教学设计方案pcb的设计

1、2012 年全国中等职业学校“创新杯”教师教学设计和说课大赛电工类教学设计1授课教师林菁菁课题内容PCB 的设计-枕手控板 PCB 的设计授课时间2012 年 5 月专业班级2010 级技术专业（1）班授课高等教育线路计算机辅助设计（protel 2004）课时4授课类型实训课学生数30分析1、PCB 的设计选自 线路计算机辅助设计（protel 2004）第8 章的内容。Protel 2004 最强大的功能体现在印制电路板的设计上，印制电路板设计的质量直接影响着 的性能。所以PCB 的设计在 Protel 的教学中起到举足轻重的作用。2、在此基础上，为实现教学内容与生产过程的对接，结合了当地

2、发展迅速的 器产业，以“按摩枕手控板 PCB 的设计”为本课主要内容，提高学生整体把握 PCB 的设计过程， 从而使学生形成严谨的岗位职业意识。3、本次设计任务是“枕手控板制作项目（任务一：绘制原理图；任务二：确定元件封装； 任务三：PCB 的设计；任务四：电路板的制作。）”的第三个任务，也是这次制作项目中的重要内容。学情分析1、授课对象为 技术专业二年级的学生。学生已学习了 技术基础与技能等课程， 动手能力较强、有一定的计算机基础知识，思维敏锐，喜爱小组竞赛等活动形式。2、学生已经较系统的学习了 protel2004 中 PCB 的设计的相关基础知识，但还缺乏将已学知识综合的运用在完整的设计

3、项目的能力。3、我市是器具生产出口基地，近几年， 器 知名度不断提升，在国内外市场的占有率越来越高。而 器生产企业需要大批量具有一定 线路设计基础的操作工人。此次设计项目，为即将步入工作岗位的学生和 器企业提供了一个链接平台。教学目标1、 专业能力目标（1） 了解器手控板设计与制作的过程。（2） 了解特殊元器件的布局、散热、安装等设计时应注意的问题。（3） 具有利用计算机熟练绘制印刷电路板图的能力。2、能力目标（1） 培养学生的自学能力。（2） 培养学生收集，正确评价的能力。（3） 培养学生具有良好地职业道德和创新精神，及展示技能的能力。3、能力目标（1） 培养学生及团队协作的能力。（2） 培

4、养学生分析问题、解决问题的能力。（3） 培养学生对质量、成本及安全的意识。教学重点1、掌握 PCB 图的结构和 PCB 图设计应遵循的原则。2、通过实践操作，能基本掌握线路 PCB 的设计流程。教学难点1、PCB 设计布局和布线。2、PCB 设计中的布线规则（原则、导线精简原则、电磁原则、原则等）。2教学本着“教学过程与生产过程对接”、 “以学生为主体，教师为主导”的基本原则，采用任务教学法、协作探究法、演示教学法进行教学。学习为了更好实现“五个对接”的教学目标，学生能够在做中学，把理论与实践相结合， 采用小组合作的学习方式，实现学生间的优势互补。教具准备多媒体课件，枕手控板外壳、元器件，游标

5、卡尺教学过程环节时长教学程序及设计教师活动学生活动设计意图课前准备根据学生间的差异，指导学生分组（以 3 个同学为一组），以便实现学生间的优势互补。1、指导学生分组。2、引导学生收集资料。1 、小组活动，收集信息。2 、细化分工，形成资料。1、模拟设计团队， 锻炼学生的团队意识；培养收集资料，实现学生主体能力。2、考虑学生个体差异，以弱。安全检查5分钟学生重温实训安全操作规范。强调安全操 作 规范。重温学习安全操作规范。反复学习，让学生养成安全操作的习惯。引入任务15 分钟一、情景设置模拟情景：某 器生产企业近期欲推出新款按摩枕，其中手控板 PCB 的设计交予本班同学组成的设计团队。（用实物、

