教學(xué)設(shè)計方案pcb的設(shè)計

1、2012 年全國中等職業(yè)學(xué)校“創(chuàng)新杯”教師教學(xué)設(shè)計和說課大賽電工類教學(xué)設(shè)計1授課教師林菁菁課題內(nèi)容PCB 的設(shè)計-枕手控板 PCB 的設(shè)計授課時間2012 年 5 月專業(yè)班級2010 級技術(shù)專業(yè)（1）班授課高等教育線路計算機輔助設(shè)計（protel 2004）課時4授課類型實訓(xùn)課學(xué)生數(shù)30分析1、PCB 的設(shè)計選自 線路計算機輔助設(shè)計（protel 2004）第8 章的內(nèi)容。Protel 2004 最強大的功能體現(xiàn)在印制電路板的設(shè)計上，印制電路板設(shè)計的質(zhì)量直接影響著 的性能。所以PCB 的設(shè)計在 Protel 的教學(xué)中起到舉足輕重的作用。2、在此基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)過程的對接，結(jié)合了當(dāng)?shù)?/p>

2、發(fā)展迅速的 器產(chǎn)業(yè)，以“按摩枕手控板 PCB 的設(shè)計”為本課主要內(nèi)容，提高學(xué)生整體把握 PCB 的設(shè)計過程， 從而使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膷徫宦殬I(yè)意識。3、本次設(shè)計任務(wù)是“枕手控板制作項目（任務(wù)一：繪制原理圖；任務(wù)二：確定元件封裝； 任務(wù)三：PCB 的設(shè)計；任務(wù)四：電路板的制作。）”的第三個任務(wù)，也是這次制作項目中的重要內(nèi)容。學(xué)情分析1、授課對象為 技術(shù)專業(yè)二年級的學(xué)生。學(xué)生已學(xué)習(xí)了 技術(shù)基礎(chǔ)與技能等課程， 動手能力較強、有一定的計算機基礎(chǔ)知識，思維敏銳，喜愛小組競賽等活動形式。2、學(xué)生已經(jīng)較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了 protel2004 中 PCB 的設(shè)計的相關(guān)基礎(chǔ)知識，但還缺乏將已學(xué)知識綜合的運用在完整的設(shè)計

3、項目的能力。3、我市是器具生產(chǎn)出口基地，近幾年， 器 知名度不斷提升，在國內(nèi)外市場的占有率越來越高。而 器生產(chǎn)企業(yè)需要大批量具有一定 線路設(shè)計基礎(chǔ)的操作工人。此次設(shè)計項目，為即將步入工作崗位的學(xué)生和 器企業(yè)提供了一個鏈接平臺。教學(xué)目標(biāo)1、 專業(yè)能力目標(biāo)（1） 了解器手控板設(shè)計與制作的過程。（2） 了解特殊元器件的布局、散熱、安裝等設(shè)計時應(yīng)注意的問題。（3） 具有利用計算機熟練繪制印刷電路板圖的能力。2、能力目標(biāo)（1） 培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。（2） 培養(yǎng)學(xué)生收集，正確評價的能力。（3） 培養(yǎng)學(xué)生具有良好地職業(yè)道德和創(chuàng)新精神，及展示技能的能力。3、能力目標(biāo)（1） 培養(yǎng)學(xué)生及團隊協(xié)作的能力。（2） 培

4、養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。（3） 培養(yǎng)學(xué)生對質(zhì)量、成本及安全的意識。教學(xué)重點1、掌握 PCB 圖的結(jié)構(gòu)和 PCB 圖設(shè)計應(yīng)遵循的原則。2、通過實踐操作，能基本掌握線路 PCB 的設(shè)計流程。教學(xué)難點1、PCB 設(shè)計布局和布線。2、PCB 設(shè)計中的布線規(guī)則（原則、導(dǎo)線精簡原則、電磁原則、原則等）。2教學(xué)本著“教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接”、 “以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的基本原則，采用任務(wù)教學(xué)法、協(xié)作探究法、演示教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。學(xué)習(xí)為了更好實現(xiàn)“五個對接”的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生能夠在做中學(xué)，把理論與實踐相結(jié)合， 采用小組合作的學(xué)習(xí)方式，實現(xiàn)學(xué)生間的優(yōu)勢互補。教具準(zhǔn)備多媒體課件，枕手控板外殼、元器件，游標(biāo)

