“电子线路CAD”案例教学法的实践研究:电子线路CAD
时间：2019-05-14 03:19:59 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：改变传统的以理论说教教学为中心的单向灌入式教学模式，探索一种能有效激发学生学习兴趣、注重学生实际应用能力培养、切实提高教学效果的基于案例教学法的新模式。以电类专业主要应用性课程之一——“电子线路CAD技术”作为载体，确立“以典型案例为教学内容，以工程应用为设计目标，以案例教学法为实施方案”的实践教学模式，从教学内容、教材建设、教学网站等多角度进行建设与改革，以满足实践课程教学的实用性和先进性。
关键词：案例教学法；电子线路CAD；教学改革；教材建设
作者简介：陈晓平（1956-），女，福建福州人，江苏大学电气信息工程学院，教授；李长杰（1972-），男，山东淄博人，江苏大学电气信息工程学院，副教授。（江苏镇江212013）
基金项目：本文系2011年江苏大学教学教改项目“电类专业应用性课程案例教学法的实践研究”（项目编号：2011JGYB016）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）16-0038-02
案例教学法是19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长兰德尔首创的，最早属于医学领域，后来广泛运用于法学、军事学、教育学、管理学等学科。案例教学法在西方发达国家非常盛行，是一种已经发展得相当成熟和充分的教学方法和教学手段，有一套行之有效且相当规范的操作理论、操作规范和操作模式。哈佛商学院对案例教学法的成功运用和实施，尤其是使用这种方法为社会培养的大量杰出的工商界骄子，使得案例教学法成为一种风靡全球的、被认为是代表未来教育方向的成功教育模式。
在我国，案例教学法已被越来越多的人所接受，并列入了各高校的教学改革计划，特别是在法学、医学、工商管理类和思想政治教育等专业教学中运用较多。随着新技术突飞猛进的发展以及新技术对教学方法和教学手段革新的迫切要求，案例教学法正在被越来越多的技术类专业教学所青睐，开始被应用到电气、计算机、机械、建筑等相关领域，尤其在电气化和信息化技术快速发展的当前，掌握计算机相关知识与技能已经成为趋势。以电类专业主要应用性课程之一——“电子线路CAD技术”作为载体，研究如何应用案例教学法来进行教学模式、教学内容、教材建设等多方面的改革与实践。
一、“电子线路CAD技术”课程的特点与现状
“电子线路CAD技术”是电类专业重要的应用性课程之一，其人才培养的基本要求是能够熟练使用某一种或多种电子线路CAD软件，能够按一定的规范进行电路图的绘制，能够完成单面、双面或多层PCB板的设计。该课程授课对象是电类专业二年级的学生，他们已经学习过电路原理、电子技术课程，具备一定的电学理论和电子元器件基础，并即将学习单片机原理等相关课程，因此他们进行电子线路CAD软件——PROTEL的学习时，不仅仅是照葫芦画瓢式绘制原理图和PCB版，更重要的是利用他们所学的知识去体会电子电路设计所带给他们的乐趣，引领他们有更多的兴趣进入本专业的学习，为后期参加电子设计实践或科研打下良好的基础。这就需要从课程教学模式入手，将案例教学法理念切实贯穿到教学内容、课程教材、教学实施、教学资源等诸多方面。
从教学内容和课程教材方面看，目前有关PROTEL软件的书籍有很多，但是绝大多数相关书籍往往按照软件菜单命令的顺序讲解，只注重讲授PROTEL软件的各个菜单的功能，其选择的设计实例往往是软件本身提供的Demo中的例子，与学生所学的电学理论实际脱离，少数书籍采用的案例与课程衔接不够紧密，存在或者较为复杂，或者较为简单的情况。使用这样的教材，学生学习起来很难形成一条主线，从枯燥的指令中看不清楚与实际应用的联系，缺少学习动力，不利于教学的有效开展，因此教学方式改革的第一步就要进行教材改进与完善。
二、引入案例教学法改进“电子线路CAD技术”教材
教材是课程运行的载体，要引入案例教学法进行有效的教学，首先要在教材中引入典型案例，[1]以实例为主导的教材进行引导性的教学，来实现以应用为目的的计算机软件的学习。电子线路CAD技术——PROTEL电路设计课程是一门理论与实践结合性很强、极富创造性、具有明显时代发展特点的课程，其主要目的是培养学生掌握原理图的绘制、PCB板的设计能力，能完成中等复杂程度的PCB板的布局与布线。为此目的就要在充分参阅国内外优秀教材的基础上，立足于“加强基础、结合实际、突出重点、利于教学”的指导思想进行教材内容的选择，[2]将科研成果中的典型案例融入到教材内容中去，及时吸取与本课程有关的新理论、新方法和新技术，提升实践性教材的实用性、通俗性和先进性。通过充分考虑学生的先修课程与后续课程，合理选择实例内容的深度和广度，按照由简单到复杂的次序，利用一个具体实例贯穿课程全过程。通过这个实例的操作来讲授介绍有关命令的使用方法，做到以具备工程背景的实例为主线，按照实际CAD设计的步骤，循序渐进地介绍PROTEL的各种编辑工具的使用方法及进行PCB设计的全过程，使学生在完成实例练习的基础上，由浅入深地逐步掌握应用PROTEL软件进行电子线路CAD设计的各个环节。
