面向PCB设计人才培养的电子线路CAD的教学研究

摘要：针对面向PCB设计人才培养的电子线路CAD课程中存在的问题，文章从教学方法、教学内容进行分析，引入了项目式教学方法，提出了教学内容中理论教学与实践教学权重的改进，取得了比较满意的教学效果，激发了学生自我学习的主观能动性，提高了学生实践能力和职业技能，增加了就业竞争力。

关键词：PCB；PADS；电子线路CAD；项目式教学

随着电子技术和电子产品井喷式的快速发展，印刷电路板设计与制造的需求量也急剧增加。在这种背景下，PCB设计与制造形成了新的具有巨大潜力的产业。为此，电子类专业学生能力培养也应该紧跟时代的潮流，将PCB设计与制造的人才培养作为该课程的教学目标，故对电子线路CAD课程的教学改革也势在必行。

1 教学背景

电子线路CAD课程作为本校电子信息工程、通信工程、电气及其自动化等专业的专业课程，其教学的主要目的是让学生可借助计算机辅助设计软件（Altium Designer或Protel99SE），进行印刷电路板的原理图绘制和PCB设计，培养学生的独立动手能力和创新能力，为以后就业提供必要的专业职业技能。本院开设此课程已有多年，并配套有相应的电子技术基础、电子工艺等实习实训环节和上机实验的实验室，达到了电子线路CAD课程的教学条件。

电子线路CAD课程的主要内容为：（1）原理图绘制。包括原理图设计、原理图元件设计等。（2）PCB设计。包括PCB元件库封装文件、元件封装设计、PCB设计基础和PCB自动设计与手动设计等。

2 存在的问题

电子线路CAD课程的教学方式通常是以教师讲授为主，教师通过系统细致的理论知识讲解，让学生对此课程在知识结构上有了一定程度的了解，再以实验结果是否为实验要求为准，以此检查学生对此课程的掌握程度。在此模式下，学生对PCB设计的整个系统流程没有直观理解。如果让学生单独设计印刷电路板，即使所涉及的元器件不是很多，大部分学生依旧有种无从下手的茫然。正是这种茫然，直接导致学生对PCB设计的兴趣缺失，无法激发其对电子线路CAD课程学习的热情和自我学习的主观能动性。

随着PCB技术的不断发展，目前世界上许多大型PCB设计与制造企业用诸如Pads，Cadence等计算机辅助PCB设计软件，可以设计多层、高速PCB电路板，满足现今中高端印刷电路板设计的需求，从而实现了印刷电路板设计与制造的软件升级。而目前，电子线路CAD课程在教学上主要讲授Protel99SE，Altium Designer等计算机辅助PCB设计软件，进行单面板或双面低速PCB设计，这些教学内容不足以让学生在进入相关企业后直接进入到PCB设计与制造的第一线。学生在进入PCB设计与制造第一线前，要重新培训和学习相应的计算机辅助PCB设计软件，如Pads，Cadence等，无疑增加了学生的就业成本。

为此，需要对电子线路CAD课程的教学内容进行调整和改革，提高电子类专业学生的职业技能，提升其就业竞争力。

3 采取的措施

针对电子线路CAD课程教学问题，笔者在课程教学方法和教学内容上进行了改进，具体如下。

3.1 教学方法的改进

电子线路CAD课程原本是以教师为中心、以讲授为主的传统教学方法，现调整为以学生为中心的项目式教学方法。项目式教学法是在教师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价都由学生自己负责，学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。这种以学生为主体、教师为引导、注重理论与实践相结合的教学方法，让师生共同完成项目，共同进步，让学生对电子线路CAD课程要求掌握的知识点有了深刻的理解，极大地提高了学生学习PCB设计的兴趣，加强学生自我提高职业技能的意识，丰富了学生的就业准备。

3.2 教学内容的改进

对于电子线路CAD课程而言，理论是基础，实践才是根本。为此，改进课程的教学内容也是大势所趋。在此，笔者将该课程教学内容的理论教学和实践教学的权重进行调整，同时改进实践教学，由原本的验证性实践改为验证性实践和综合性实践，加强学生实践环节。在实践教学环节里，验证性实验主要加强学生对本课程基本知识的掌握，综合性实验则提高知识综合处理能力和开发学生发散思维。其课程教学内容改革具体权重分配变化如图1所示。

PADS软件是Mentor Graphics公司的电路原理图和PCB设计工具软件，作为业界主流的PCB设计平台，以其强大的交互式布局布线功能和易学易用等特点，在消费电子、半导体、通信、医疗电子等当前最活跃的工业领域得到广泛的应用。为此，为迎合PCB设计与制造的发展趋势，笔者将PADS9.5引入到电子线路CAD中，取代以前的AltiumDesigner软件。

4 教学成果

通过对电子线路CAD课程教学方法和教学内容的改进，开展以学生为中心的项目式教学，大部分学生基本掌握了用PADS软件来绘制原理图和PCB设计，并能简单设计印刷电路板，熟悉了印刷电路板的整个工艺流程。在此学习过程中，学生动手能力有了明显的增强，自我学习的主观能动性得到激发，学习兴趣大幅度提高，甚至有部分学生在毕业前就选择PCB设计作为将来从事的行业，更有甚者，为进一步加强自己的PCB设计的职业技能，专门去参加校外硬件工程师的培训。

总之，通过电子线路CAD课程教学的改进，学生在该课程学习结束后，基本能够直接进入PCB设计与制造的第一线，将学校所学知识直接与企业需求挂钩，在如今的就业大潮中具有就业竞争力，达到了PCB人才培养的目标，这也是目前学校培养应用型技术人才值得借鉴的方向。

5 结语

本文通过对面向PCB设计人才培养的电子线路CAD课程中存在的问题进行分析，从教学方法、教学内容上进行改进，激发了学生自我学习的主观能动性，提高了学生的实践能力和职业技能，增加了就业竞争力。