5、卡尺教學(xué)過程環(huán)節(jié)時長教學(xué)程序及設(shè)計教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課前準(zhǔn)備根據(jù)學(xué)生間的差異，指導(dǎo)學(xué)生分組（以 3 個同學(xué)為一組），以便實現(xiàn)學(xué)生間的優(yōu)勢互補。1、指導(dǎo)學(xué)生分組。2、引導(dǎo)學(xué)生收集資料。1 、小組活動，收集信息。2 、細(xì)化分工，形成資料。1、模擬設(shè)計團隊， 鍛煉學(xué)生的團隊意識；培養(yǎng)收集資料，實現(xiàn)學(xué)生主體能力。2、考慮學(xué)生個體差異，以弱。安全檢查5分鐘學(xué)生重溫實訓(xùn)安全操作規(guī)范。強調(diào)安全操 作 規(guī)范。重溫學(xué)習(xí)安全操作規(guī)范。反復(fù)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生養(yǎng)成安全操作的習(xí)慣。引入任務(wù)15 分鐘一、情景設(shè)置模擬情景：某 器生產(chǎn)企業(yè)近期欲推出新款按摩枕，其中手控板 PCB 的設(shè)計交予本班同學(xué)組成的設(shè)計團隊。（用實物、

6、 、圖片等創(chuàng)設(shè)出工廠化的教學(xué)環(huán)境）已有 的 ，并提醒學(xué)生注意已有的產(chǎn)品與本次設(shè)計的區(qū)別，并提出這樣幾個問題：1、手控板的外形是什么樣的？2、具體包含幾個按鈕？各有什么功能？3、與這些按鈕相對應(yīng)的元件是什么？以便學(xué)生在借鑒已有的基礎(chǔ)上提出新的設(shè)想。說明：創(chuàng)設(shè)工廠化 的 環(huán)境，提出工 作 任務(wù)。告訴學(xué)生掌握印制電路板設(shè)計技術(shù)在就業(yè)中的優(yōu)勢，使學(xué)生更加重視本節(jié)課 的 學(xué)習(xí)。觀察演示， 回答問題， 思考任務(wù)。用實物、 、圖片 學(xué)生對手控板 PCB 的好奇，激發(fā) ，使學(xué)生愿意積極參與到下一步的學(xué)習(xí)當(dāng)中。3合作探究45分鐘二、示范項目制作流程利用多媒體課件演示出 PCB 設(shè)計的疊圖效果，根據(jù)疊圖效果設(shè)定出

7、制作流程：PCB 設(shè)計前期準(zhǔn)備規(guī)劃電路板網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入元器件的布局和調(diào)整PCB 布線三、分步講解各個步驟1、PCB 設(shè)計前期準(zhǔn)備 注意點：（1） 調(diào)用原理圖及元件封裝庫。（2） 在 protel 2004 中項目文件的管理。2、規(guī)劃電路板（1） 根據(jù)原理圖及手控板外殼圖紙，確定電路板的。（2） 預(yù)留出螺絲孔的位置。該電路板利用向?qū)?新建 PCB 文件和規(guī)劃矩形電路板，在產(chǎn)生的矩形電路板基礎(chǔ)上手工修改， 添加螺絲孔位置。注意點：電路板 需與外殼內(nèi)邊框 一致。注意預(yù)留螺絲孔的孔徑及坐標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生制 定 出PCB 的設(shè)計流程。通過提問學(xué)生，歸納總結(jié)出設(shè) 計 流程。請同學(xué)打開 任 務(wù)-枕手控板SCH

8、文件。設(shè)問，讓學(xué)生回顧知識點。強調(diào)注意點。開動腦筋，學(xué)過的知識，思考 并回答PCB 設(shè)計的基本流程。操作，思考，做好前期準(zhǔn)備?；卮饐栴}， 回顧知識操作，提出采用何種 添加螺絲孔等問題。因為學(xué)生是首次較完整的設(shè)計 PCB， 在制定流 會遇到順序顛倒、步驟遺漏等問題，用多媒體演示出 PCB 設(shè)計疊圖效果，以便于學(xué)生有直觀的印象，除此之外教師要鼓勵學(xué)生大膽提出設(shè)想，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而達(dá)到情感目標(biāo)。任務(wù)一及任務(wù)二已經(jīng)完成了原理圖及元件封裝庫的繪制，在本課-任務(wù)三中要完成調(diào)用的操作。提出幾個注意點，以便學(xué)生正確操作。規(guī)劃電路板部分與企業(yè)實際生產(chǎn)接軌 一定難度。每組學(xué)生有一套手控板外殼

