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摘要:本文分析了电子线路CAD教学中存在的问题,以提高学生protel应用能力为课程改革目标,总结了教学目标、教学方式和考核方式三个方面进行的教学改革和实践。
关键词:电子线路CAD教学改革应用能力
中图分类号:G43 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)02(a)-0035-02
高等职业教育是以培养技术应用性人才为目标的高等教育,是一种以能力培养为核心的教育体系。所以应用性是职业教育的主要特点,这种特殊性决定了《电子线路CAD》教学要把“教、学、做”三者紧密结合在一起,突出应用性。随着计算机技术的发展,电子线路辅助设计(CAD)软件的应用相当广泛,而其中应用较为普及、功能较强大的应属“Protel 99 SE”软件,许多职业学校的电子类、电气类专业都开设了Protel 99 SE这门课程。如何在有限的课时内让学生熟练地掌握Protel 99 SE软件在实践中的应用,提高他们的应用能力,成为我们在《电子线路CAD》教学中要探讨的重要问题。
1 以能力为核心,制定教学目标
电子线路CAD课程是应用电子技术和电气自动化专业的必修专业课。也是一门实践性要求很高的课程,学生需要通过实训环节巩固所学知识,在教学计划中此课程分为两个环节进行的:课堂讲授和上机实训,原来课时分配一半是课堂讲授,一半是上机实训,导致最后的教学效果并不理想,很多学生到工作岗位之后都反映在学校上机练习得太少、不会利用protel软件解决实际问题等情况。现在把整个教学都进入机房进行,讲授和上机课时按照1∶3的比例分配。同时以“以应用为目的,实用为主、够用为度”为原则对教学大纲也做了相应的调整,确定了可行性的的教学目标,电子线路CAD的教学既满足了对理论知识的要求,也满足了学生自身的发展要求,同时还适应了学生的特点,通过更多上机实训,让学生亲身感受实际的应用环境,在上机的过程中,通过对出现问题的思考和解决,逐步将知识转化为应用能力,有利于培养出具有一定分析能力和较强实践应用能力的人才。
2 根据本课程的特点,精心组织教学内容
电路设计软件prote l99 SE主要包括四大模块:电路原理图设计、印制电路板设计、可编程器件设计和电路仿真。而电子线路CAD课程教学内容主要由前两个模块构成,学习该课程最终目的就是把一个已设计好的原理图变成一个真实的电路板。这两部分相比较而言,绘制原理图较容易,根据已经设计好的原理图绘制出来就可以了;难点在于PCB的制作,在设计PCB的时候要考虑很多问题,如元件封装与实际元件是否相匹配,元件的布局、线路的走向、线径的宽度、线距的大小、线路间的干扰设置的是否合理等等,若有一个环节没有设置合理,就会造成最终布线失败或短路。则在教学中,应把重点放在对PCB设计进行分析和实践的传授上,让学生在实际设计与制作中少走弯路,避免纸上谈兵。一般情况下我们是按照这样一个步骤制作电路板的:电路原理图设计→产生网络表→印制电路板设计,所以也不能忽视了SCH环节的重要性。在这部分内容中,学生一要学会绘制符合国标的电子、电气图,在设计上要简单明了,规范准确。二要注意绘图时常犯的几个错误,如引脚之间的连线一定要用导线不要用直线连接;元件编号不要有重复的情况;放置网络标号时一定和导线连接起来,否则网络标号悬空;原理图中元件符号的引脚号要和元件封装焊盘号相对应。这些都需要对SCH环节的内容牢固掌握才能打下坚实的基础。