6、 、图片等创设出工厂化的教学环境）已有 的 ，并提醒学生注意已有的产品与本次设计的区别，并提出这样几个问题：1、手控板的外形是什么样的？2、具体包含几个按钮？各有什么功能？3、与这些按钮相对应的元件是什么？以便学生在借鉴已有的基础上提出新的设想。说明：创设工厂化 的 环境，提出工 作 任务。告诉学生掌握印制电路板设计技术在就业中的优势，使学生更加重视本节课 的 学习。观察演示， 回答问题， 思考任务。用实物、 、图片 学生对手控板 PCB 的好奇，激发 ，使学生愿意积极参与到下一步的学习当中。3合作探究45分钟二、示范项目制作流程利用多媒体课件演示出 PCB 设计的叠图效果，根据叠图效果设定出

7、制作流程：PCB 设计前期准备规划电路板网络和元件的装入元器件的布局和调整PCB 布线三、分步讲解各个步骤1、PCB 设计前期准备 注意点：（1） 调用原理图及元件封装库。（2） 在 protel 2004 中项目文件的管理。2、规划电路板（1） 根据原理图及手控板外壳图纸，确定电路板的。（2） 预留出螺丝孔的位置。该电路板利用向导 新建 PCB 文件和规划矩形电路板，在产生的矩形电路板基础上手工修改， 添加螺丝孔位置。注意点：电路板 需与外壳内边框 一致。注意预留螺丝孔的孔径及坐标。引导学生制 定 出PCB 的设计流程。通过提问学生，归纳总结出设 计 流程。请同学打开 任 务-枕手控板SCH

8、文件。设问，让学生回顾知识点。强调注意点。开动脑筋，学过的知识，思考 并回答PCB 设计的基本流程。操作，思考，做好前期准备。回答问题， 回顾知识操作，提出采用何种 添加螺丝孔等问题。因为学生是首次较完整的设计 PCB， 在制定流 会遇到顺序颠倒、步骤遗漏等问题，用多媒体演示出 PCB 设计叠图效果，以便于学生有直观的印象，除此之外教师要鼓励学生大胆提出设想，培养学生分析问题、解决问题的能力，从而达到情感目标。任务一及任务二已经完成了原理图及元件封装库的绘制，在本课-任务三中要完成调用的操作。提出几个注意点，以便学生正确操作。规划电路板部分与企业实际生产接轨 一定难度。每组学生有一套手控板外壳

9、和图纸， 及一把游标卡尺， 必要时可用游标卡尺测量元件 ， 为后期元件布局做好准备。明确关键点， 引起学生重视。24343、网络和元件的装入在原理图编辑器中利用系统提供的同步功能， 更新 PCB 编辑器的封装和网络。注意点：如果在检查执行更新过 出现错误标志，说明 PCB 编辑器在当前的 PCB 封装元件库中找不到该元件的管脚封装或封装有错，应该分析该元件错误 ，并回到原理图中修改，直到错误排除，否则该封装元件或网络连接无法载入 PCB 文件中。多媒体展示出 过布局处理的 PCB 的 3D 效果， 学生的疑问：这张图纸的布局合理吗？4、元器件的布局和调整（1）要避免的几种情况：元件不能重叠功率

10、较大的元件不能靠的太近在有限的空间了，元件要均匀分布，不能挤在一起以便或者一角上。把网比喻成跨越在原理图和 PCB 板之间的桥梁，通过形象比喻，让学生感知网。提问：这张图纸的布局合理吗？讲解元件布局的重要性。多媒体演示出元件布局的常见错误， 引起学生的注意。感知网络， 提出问题。各小组提出各自的看法。学生组内归纳、总结。让学生感知网络表，学生在操作过常会出现无法编译等错误，教师提出注意点，以便学生在后期操作中避免类似的错误。通过这个问题引出本课的重难点：元件布局及 PCB 布线。重、难点的 非常有必要。这些注意点往往也是学生比较迷茫、容易犯错误的地方。35除此之外，元件布局要兼顾到布线的需要及

11、外壳的限制。将电路图上的所有元件的部署在有限面积的 PCB 上：确定有定位要求的元件位置卧式双联六脚拨动开关、发光二极管、100K 电位器必需被部署在指定的位置上。无特殊定位要求的元件必需同时考虑到率和电气机能的最优化，以及今后的制作工艺和造价等。5、PCB 布线（1）导线宽度导线宽度 到电路板的可靠度和布线难度。导线宽度太窄，一方面铜箔导线在焊接及长期使用过 容易脱落、断裂，特别对于高压、大电流导线，如电源、接地线太窄，可能造成铜箔导线电流过大而烧毁电路板等后果；另一方面，导线太窄也造成电路板厂家制作 ，成本提高。但导线宽度也不是越宽越好，导线越宽，自动布线时走线越困难， 率低。注意点：根据

