《PCB设计与制作》课程教学创新模式研究

蒋雪琴

摘 要：《PCB设计与制作》是高职高专院校电子信息类专业基础课程之一，学习这门课程首先要让学生了解基础印制电路板的基础理论知识；其次要掌握CAD软件的安装、绘图等操作方法；最后依赖学院PCB实训室学习PCB的制作方法。教师应该做到以下几点：提高课程的授课效果；设计有导向性的课程内容；将实际工作和学习结合起来。该文改变了传统模式的软件学习，依托于项目的教学设计，每个项目有侧重某个知识点的学习，引导学生主动学习。该文对《PCB设计与制作》课程教学内容、教学过程实施、对学生考核这3个阶段的研究。

关键词：PCB设计与制作 创新 教学过程 项目

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0099-02

《PCB设计与制作》是高职高专院校电子信息类专业基础课程，开设这门课程的目的是让同学们了解印制电路板基本知识，能够运用Altium Designer14熟练的绘制原理图；绘制图形库元件，制作封装；掌握元件布局所遵循的原则；能按规则设计PCB图；掌握单面PCB的设计方法、单面混装PCB的设计方法；熟悉双面PCB设计方法及规则设置方法。学会设计层次电路图；能根据客户需求设计出合适的电路板。在熟练应用基本技能的同时，能够设计电子类的产品，并进一步扩展到一般性的电子类产品的设计、制作，可以为企业服务，并且可为创业提供一定的知识保障。

1 课程内容设计

由于这门课程实操性比较强，因此安排在机房上课，采用理论和实验相结合的方式。以一个实际的项目为主导，对课程内容进行设计。课程设计必须具备一定的导向性，针对各个不同专业进行设置，根据不同专业选择不同的设计项目，这样的话针对性更强一些。这门课程原则性开设5个项目，项目开设难易程度遵从先易后难的原则。将理论知识融汇到实际操作中去，这样更能深刻地理解理论知识，有利于实践操作的顺利进行，让同学们能够真正的做到学做合一，既培养了高职学生的实际动手能力，也培养了理论理解能力。设计各个项目需要细化分解，将项目变为多个具体的工作任务的组合，以工作任务为主线，相关知识点为辅佐，以 “在做中学习，在学习中做，学习和做合二为一”教学方法，在学生完成多个PCB图设计后，选择其中一个或两个PCB图进行制作。

以应用电子专业的《PCB设计与制作》课程教学设计为例。首先选择5个基本电路，模拟电子电路和数字电子电路为主。首先第一个项目可以选择简单电路，用快速的方法设计PCB。第一个项目可以让学生初步对设计步骤有一个大致的理解，掌握绘制简单电路原理图，制作PCB。第二个项目，可以有目的地设计一个单面混装PCB图，并生成制造文件，该项目主要是对PCB设计步骤的回顾，引入新知识点，混装元件和插装元件，单面PCB的布线层规则设计以及制造文件的生成方法，并引入PCB制作实训内容，将PCB图加工制作成能实现功能的电路板。第三个项目双面PCB的设计，这个项目可以加深前面两个项目知识点内容，并可以引入元器件的绘制和封装的制作，引入双面PCB的制作方法。第四个项目可以设计异形双面PCB，巩固前三个项目所学知识点，新知识为不为矩形的PCB图设计，加工制作双面板，并实现其电路功能。第五个项目设计层次电路图，掌握层次电路原理图的设计方法。通过这5个项目，由浅入深，让学生循序渐进地掌握到设计PCB的技巧及流程，以及制作PCB的整个过程。

2 教学过程设计

以“学生为主，教师为辅”的方式进行教学设计，一人一机，同学之间可以互相帮助。针对高职高专人才的培养具有专业性、技术性和基层性的特点，要有针对性地教学。《PCB设计与制作》课程的知识和能力目标是要学生熟悉PCB设计的一般流程；PCB的设计规则；PCB制作的工艺流程；按客户需求设计。对学生综合素质能培养、沟通和团结协调能力培养、语言表达能力培养。为此可将教学过程设计为以下3个阶段。

2.1 学习PCB的设计与制作

教师布置项目，学生分解任务，学生查找每一项任务所需要的知识点，需要完成什么电路的设计。对于不了解的部分提出，教师进行详细解答，同时在课程过程中进行实际的操作实验，自制电路板。包括制作元器件符号，绘制电路原理图，打印输出原理图，生成PCB，为PCB添加设计的规则，PCB规则检查，生成Gerber和钻孔文件，打印图纸，掌握热转印流程，掌握手工蚀刻方法，对电路板进行质量检测，焊接调试。

2.2 提出PCB设计与制作新观点

在学习过程中，由于同学们的理解力和领悟力有差别，同学们可以进行小组讨论，各自发挥自己的观点，对于有异议的地方可以动手实操得出正确结论，提出独创性的观点。同学们在自我学习，独立操作过程中，如果有问题，可以翻阅课本，网上查阅资料，通过这些过程，形成自己的设计思路。在教师的帮助下，同学们可以自己形成独有的绘图习惯，从而设计出完美的PCB图。

2.3 教学过程评价

在教学中，去发挥同学们的最大潜能，调动学生的学习积极性，让学生有一种主动学习的欲望。提供良好的教学环境，讨论氛围，鼓励同学大胆的提出自己的想法，在培养学生动手能力的同时，不能忽略语言表达能力，同时采取多样式的评价方式，自评、互评、教师评论。最终得到客观、公平、公正的评价。

3 学生考核方式

改变传统理论考试加上机考试。改革后采用项目形成性考核+实训技能考核+软件操作考核方式。项目形成性考核：由5个项目的PCB设计成绩、项目测试成绩、课堂考勤等构成；制板操作技能考核：由2个包含制板的实训项目成绩构成，涉及安全文明操作、制板工艺规范、制板质量、电路焊接装配、检测调试等模块构成；软件操作考核：采用上机考试方式。

4 结语

通过项目化教学的设计，学生变为学习的主人，教师起指导作用，这样更有利于提高学生的学习积极性，使得知识点的学习更加有趣，不再枯燥乏味，同时教师们的知识能够适宜地传授给同学，真正地做到在学习中提升学生的动手能力， 并且完美地发挥学生的主体地位，真正地为学生们提供自由的发挥空间，完美地展现出高等职业院校以培养高等技术人才为中心理念，为整个社会提供技术的支持。当然在此过程中，也存在一些课堂管理问题，也有学生偷懒，这需要教师继续地探索教学模式。

参考文献

[1] 叶林朋.Altium Designer14原理图与PCB设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，2015.

[2] 余晓明.浅谈工程教育方法和培养模式的改革[J].中国电力教育，2008，120（9）：152-153.

[3] 职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4] 任枫轩.PCB设计与制作[M].北京：机械工业出版社，2010.