电子线路CAD是一门实践性较强的课程,教学内容主要讲授Prote l99 SE软件,所以合理分配理论教学与实践教学课时比例,精心组织理论教学内容是至关重要的。讲解主要内容,把一些不常用的内容和纯属记忆性的知识放给学生自学。重视上机实践环节的教学,通过上机实践不仅可以使学生更深刻理解理论教学内容,更重要的是通过更多时间上机实训锻炼学生的动手能力、设计能力,最终达到解决实际问题的能力。把实践教学内容细化成小的“任务”,每次上机都要给学生一定任务,通过完成这些小的“任务”要求学生应该掌握那些知识和操作技能,激发了学生的兴趣和主动性。
3 转变教学方式,突出学生的实践能力
目前,电子技术因应用需求不断向前发展,新型元器件不断涌现,集成化程度也越来越高,电路的设计越来越复杂,对电路的要求也越来越精密,电子线路CAD在国内得到了广泛的应用和发展。为了使学生更好地掌握本课程,达到“强化实践,重在应用”的目的,必须改变传统的以教师为中心,以书本为中心,以课堂为中心,以知识传授为主要任务的教学观,要树立学生主体、能力本位、综合素质教育思想。在具体教学中与课程的应用性、实践性、职业性相吻合,突出学生的实践能力为目标。
3.1 原来教室、机房交替上课,理论和实践课时1∶1分配
现在改为机房和实训室交替上课,理论讲授和上机练习全在机房,制作实际电路板再进入电子实训室,这样比较方便实现理论和实践课时1∶3比例分配,同时也实现了教与学、学与做的一体化。在机房上课,边学边练,动静结合,将理论与实践融汇贯通。学生上机练习时间增多,提高了他们对软件掌握的熟练程度,激发了学生的学习兴趣,同时也提高教学效果。
3.2 采用任务驱动式教学法
电子线路CAD课程在教学中特别注重实践环节的教学,所以在具体教学时实施了该方法。由教师提出具体任务,并且任务要有明确的目标要求,教师要在学习总体目标的框架上,把总目标分成一个个的小目标,并把每一个学习模块的内容细化为一个个容易掌握的“任务”,通过这些小的“任务”,来体现总的学习目标。例如,单片机系统电路的印刷电路板设计任务,具体可分为如下小任务:(1)设计数据库及原理图文件的建立;(2)原理图环境参数设置;(3)电路原理图设计;(4)编辑软件没有提供的电路元件符号,原理图元件库设计;(5)对绘制完成的电路原理图进行电气规则检查,并生成网络表文件;(6)指定元件封装系统元件库没有提供的话,需创建新元件封装;(7)新建PCB文件,规划PCB并加载网络表文件;(8)PCB自动布局和手动布局;(9)PCB自动布线和手动调整布线,完成PCB设计;(10)制作单片机系统实际电路板,最后元件安装、焊接,检查PCB设计是否合理。这些小任务之间并不是孤立的,而是互相联系、相辅相成的,展开了主要教学内容。接下来组织、执行任务,学生通过对任务进行分析、讨论,明确大体涉及哪些知识,在教师的指导和帮助下找出解决问题的方法,通过任务的完成实现对所学知识的意义建构。最后教师对学生要完成的每个小任务进行点评,包括所绘制电路原理图的正确性、元件放置的合理性、绘图的规范性以及在绘图过程中解决问题的方法。学生通过上机实训,独立思考,自主完成一个个小任务,从而培养学生分析问题、解决问题的能力。
3.3 在教学中抓住重点内容讲解,部分内容留给学生自学
在教学过程中,教师将主要内容做简单的介绍,教师一定要注意介绍的尺度,只需提纲挈领地介绍,不要仿佛“使用说明书”一般“不厌其烦”地讲解电子线路CAD相关软件大大小小的各种功能、命令,必然使得整个教学变得枯燥、乏味、没有重点。应该把自己在设计中的想法和经验与学生进行交流,并对书里知识点进行对比,找出问题,以便学生在学习的过程中有的放矢。教师在学生的操作过程中进行指导,对于学生所遇到的问题及时地给予解决,达到良好的互动。剩余的个别小细节,由学生自己在实践操作过程中去发现它,了解它,最终掌握它。这样,不仅不会使教学迷失在一大堆不太重要的细节中,而且锻炼了学生的自我学习能力,起到了较好的教学效果。