9、和圖紙， 及一把游標(biāo)卡尺， 必要時可用游標(biāo)卡尺測量元件 ， 為后期元件布局做好準(zhǔn)備。明確關(guān)鍵點， 引起學(xué)生重視。24343、網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入在原理圖編輯器中利用系統(tǒng)提供的同步功能， 更新 PCB 編輯器的封裝和網(wǎng)絡(luò)。注意點：如果在檢查執(zhí)行更新過 出現(xiàn)錯誤標(biāo)志，說明 PCB 編輯器在當(dāng)前的 PCB 封裝元件庫中找不到該元件的管腳封裝或封裝有錯，應(yīng)該分析該元件錯誤 ，并回到原理圖中修改，直到錯誤排除，否則該封裝元件或網(wǎng)絡(luò)連接無法載入 PCB 文件中。多媒體展示出 過布局處理的 PCB 的 3D 效果， 學(xué)生的疑問：這張圖紙的布局合理嗎？4、元器件的布局和調(diào)整（1）要避免的幾種情況：元件不能重疊功率

10、較大的元件不能靠的太近在有限的空間了，元件要均勻分布，不能擠在一起以便或者一角上。把網(wǎng)比喻成跨越在原理圖和 PCB 板之間的橋梁，通過形象比喻，讓學(xué)生感知網(wǎng)。提問：這張圖紙的布局合理嗎？講解元件布局的重要性。多媒體演示出元件布局的常見錯誤， 引起學(xué)生的注意。感知網(wǎng)絡(luò)， 提出問題。各小組提出各自的看法。學(xué)生組內(nèi)歸納、總結(jié)。讓學(xué)生感知網(wǎng)絡(luò)表，學(xué)生在操作過常會出現(xiàn)無法編譯等錯誤，教師提出注意點，以便學(xué)生在后期操作中避免類似的錯誤。通過這個問題引出本課的重難點：元件布局及 PCB 布線。重、難點的 非常有必要。這些注意點往往也是學(xué)生比較迷茫、容易犯錯誤的地方。35除此之外，元件布局要兼顧到布線的需要及

11、外殼的限制。將電路圖上的所有元件的部署在有限面積的 PCB 上：確定有定位要求的元件位置臥式雙聯(lián)六腳撥動開關(guān)、發(fā)光二極管、100K 電位器必需被部署在指定的位置上。無特殊定位要求的元件必需同時考慮到率和電氣機能的最優(yōu)化，以及今后的制作工藝和造價等。5、PCB 布線（1）導(dǎo)線寬度導(dǎo)線寬度 到電路板的可靠度和布線難度。導(dǎo)線寬度太窄，一方面銅箔導(dǎo)線在焊接及長期使用過 容易脫落、斷裂，特別對于高壓、大電流導(dǎo)線，如電源、接地線太窄，可能造成銅箔導(dǎo)線電流過大而燒毀電路板等后果；另一方面，導(dǎo)線太窄也造成電路板廠家制作 ，成本提高。但導(dǎo)線寬度也不是越寬越好，導(dǎo)線越寬，自動布線時走線越困難， 率低。注意點：根據(jù)

12、手控板的實際情況，合理設(shè)置手動布線時的導(dǎo)線寬度。建議寬度為：電源線 100mil， 其他信號線 50mil，爬電距離 80 mil。（2） 布線層面本次訓(xùn)練中由于元件較少，電路板面積較大， 為降低成本，設(shè)置為單面板。動畫演示出三類常見的錯誤，與正確的圖片進(jìn)行對比， 學(xué)生的注意。讓學(xué)生參照手控板外殼，確定出有定位要求的元件。講解導(dǎo)線寬度、布線層面的作業(yè)。動畫演示學(xué)生在操作過程的三種常見錯誤，配合講解。學(xué)生觀察手控板外殼。歸納、總結(jié)。動畫， 通過對比， 引起 學(xué)生重視。與企業(yè)實際生產(chǎn)接軌，讓學(xué)生明確元件布局的重要性。明確布線設(shè)計過程是整個 PCB 板設(shè)計過 技巧性最強，工作量最大， 最體現(xiàn)設(shè)計水平