对于初学者来讲，首先要了解CAD软件中的指令的意义及使用方法。为了掌握基础指令含义，可在教材中选择只含有分立元件电路板的章节进行介绍，例如“模拟电子技术”课程中介绍的一些基本电路，这些电路都具有实际意义，并且主要由电阻、电感、电容、二极管、三极管等管脚比较少的分立元器件组成，这样使初学者在绘制较为简单的电路原理图及印制板图过程中，直观理解和掌握CAD软件中的指令的意义及使用方法。在经过初级电路绘制后，再选择一些包含有多管脚的数字集成电路进行加强训练。根据案例教学法的思路，在教材中引入具有实际工程背景的典型案例，即一个典型的具体电路作为贯穿全书的基础主线，在对典型实例的运用中理解电子线路CAD的基本知识和方法技能，达到使学生快速、有效地掌握电子电路PCB的设计与制作目的，有效发挥教材这一知识引导的作用。基于这种思考，在2008年编写并由中国科技大学出版社出版了《电子电路CAD实用技术》一书，教学实践表明，该教材较好地实现了“电子线路CAD技术”课程的引导作用，能够使学生在一周课程设计中快速了解和掌握PROTEL软件的使用方法。
三、利用多种渠道完善案例教学法的教学效果
案例教学法的有效实施不仅需要一本好的教材，同时还需要好的教学手段，要引导学生“教中学”、“学中做”、“做中学”。为了让学生有效掌握电子线路CAD技术，可先让他们通过教材上的教学案例掌握电子线路CAD技术的基本语言和基本设计方法，然后再通过一个个具体CAD任务的布置，让学生通过具体CAD案例的设计与实践总结掌握CAD设计技巧，使学生做到触类旁通。为了避免因知识点分散造成学生不能系统掌握知识的问题，在每一个教学单元结束后，教师应当引导学生对所学的内容进行归纳总结，建立起单元内及单元间的联系，以加深对知识的记忆和理解，完成真正意义上的知识建构。如在层次原理图设计学习后，对原理图编辑器工作环境的设置要进行有系统地总结学习，对布线工具栏、画图工具栏及元件的各种操作方法要进行复习总结。在教学实施过程中针对学生出现的问题，教师要面对面地引导解决，要增强学生的自信心、解决问题的能力和成就感。只有激发了学生的学习热情，才能产生理想的教学效果。
从当前课程教学方式来看，应用性课程教学通常采用的是在实验室由教师统一要求下进行的归一化培训的单一教学手段。这种方式不利于学生个性创造能力的培养，容易产生理论与实际相脱节的现象，要改变这种归一化培训的单一教学手段，就要开拓实验室教学之外的教学形式。其中一种方法就是与企业合作，鼓励学生走到企业参与技术实践，了解产业的最新发展，将企业项目引入到自身的课程设计中，形成既有鲜明个性特色又有实际工程应用价值的设计结果，让理论与实际真正结合起来；或者请与学校有合作关系的企业专家到学校进行具体的课程指导以及典型案例方案的确定，让包含有实际意义的、与生活息息相关的案例直接进入学生的课堂中，使学生明白学习这种技术的实用性与趣味性，使电子线路CAD技术与企业中最新技术应用状况接轨，在课程的教学中体现现代CAD技术的发展趋势。
再有一种方法就是建立基于案例教学法的教学资源库与支撑网站，让学生通过网络这种信息量广泛、方便使用的第二课堂进行学习，加强和提升电子线路CAD技术的掌握，从而熟练使用某一种或多种电子线路CAD软件，能够按规范完成电路图的绘制，实现单面、双面、或多层PCB板的设计，达到符合将来从事的专业工作的需求。
大学生电子设计竞赛能够有力促进培养在校学生的动手能力与创新能力，[3]这项活动在各个高校已逐渐被重视。参加电子设计竞赛的学生虽然只是一小部分，但他们在学生中的影响力却很大。电子设计竞赛离不开电子线路CAD技术，因此参加电子设计竞赛的学生都有自身的实践体会，由此可利用这些优秀学生在班级的影响力带动学生学习的积极性，让初学的学生看到自己同学做出的实物，产生学习的兴趣与热情。兴趣是学习的最大动力，有了学习兴趣就能理性地深入学习，对教学内容理解得更深刻，学习更扎实；反过来也会使他们的学习兴趣更浓，步入良性循环的学习过程。通过优秀学生的以少带多、以强带弱的促进作用，极大发挥了学生的主观能动性，挖掘其学习潜力，从而达到提高教学质量的目的。
四、结论
以我校“电子线路CAD技术”课程为研究对象，以案例教学法应用为主线，从教学内容、教材建设、教学实施、教学资源及支撑网站等多角度入手，研究如何建立一种基于案例教学法的高校电类专业应用性课程实施新模式。为了提高学生电子线路板设计能力，将典型产品案例、实际研发项目及学生创新项目引入到教学过程中，基于实际工作过程构建一种新的教学过程，采用案例教学法，恰当地在各教学环节中融入规范实际生产过程，将“电子线路CAD技术”课程建设成为集能力培养、职业素质培训和孕育学生创新成果的教学平台，使培养的学生具有较高的专业水平与实际应用能力。近几年来，我校培养的学生在全国大学生电子设计竞赛中多人多次获得国家级、省级一等奖等荣誉，这些成绩的取得与“电子线路CAD技术”课程所打下的良好基础是密不可分的。
参考文献：
[1]和卫星,李长杰,汪少华.电子电路CAD实用技术[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2008.
[2]陈晓平,孙玉坤,李长杰,等.对《电路》教材改革的思考[J].江苏大学学报(高教研究版),2005,(4):13-15.
[3]李翠花,谭敏.在模拟电子技术课程中实施项目驱动教学模式[C].电子电气课程报告论坛论文集,2008:173-176.
（责任编辑：宋秀丽）