4 《电子线路CAD》这门课程是实用性很强的课程,学生学习之后,应具有独立设计电路的能力
因此,该课程在考核方面,建立了多元化的考核模式,加大了对实践教学的考核力度,完善了学生成绩评定制度,为提高学生的实践动手能力和应用能力奠定了基础。
4.1 平时考核
平时考核包括学生在整个上课过程中的总体表现,如:到课率、纪律、学习态度等;还包括学生在上机实训时任务完成质量以及每个学生的实训报告。这部分成绩占总成绩的30%为宜。
4.2 期末考核
期末考核包括上机测试和理论考试两部分。上机测试:出题目内容让学生完成从电路原理图编辑、生成网络表、制作印制电路板到最终实际电路的制作的全过程工作,这是对电子线路CAD综合应用能力的考核,占总成绩的50%。但理论考试也是必要的,因为我们培养的是电路设计的专业人员,而不是计算机操作员。其内容以填空、选择和简答题等题型为主,考查学生对protel软件基础知识的掌握和对电路设计步骤的掌握情况,这部分成绩约占总成绩的20%。
这样的考核方式,全面地考察了学生对软件的掌握情况。同时这样考核方式,充分调动了学生的学习积极。
5 结语
总之,在电子线路CAD课程的教学过程中,教师应精心组织教学内容、转变教学方式,并且加强考核力度。强调学生学习的主体地位,把握教与学的节奏,内容上要区分重点与非重点,通过实践加深认识,激发学习兴趣,最终使学生独立完成电子线路的设计和制作,培养出更多合格的应用型人才。
参考文献
[1] 邵建昂.Protel 99教学实践探讨[J].实验室研究与探索,2008,26(2):101～105.
[2] 徐超明.任务驱动法在Protel DXP课程教学中的应用[J].职业教育研究,2008(3):12～13.
[3] 赵景波.Protel 99SE电路设计基础与工程范例[M].北京:清华大学出版社.
关键词:电子线路CAD教学改革应用能力
中图分类号:G43 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)02(a)-0035-02
高等职业教育是以培养技术应用性人才为目标的高等教育,是一种以能力培养为核心的教育体系。所以应用性是职业教育的主要特点,这种特殊性决定了《电子线路CAD》教学要把“教、学、做”三者紧密结合在一起,突出应用性。随着计算机技术的发展,电子线路辅助设计(CAD)软件的应用相当广泛,而其中应用较为普及、功能较强大的应属“Protel 99 SE”软件,许多职业学校的电子类、电气类专业都开设了Protel 99 SE这门课程。如何在有限的课时内让学生熟练地掌握Protel 99 SE软件在实践中的应用,提高他们的应用能力,成为我们在《电子线路CAD》教学中要探讨的重要问题。
1 以能力为核心,制定教学目标
电子线路CAD课程是应用电子技术和电气自动化专业的必修专业课。也是一门实践性要求很高的课程,学生需要通过实训环节巩固所学知识,在教学计划中此课程分为两个环节进行的:课堂讲授和上机实训,原来课时分配一半是课堂讲授,一半是上机实训,导致最后的教学效果并不理想,很多学生到工作岗位之后都反映在学校上机练习得太少、不会利用protel软件解决实际问题等情况。现在把整个教学都进入机房进行,讲授和上机课时按照1∶3的比例分配。同时以“以应用为目的,实用为主、够用为度”为原则对教学大纲也做了相应的调整,确定了可行性的的教学目标,电子线路CAD的教学既满足了对理论知识的要求,也满足了学生自身的发展要求,同时还适应了学生的特点,通过更多上机实训,让学生亲身感受实际的应用环境,在上机的过程中,通过对出现问题的思考和解决,逐步将知识转化为应用能力,有利于培养出具有一定分析能力和较强实践应用能力的人才。