13、的步驟。這個模塊綜合多個知識點，對學(xué)生的設(shè)計能力提出了高一層次的要求。用直觀性較強的動畫演示，來增強學(xué)生對這個知識點的印象，避免在后續(xù)的實踐操作中出現(xiàn)類似的錯誤。正確錯誤36動手實踐60分鐘學(xué)生采用小組合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行設(shè)計，小組內(nèi)三位同學(xué)的分工不同，同學(xué) A-統(tǒng)籌，同學(xué) B-元件布局，同學(xué) C-布線。學(xué)生在小組內(nèi)共同完成：PCB 設(shè)計前期準(zhǔn)備規(guī)劃電路板元件及網(wǎng)絡(luò)載入元件布局調(diào)整PCB 布線。對各組遇到的不同問題，個別輔導(dǎo)， 對普遍提出 的 問題，集中講解。學(xué)生以小組為 完成設(shè)計任務(wù)。以小組合作學(xué)習(xí)的方式培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力及集體意識。展示成果匯報交流45分鐘1、選出 3 個較為典型的小組，

14、由組長向全班同學(xué)介紹本組設(shè)計的 器手控板 PCB 圖，說明設(shè)計過程中 PCB 板 、元器件表達(dá)方案導(dǎo)線寬度等是如何選擇的，遇到過什么問題，這些問題又是如何解決的。2、同學(xué)提出問題，讓項目組長解釋其方案的優(yōu)缺點。3、通過互評進(jìn)一步修改各自的 PCB 圖，評選出合格。4、在學(xué)生提出的見解和意見后，教師綜合評價各小組的。評分標(biāo)準(zhǔn)見附錄 1引導(dǎo)學(xué)生展 示 作品，在學(xué)生自評、互評后， 綜合評價各小組的。學(xué)生展示各自的作品，吸收老師和同學(xué)提出的意見和建議， 達(dá)到提升知識和技能的目的。1、學(xué)生互評有利于發(fā)現(xiàn)各自的優(yōu)缺點，使其完善的 。2、教師總評對學(xué)生的思想認(rèn)識和能力提升很有幫助。另外，教師激勵性的語言也會

15、讓學(xué)生產(chǎn)生自豪感和集體榮譽感。3、培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)、歸納的能力。作業(yè)布置10分鐘作業(yè)：印制電路板制作，編定制作流程， 為下一節(jié)課“任務(wù) 4電路板的制作”做好準(zhǔn)備。布 置 作業(yè)，并提出 視頻時的注意事項。通過 教室系統(tǒng)接收作業(yè)。作業(yè)的布置充分考慮到學(xué)生 學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。7板書設(shè)計枕手控板PCB的設(shè)計設(shè)計步驟布局注意點：各元件不能重疊，功率較大元件的位置不能靠的太近，盡量PCB設(shè)計前期準(zhǔn)備使飛線不要交叉，飛線長度較短；電路板中元件盡量均勻分布，不要全部擠到一角或一邊，以便于和原理圖對照分析，方便安裝、規(guī)劃電路板維修、調(diào)試等。網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入布線原則： 原則元器件的布局和調(diào)整安全間距原則流原則PCB布線導(dǎo)線精簡原則電磁原則組裝方便、規(guī)范原則教學(xué)反思1、采用任務(wù)教學(xué)法可以幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。2、教學(xué)活動以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力。3、教師要密切注意學(xué)生的操作，不能只注重學(xué)生對任務(wù)完成的結(jié)果，更要適時對學(xué)生進(jìn)行點撥。4、由于采用小組合作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)能力和自控能力比較差的學(xué)生，容易產(chǎn)生依賴思想，教師要特別關(guān)注這部分學(xué)生。附錄 1：PCB 的設(shè)計-枕手控板的設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)8序號評分點分值得分條件判分要求1定義 PCB 形狀與15PCB 形狀與符合手控板外殼的要