原创《PCB设计和制作课程教学改革》
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【摘 要】本文提出围绕电子信息类企业对高技能人才的需求,根据PCB设计与制作课程面向的岗位群,整合教学内容,在常规课程和专项实训的教学中,以“项目情景,产品导向”的教学设计将知识与技能有机融合.
【关键词】PCB 项目情景 工学结合工作过程
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）11C-0150-02
“加快现代职业教育体系建设,深化产教融合、校企合作,培养高素质劳动者和技能型人才”是党的十八届三中全会做出的决策部署,是在新的历史阶段对职业教育提出的新要求.《广西壮族自治区现代职业教育体系建设规划（2015-2020年）》中的总体目标提到要建成适应发展需求、产教深度融合,与产业发展相匹配、具有民族特色的现代职业教育体系.近几年广西承接产业转移、引进,电子信息产业快速增长,在北部湾地区布局电子信息产业基地,形成以北海、南宁、桂林3个市为区域中心的电子信息产业聚集区,已初步形成生产计算机整机及零部件、平板显示器、通讯、新型电子元器件、半导体照明等电子产品的产业发展格局.电子信息产业已成为我区第十个千亿元产业,具备了快速发展和规模发展的基础,发展形势良好.但是广西是经济后发展地区,缺人才、缺技术工人,产业的发展必然带来对人才数量增长和人员素质提高的需求.
PCB设计与制作是高职院校的应用电子技术、电子信息工程等专业的专业必修课程,该课程能够使学生熟悉PCB相关知识和规范,熟练掌握电子产品的PCB设计制作的技能,具备从事电子信息行业的基本职业素养.在新的形势和要求下,课程改革作为高职人才培养目标的核心,其节点作用是构建现代职业教育的课程体系,应该突出“产教融合、工学结合”的特点,能够适应培养高素质技能型人才的社会需求.近年来我们通过深入调研区域内电子信息产业结构特点及未来发展趋势,紧密围绕地区电子信息类企业对高技能人才的需求,整合教学内容,整合实践环境和设备资源,在PCB设计与制作实践教学中设计项目情景,以真实的产品为载体,探索实施了“项目情境,产品导向”的实践教学模式,并取得了初步成效.
一、PCB设计与制作课程特点
作为一门实践性很强的课程,PCB设计与制作的教学内容包含电路原理图设计、电路原理图中的元件库绘制、原理图网络表生成、电路的层次化设计、印制电路板PCB（Printed Circuit Board）设计、报表制作及PCB封装绘制等内容（如图1）.
课程以设计出符合要求的PCB板为主要目标,教学内容呈现一贯性、多样性及复杂性,教学目标是把原理图设计成PCB电路板,核心知识与技能是PCB布局和布线.要完成该课程的学习,学生必备的课程是电子技术（模拟和数字）,必须要熟悉电子元器件的参数与性能.PCB设计与制作的传统教学偏重于面面俱到,划分各个知识点并完整讲解,这种教学方法枯燥乏味,学生学习兴趣不高,很难记忆并理解冗繁的知识点.实践课时分配不合理,理论和实践按1∶1课时分配,理论和实践课在不同的时间,分别在教室和机房进行,时间和空间是分离的,教与学是相互脱节的,教学效果不佳,技能掌握不熟练.
二、课程改革的内涵和实施方案
(一)面向岗位分析课程,把握教学内容
课程内容服务于岗位标准,要清楚该课程所要面向的岗位,以及岗位所需要的理论知识、操作技能和工艺规范.笔者赴北部湾地区相关的电子信息类企业进行广泛调研,如南宁市鼎光电子有限责任公司、广西大象信息科技有限公司、永昶电子科技（北海）有限公司、广西润建通信发展有限公司等多家企业.我们聘请企业管理人员、技术研发主管和能手作为专业的讲师,结合北部湾经济区的电子信息产业的人才需求和发展趋势,通过、现场走访、召开座谈和问卷调查等方式,确定PCB设计与制作课程所面向的岗位是技术研发,具体的岗位群有电子CAD绘图、PCB板设计、产品检验调试维修和PCB制板工程师等,对课程的要求主要集中在PCB的软件应用、工艺与规范、布局布线的方法与技巧以及PCB制作等方面.