2 根据本课程的特点,精心组织教学内容
电路设计软件prote l99 SE主要包括四大模块:电路原理图设计、印制电路板设计、可编程器件设计和电路仿真。而电子线路CAD课程教学内容主要由前两个模块构成,学习该课程最终目的就是把一个已设计好的原理图变成一个真实的电路板。这两部分相比较而言,绘制原理图较容易,根据已经设计好的原理图绘制出来就可以了;难点在于PCB的制作,在设计PCB的时候要考虑很多问题,如元件封装与实际元件是否相匹配,元件的布局、线路的走向、线径的宽度、线距的大小、线路间的干扰设置的是否合理等等,若有一个环节没有设置合理,就会造成最终布线失败或短路。则在教学中,应把重点放在对PCB设计进行分析和实践的传授上,让学生在实际设计与制作中少走弯路,避免纸上谈兵。一般情况下我们是按照这样一个步骤制作电路板的:电路原理图设计→产生网络表→印制电路板设计,所以也不能忽视了SCH环节的重要性。在这部分内容中,学生一要学会绘制符合国标的电子、电气图,在设计上要简单明了,规范准确。二要注意绘图时常犯的几个错误,如引脚之间的连线一定要用导线不要用直线连接;元件编号不要有重复的情况;放置网络标号时一定和导线连接起来,否则网络标号悬空;原理图中元件符号的引脚号要和元件封装焊盘号相对应。这些都需要对SCH环节的内容牢固掌握才能打下坚实的基础。
电子线路CAD是一门实践性较强的课程,教学内容主要讲授Prote l99 SE软件,所以合理分配理论教学与实践教学课时比例,精心组织理论教学内容是至关重要的。讲解主要内容,把一些不常用的内容和纯属记忆性的知识放给学生自学。重视上机实践环节的教学,通过上机实践不仅可以使学生更深刻理解理论教学内容,更重要的是通过更多时间上机实训锻炼学生的动手能力、设计能力,最终达到解决实际问题的能力。把实践教学内容细化成小的“任务”,每次上机都要给学生一定任务,通过完成这些小的“任务”要求学生应该掌握那些知识和操作技能,激发了学生的兴趣和主动性。
3 转变教学方式,突出学生的实践能力
目前,电子技术因应用需求不断向前发展,新型元器件不断涌现,集成化程度也越来越高,电路的设计越来越复杂,对电路的要求也越来越精密,电子线路CAD在国内得到了广泛的应用和发展。为了使学生更好地掌握本课程,达到“强化实践,重在应用”的目的,必须改变传统的以教师为中心,以书本为中心,以课堂为中心,以知识传授为主要任务的教学观,要树立学生主体、能力本位、综合素质教育思想。在具体教学中与课程的应用性、实践性、职业性相吻合,突出学生的实践能力为目标。
3.1 原来教室、机房交替上课,理论和实践课时1∶1分配
现在改为机房和实训室交替上课,理论讲授和上机练习全在机房,制作实际电路板再进入电子实训室,这样比较方便实现理论和实践课时1∶3比例分配,同时也实现了教与学、学与做的一体化。在机房上课,边学边练,动静结合,将理论与实践融汇贯通。学生上机练习时间增多,提高了他们对软件掌握的熟练程度,激发了学生的学习兴趣,同时也提高教学效果。
3.2 采用任务驱动式教学法
