi)容將教研、科研等項目設(shè)計成四個教學(xué)案例，分別對應(yīng) “原理圖設(shè)計”、 “元件庫制作”、“PCB設(shè)計”、“封裝庫制作”四個主要知識點，并在上課的不同時期，結(jié)合已完成的實物，向?qū)W生講解項目中電路設(shè)計的關(guān)鍵注意事項，包括電路板尺寸和板層設(shè)置、電源分割、元件布局布線，抗干擾措施等。

第四，《電子線路設(shè)計》課程是《電路分析基礎(chǔ)》、《模擬電子線路》、《數(shù)字電子技術(shù)》的后續(xù)課程，同時也是《單片機課程設(shè)計》、畢業(yè)設(shè)計等的先修課程。在以往教學(xué)實踐中，由于這些課程大多在不同學(xué)期授課，因此不能很好的將這些相關(guān)課程結(jié)合。本次教學(xué)改革在案例講解和任務(wù)布置上，盡量做到與先修課程和后續(xù)課程的銜接，如根據(jù)《單片機課程設(shè)計》的教學(xué)要求，課內(nèi)實訓(xùn)任務(wù)可布置單片機最小系統(tǒng)原理圖、PCB的繪制，并鼓勵大家制板、焊接、調(diào)試，從而與《單片機課程設(shè)計》課程相輔相成，完成的線路板可直接作為大四下學(xué)期畢業(yè)設(shè)計課題的硬件開發(fā)平臺。

(3)考核模式改革-以能力考核為主

過程考核，即針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行多方面、多形式、分階段的考核，側(cè)重于對學(xué)生認知過程和綜合 應(yīng)用能力的形成進行監(jiān)督和評價，構(gòu)成教與學(xué)和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)[7]，《電子線路設(shè)計》是實踐性課程，應(yīng)采用以過程性考核為主的考核方式，總評成績由過程考核、期末考核兩大部分構(gòu)成，前者所占比例由之前的30%改為70%，后者所占比例改為30%。其中期末考核采用課程設(shè)計報告的形式，考查學(xué)生的電路設(shè)計能力和軟件熟練度；過程性考核形式除考勤、課堂提問及課后作業(yè)等傳統(tǒng)形式外，增加新的考核形式，如實物制作情況、競賽及項目參與度、任務(wù)完成質(zhì)量等，從而更全面的考核學(xué)生的真實水平[7]。通過考核模式的修改，加大學(xué)生實踐應(yīng)用能力考查的比重，引導(dǎo)學(xué)生動手實踐制作PCB，從而更有效靈活的掌握電路的設(shè)計、制作和焊接流程，培養(yǎng)學(xué)生對電子電路設(shè)計的興趣。

3 結(jié)束語

本文以應(yīng)用型本科高校電子類專業(yè)的培養(yǎng)方向為指導(dǎo)，以提高學(xué)生的電子設(shè)計素養(yǎng)為目標，響應(yīng)當前企業(yè)的專業(yè)人才需求，并結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗，在《電子線路設(shè)計》課程教學(xué)內(nèi)容、方法和考核模式上提出了一些改進措施[8]， 經(jīng)過教學(xué)實踐已初顯成效。今后，筆者將繼續(xù)從教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題，努力探索一條適合應(yīng)用型本科高校的教學(xué)之路。

[1] 宋莉.淺談Protel電子線路設(shè)計的項目教學(xué)方法[J].新西部旬刊,2013(7):188-188.

[2] 彭遠芳,張靜.電子線路板設(shè)計實訓(xùn)課程教學(xué)改革實踐[J].教育現(xiàn)代化,2016(8).

[3] 譚飚.電子線路實驗教學(xué)的改革與實踐[J].科技信息,2008(26):14+17.

[4] 農(nóng)亮勤,黃開連,梁建烈,等.電子線路課程實踐教學(xué)探索[J].高教論壇, 2004(6):115-117.

[5] 張崇善.探究式:課堂教學(xué)改革之理想選擇[J].教育理論與實踐,2001(11):39-42.

[6] 張娟.《電子線路設(shè)計自動化》課程教學(xué)改革的實踐研究[J].教育教學(xué)論壇, 2016(15):257-258.

[7] 武田艷,丁文勝,孫雨明等.過程考核在應(yīng)用型本科教學(xué)中的應(yīng)用[J].河南科技學(xué)院學(xué)報, 2016, 36(10):52-54.

[8] 夏晶暉.應(yīng)用型本科教學(xué)中技能型課程考核方式的改革[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013, 38(6):193-196.