(二)确定典型产品和项目,整合设置课程教学载体
职业能力的发展分为职业能力认知、职业能力熟练、职业能力提升三个阶段.我们把授课方式按照职业能力发展的规律,参照企业的技术标准和职业资格标准,将各教学内容进行知识的解构,分为常规课程和专项实训两个教学阶段,具体分为基本操作训练、模块范例设计和典型产品设计三个教学过程,一一对应职业能力认知、职业能力熟练、职业能力提升三个职业能力发展阶段.按当前PCB制作的主流元器件以及新技术新工艺的要求,以项目的形式选择直流稳压电源、单片机最小系统、基于AT29C010A的数据存储计、U盘电路等五个由易至难、由简单到复杂的真实电子产品或项目,并细分了相应的工作任务和课时分配.课程全部安排在电子实训室（机房）上课,常规课程的理论和实践课时按1∶3分配,专项实训全部为实践课时.整个课程的教学活动就是通过对真实产品的原理图和PCB进行设计,掌握热转印和雕刻制作方面的知识和技能,如表1.
学生边学边练,理论与实践能够融会贯通,实现“教学做”的一体化.上机练习时间明显增多,学生的基本操作技能得到很快提高,学生的学习兴趣得到极大激发,教学效率显著.引入实际经典产品的设计制作过程,让学生在真实的工作情景和过程中掌握整个产品PCB的设计制作过程,边学边干,边干边学,职业素养和实际工作能力得到提升.这种基于“项目情景,产品导向”的工作过程系统化的教学设计,充分体现了“工学结合”思想,符合学生的认知规律和职业成长规律.
(三)工作过程和学习深度结合的教学设计
职业能力的认知、熟练、提升阶段所对应的基本操作训练、模块范例设计、典型产品设计的教学过程分别实行指导型、自主型、创新型的分层次教学,并相应设计教学目标和标准.
基本操作训练阶段采用指导型层次教学.以传授基础知识为主,针对原理图和PCB板的设计流程和具体操作做基本讲解,全面指导学生完成任务.
模块范例设计阶段,学生已初步具有基本操作能力,则采用自主型层次教学.班级学生以5人左右组成项目小组,组长负责组员的项目组织管理.教师将复杂的实际系统分为不同的模块进行讲解,并安排较为实际和典型的实例,将基本操作融会贯通,也为下个阶段打基础.
典型产品设计阶段采用创新型层次教学,要求学生能够做到把菜单命令与产品完美融合,掌握各类数据报表的生成、热转印法制作的流程以及产品电路板的制作、调试和工艺要求,获得综合利用多种功能完成实际工作的能力.教师的角色更多的是技术主管,简化演示,主要起的是项目的协调和管理作用,学生的角色是“准员工”,要去体会工作环境和工作过程,培养他们的团队协作意识.学生独立完成工作,并引入相关规范标准,比如ISO9000标准、CCEE认证、FDA认证、UL认证等,能够有效地培养学生的规范意识、标准意识和质量意识.
在常规课程和专项实训的过程中以真实产品的电路板设计、生产过程为主线,设计典型的项目和任务,以“项目情景,产品导向”将知识与技能有机融入教学中,进行产品设计和执行任务,学生探索知识,学习设计技能,通过完成一个个电子产品的PCB板的设计,学生能感受到成功的喜悦,学习兴趣得到很大的调动.以“真实产品设计”训练为载体,产品开发、工艺管理、生产运行、质量控制的职业素养得到了提高,学生自主学习的能力、团结协作的能力、创新能力也得到提高.
【参考文献】
［1］杨瑞萍.“教学做一体化”模式应用于“电子线路CAD”教学的探讨［J］.中国电力教育,2011（11）
［2］姜大源.工作过程系统化：中国特色的现代职业教育课程开发［J］.顺德职业技术学院学报,2014（7）
【作者简介】周正杰（1973— ）,男,广西藤县人,工学硕士,广西机电职业技术学院讲师,工程师,研究方向：电气技术,电力系统及自动化.
（责编 丁 梦）
教学改革论文参考资料：
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