12、手控板的实际情况，合理设置手动布线时的导线宽度。建议宽度为：电源线 100mil， 其他信号线 50mil，爬电距离 80 mil。（2） 布线层面本次训练中由于元件较少，电路板面积较大， 为降低成本，设置为单面板。动画演示出三类常见的错误，与正确的图片进行对比， 学生的注意。让学生参照手控板外壳，确定出有定位要求的元件。讲解导线宽度、布线层面的作业。动画演示学生在操作过程的三种常见错误，配合讲解。学生观察手控板外壳。归纳、总结。动画， 通过对比， 引起 学生重视。与企业实际生产接轨，让学生明确元件布局的重要性。明确布线设计过程是整个 PCB 板设计过 技巧性最强，工作量最大， 最体现设计水平

13、的步骤。这个模块综合多个知识点，对学生的设计能力提出了高一层次的要求。用直观性较强的动画演示，来增强学生对这个知识点的印象，避免在后续的实践操作中出现类似的错误。正确错误36动手实践60分钟学生采用小组合作学习的方式进行设计，小组内三位同学的分工不同，同学 A-统筹，同学 B-元件布局，同学 C-布线。学生在小组内共同完成：PCB 设计前期准备规划电路板元件及网络载入元件布局调整PCB 布线。对各组遇到的不同问题，个别辅导， 对普遍提出 的 问题，集中讲解。学生以小组为 完成设计任务。以小组合作学习的方式培养学生的团队协作能力及集体意识。展示成果汇报交流45分钟1、选出 3 个较为典型的小组，

14、由组长向全班同学介绍本组设计的 器手控板 PCB 图，说明设计过程中 PCB 板 、元器件表达方案导线宽度等是如何选择的，遇到过什么问题，这些问题又是如何解决的。2、同学提出问题，让项目组长解释其方案的优缺点。3、通过互评进一步修改各自的 PCB 图，评选出合格。4、在学生提出的见解和意见后，教师综合评价各小组的。评分标准见附录 1引导学生展 示 作品，在学生自评、互评后， 综合评价各小组的。学生展示各自的作品，吸收老师和同学提出的意见和建议， 达到提升知识和技能的目的。1、学生互评有利于发现各自的优缺点，使其完善的 。2、教师总评对学生的思想认识和能力提升很有帮助。另外，教师激励性的语言也会

15、让学生产生自豪感和集体荣誉感。3、培养学生总结、归纳的能力。作业布置10分钟作业：印制电路板制作，编定制作流程， 为下一节课“任务 4电路板的制作”做好准备。布 置 作业，并提出 视频时的注意事项。通过 教室系统接收作业。作业的布置充分考虑到学生 学习能力的培养。7板书设计枕手控板PCB的设计设计步骤布局注意点：各元件不能重叠，功率较大元件的位置不能靠的太近，尽量PCB设计前期准备使飞线不要交叉，飞线长度较短；电路板中元件尽量均匀分布，不要全部挤到一角或一边，以便于和原理图对照分析，方便安装、规划电路板维修、调试等。网络和元件的装入布线原则： 原则元器件的布局和调整安全间距原则流原则PCB布线导线精简原则电磁原则组装方便、规范原则教学反思1、采用任务教学法可以帮助学生明确学习目标。2、教学活动以学生为主体，培养学生学习、分析问题、解决问题的能力。3、教师要密切注意学生的操作，不能只注重学生对任务完成的结果，更要适时对学生进行点拨。4、由于采用小组合作学习，学习能力和自控能力比较差的学生，容易产生依赖思想，教师要特别关注这部分学生。附录 1：PCB 的设计-枕手控板的设计评分标准8序号评分点分值得分条件判分要求1定义 PCB 形状与15PCB 形状与符合手控板外壳的要