时间: 2024-07-04 01:14:56 | 作者: 焊锡原料
——“基于Altium Designer的PCB设计与实践”开放实验课程思政纪实
随着电子技术的持续不断的发展，现代电子科技类产品的体积日趋小型化、微型化，印制电路板（PCB，Printed Circuit Board）也随之一直在升级，成为“电子科技类产品之母”，其应用几乎贯穿于电子产业的所有的领域。Altium Designer作为PCB设计工具之一，是目前电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）行业中使用起来更便捷、操作快捷、人性化界面友好的辅助工具。
“基于Altium Designer的PCB设计与实践”是由实践教学中心（工程坊）面向全校本科生开设的一门16学时的开放实验课程，以设计一个典型的PCB工程为目标，使学生对电路系统模块设计的相关知识有一定了解，并熟练掌握PCB设计工具——Altium Designer的使用方法，深刻理解PCB设计流程及相关制造工艺，通过课程的学习能够熟练完成原理图库文件的建立、原理图绘制、PCB封装库文件的建立、PCB布局布线、设计规则检查和加工文件输出等。
教学团队由实践教学中心（工程坊）实验技术人员组成，团队以“因材施教，因材择学，培养有使命担当的新时代复合型人才”为目标，通过层次化项目任务驱动、科技先驱生平事迹讲述、行业背景知识拓展、劳动教育和艺术美学教育等方式，在工程意识、家国情怀、使命担当、复合能力培养等层面开展了课程思政的探索和实践。
“基于Altium Designer的PCB设计与实践”开放实验课程面向全校本科生开设，课程内容具有较强的操作性和实践性，但报名学习的学生往往基础参差不齐。教学设计中，考虑到不同专业学生在电路基础知识和工程经验方面存在的差异，为更好地调动学生积极性、提高参与度，教学团队打造了层次化递进式的教学项目：针对非电类专业学生，以声光类实践项目为驱动，引导学生了解电子设计流程，注重学生工程意识与创新精神的培养；针对电类专业学生，以智能车类实践项目为驱动，要求学生对知识掌握并熟练运用，注重学生专业技能和工匠精神的培养；针对课堂学习过程中表现优异的学生，鼓励他们自主创新学习，挑战无人机、智能机器人等高阶任务，并指导学生参加各类电子设计竞赛，为学生奠定专业方向研究基础，培育学生突破自我、探索未知、追求卓越、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
因材施教是儒家的教学根本原则，教学团队自觉传承和弘扬这一优秀教育方法的理念，针对不同专业不同基础的学生分别设置基础、进阶和高阶三种不同难度的目标任务，以学生为中心，以层次化、差异化项目为驱动，通过启发式教学，围绕项目主题引入相关知识与技能，引导学生主动学习、自觉实践、积极思考，既满足普通学生的学习需要，也能够让基础较好的学生有提升空间，以此来实现因材施教，促进学生的全面发展。
《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，落实立德树人的根本任务，必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，不可割裂。在课程的绪论部分，教学团队重点介绍了行业背景知识，通过对比几款主流PCB设计工具的优缺点，使学生清醒地认识到我国与其他几个国家在EDA软件方面的技术差距和国产化替代的难度。同时通过讲述中兴、华为等民族企业的技术突围历程，警示学生中国人一定要有自己的EDA设计工具，否则必将受制于人，激发学生科学技术创新的决心；通过讲述国内EDA设计工具创始人的拼搏奋斗史，教育学生要“敢闯会创”，把小我融入大我，将个人发展与国家命运相结合。教学团队通过行业背景回顾和科技先驱生平事迹讲述，在传授知识的同时激发学生家国情怀，牢记科技报国的使命担当。
我国现行的教育体制，使得通过高考进入大学的大学生动手实践能力相对薄弱。因此，处于学校和社会过渡阶段的大学就承担了培育学生实践能力的重要任务。为引导学生在项目实践中充分锻炼动手能力，教学团队依托实践教学中心（工程坊）综合实践教学平台，探索打造电子全流程综合项目实践课程教学体系。以“基于Altium Designer的PCB设计与实践”课程为基础，通过学习“PCB快速制板”“电子科技类产品装调”等硬件课程以及“基于STM32的嵌入式设计”等软件课程，在设计、加工、焊接装调等实践动手环节体会劳动之美。如在焊接的过程中，小到表贴阻容，大到QFP48封装的主控芯片，都需要同学们独立完成，项目的实现依赖于每一个细小的劳动成果，教学团队帮助同学们在劳动实践中增强本领，通过劳动了解产业高质量发展、工艺创新，学会创造性地处理问题，体会大国工匠精神。
在“基于Altium Designer的PCB设计与实践”课程开设过程中，教学团队打破陈旧的教学内容，允许学生通过你自己的能力和兴趣针对PCB板框进行自由设计，或通过3D打印，为装调后的板卡DIY工装外壳。教学团队在教学过程中，引导学生从工业设计的方面出发，思考怎么样满足使用者和生产者双方的利益而对产品的外形、功能和使用价值进行优选与协调，使学生充分融汇机、电、艺三方面专业相关知识，在技能传授的同时，培育学生正确的审美观和感受美、鉴赏美、表现美、创造美的能力，推动学生理论知识学习、操作技能训练和审美艺术培养的全面提升，实现工程与艺术的结合，建设三位一体、学科交叉、复合型人才培养的新模式。
在“基于Altium Designer的PCB设计与实践”开放实验的建设与讲授过程中，教学团队时刻秉承“守好一段渠，种好责任田，使各类课程与思政课程同向同行”的精神，以学生为中心，因材施教，打造层次递进的知识体系；以塑造正确世界观、人生观、价值观为导向，立德树人，激发学生科技报国的家国情怀；以全流程教学平台为依托，进行劳动教育和美学教育，鼓励学生因材择学，丰富学识，将课程思政贯彻理论与实践全过程，为培养新时代高素质复合型人才不懈努力。
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