电子线路CAD课程在教学中特别注重实践环节的教学,所以在具体教学时实施了该方法。由教师提出具体任务,并且任务要有明确的目标要求,教师要在学习总体目标的框架上,把总目标分成一个个的小目标,并把每一个学习模块的内容细化为一个个容易掌握的“任务”,通过这些小的“任务”,来体现总的学习目标。例如,单片机系统电路的印刷电路板设计任务,具体可分为如下小任务:(1)设计数据库及原理图文件的建立;(2)原理图环境参数设置;(3)电路原理图设计;(4)编辑软件没有提供的电路元件符号,原理图元件库设计;(5)对绘制完成的电路原理图进行电气规则检查,并生成网络表文件;(6)指定元件封装系统元件库没有提供的话,需创建新元件封装;(7)新建PCB文件,规划PCB并加载网络表文件;(8)PCB自动布局和手动布局;(9)PCB自动布线和手动调整布线,完成PCB设计;(10)制作单片机系统实际电路板,最后元件安装、焊接,检查PCB设计是否合理。这些小任务之间并不是孤立的,而是互相联系、相辅相成的,展开了主要教学内容。接下来组织、执行任务,学生通过对任务进行分析、讨论,明确大体涉及哪些知识,在教师的指导和帮助下找出解决问题的方法,通过任务的完成实现对所学知识的意义建构。最后教师对学生要完成的每个小任务进行点评,包括所绘制电路原理图的正确性、元件放置的合理性、绘图的规范性以及在绘图过程中解决问题的方法。学生通过上机实训,独立思考,自主完成一个个小任务,从而培养学生分析问题、解决问题的能力。
3.3 在教学中抓住重点内容讲解,部分内容留给学生自学
在教学过程中,教师将主要内容做简单的介绍,教师一定要注意介绍的尺度,只需提纲挈领地介绍,不要仿佛“使用说明书”一般“不厌其烦”地讲解电子线路CAD相关软件大大小小的各种功能、命令,必然使得整个教学变得枯燥、乏味、没有重点。应该把自己在设计中的想法和经验与学生进行交流,并对书里知识点进行对比,找出问题,以便学生在学习的过程中有的放矢。教师在学生的操作过程中进行指导,对于学生所遇到的问题及时地给予解决,达到良好的互动。剩余的个别小细节,由学生自己在实践操作过程中去发现它,了解它,最终掌握它。这样,不仅不会使教学迷失在一大堆不太重要的细节中,而且锻炼了学生的自我学习能力,起到了较好的教学效果。
4 《电子线路CAD》这门课程是实用性很强的课程,学生学习之后,应具有独立设计电路的能力
因此,该课程在考核方面,建立了多元化的考核模式,加大了对实践教学的考核力度,完善了学生成绩评定制度,为提高学生的实践动手能力和应用能力奠定了基础。
4.1 平时考核
平时考核包括学生在整个上课过程中的总体表现,如:到课率、纪律、学习态度等;还包括学生在上机实训时任务完成质量以及每个学生的实训报告。这部分成绩占总成绩的30%为宜。
4.2 期末考核
期末考核包括上机测试和理论考试两部分。上机测试:出题目内容让学生完成从电路原理图编辑、生成网络表、制作印制电路板到最终实际电路的制作的全过程工作,这是对电子线路CAD综合应用能力的考核,占总成绩的50%。但理论考试也是必要的,因为我们培养的是电路设计的专业人员,而不是计算机操作员。其内容以填空、选择和简答题等题型为主,考查学生对protel软件基础知识的掌握和对电路设计步骤的掌握情况,这部分成绩约占总成绩的20%。
这样的考核方式,全面地考察了学生对软件的掌握情况。同时这样考核方式,充分调动了学生的学习积极。
5 结语
总之,在电子线路CAD课程的教学过程中,教师应精心组织教学内容、转变教学方式,并且加强考核力度。强调学生学习的主体地位,把握教与学的节奏,内容上要区分重点与非重点,通过实践加深认识,激发学习兴趣,最终使学生独立完成电子线路的设计和制作,培养出更多合格的应用型人才。
参考文献
[1] 邵建昂.Protel 99教学实践探讨[J].实验室研究与探索,2008,26(2):101～105.
[2] 徐超明.任务驱动法在Protel DXP课程教学中的应用[J].职业教育研究,2008(3):12～13.
[3] 赵景波.Protel 99SE电路设计基础与工程范例[M].北京:清华大学出版社.