教學(xué)設(shè)計(jì)方案pcb的設(shè)計(jì)

1、2012 年全國(guó)中等職業(yè)學(xué)?！皠?chuàng)新杯”教師教學(xué)設(shè)計(jì)和說(shuō)課大賽電工類(lèi)教學(xué)設(shè)計(jì)1授課教師林菁菁課題內(nèi)容PCB 的設(shè)計(jì)-枕手控板 PCB 的設(shè)計(jì)授課時(shí)間2012 年 5 月專(zhuān)業(yè)班級(jí)2010 級(jí)技術(shù)專(zhuān)業(yè)（1）班授課高等教育線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（protel 2004）課時(shí)4授課類(lèi)型實(shí)訓(xùn)課學(xué)生數(shù)30分析1、PCB 的設(shè)計(jì)選自 線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（protel 2004）第8 章的內(nèi)容。Protel 2004 最強(qiáng)大的功能體現(xiàn)在印制電路板的設(shè)計(jì)上，印制電路板設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響著 的性能。所以PCB 的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)過(guò)程的對(duì)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(jì)”為本課主要內(nèi)容，提高學(xué)生整體把握 PCB 的設(shè)計(jì)過(guò)程， 從而使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膷徫宦殬I(yè)意識(shí)。3、本次設(shè)計(jì)任務(wù)是“枕手控板制作項(xiàng)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(jì)；任務(wù)四：電路板的制作。）”的第三個(gè)任務(wù)，也是這次制作項(xiàng)目中的重要內(nèi)容。學(xué)情分析1、授課對(duì)象為 技術(shù)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)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(dòng)手能力較強(qiáng)、有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，思維敏銳，喜愛(ài)小組競(jìng)賽等活動(dòng)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(jì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，但還缺乏將已學(xué)知識(shí)綜合的運(yùn)用在完整的設(shè)計(jì)

3、項(xiàng)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(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的占有率越來(lái)越高。而 器生產(chǎn)企業(yè)需要大批量具有一定 線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的操作工人。此次設(shè)計(jì)項(xiàng)目，為即將步入工作崗位的學(xué)生和 器企業(yè)提供了一個(gè)鏈接平臺(tái)。教學(xué)目標(biāo)1、 專(zhuān)業(yè)能力目標(biāo)（1） 了解器手控板設(shè)計(jì)與制作的過(guò)程。（2） 了解特殊元器件的布局、散熱、安裝等設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。（3） 具有利用計(jì)算機(jī)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(píng)價(jià)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(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。（2） 培

4、養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（3） 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)質(zhì)量、成本及安全的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)1、掌握 PCB 圖的結(jié)構(gòu)和 PCB 圖設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。2、通過(guò)實(shí)踐操作，能基本掌握線路 PCB 的設(shè)計(jì)流程。教學(xué)難點(diǎn)1、PCB 設(shè)計(jì)布局和布線。2、PCB 設(shè)計(jì)中的布線規(guī)則（原則、導(dǎo)線精簡(jiǎn)原則、電磁原則、原則等）。2教學(xué)本著“教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程對(duì)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(shí)現(xiàn)“五個(gè)對(duì)接”的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生能夠在做中學(xué)，把理論與實(shí)踐相結(jié)合， 采用小組合作的學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。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(guò)程環(huán)節(jié)時(shí)長(zhǎng)教學(xué)程序及設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)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(gè)同學(xué)為一組），以便實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。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(dòng)，收集信息。2 、細(xì)化分工，形成資料。1、模擬設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)， 鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)；培養(yǎng)收集資料，實(shí)現(xiàn)學(xué)生主體能力。2、考慮學(xué)生個(gè)體差異，以弱。安全檢查5分鐘學(xué)生重溫實(shí)訓(xùn)安全操作規(guī)范。強(qiáng)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(jì)交予本班同學(xué)組成的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。（用實(shí)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(jì)的區(qū)別，并提出這樣幾個(gè)問(wèn)題：1、手控板的外形是什么樣的？2、具體包含幾個(gè)按鈕？各有什么功能？3、與這些按鈕相對(duì)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(shuō)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(jì)技術(shù)在就業(yè)中的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生更加重視本節(jié)課 的 學(xué)習(xí)。觀察演示， 回答問(wèn)題， 思考任務(wù)。用實(shí)物、 、圖片 學(xué)生對(duì)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(xiàng)目制作流程利用多媒體課件演示出 PCB 設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)步驟1、PCB 設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備 注意點(diǎn)：（1） 調(diào)用原理圖及元件封裝庫(kù)。（2） 在 protel 2004 中項(xiàng)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(diǎn)：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(jì)流程。通過(guò)提問(wèn)學(xué)生，歸納總結(jié)出設(shè) 計(jì) 流程。請(qǐng)同學(xué)打開(kāi) 任 務(wù)-枕手控板SCH

8、文件。設(shè)問(wèn)，讓學(xué)生回顧知識(shí)點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)注意點(diǎn)。開(kāi)動(dòng)腦筋，學(xué)過(guò)的知識(shí)，思考 并回答PCB 設(shè)計(jì)的基本流程。操作，思考，做好前期準(zhǔn)備?；卮饐?wèn)題， 回顧知識(shí)操作，提出采用何種 添加螺絲孔等問(wèn)題。因?yàn)閷W(xué)生是首次較完整的設(shè)計(jì) PCB， 在制定流 會(huì)遇到順序顛倒、步驟遺漏等問(wèn)題，用多媒體演示出 PCB 設(shè)計(jì)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(lì)學(xué)生大膽提出設(shè)想，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)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(kù)的繪制，在本課-任務(wù)三中要完成調(diào)用的操作。提出幾個(gè)注意點(diǎn)，以便學(xué)生正確操作。規(guī)劃電路板部分與企業(yè)實(shí)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(shí)可用游標(biāo)卡尺測(cè)量元件 ， 為后期元件布局做好準(zhǔn)備。明確關(guān)鍵點(diǎn)， 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(diǎn)：如果在檢查執(zhí)行更新過(guò) 出現(xiàn)錯(cuò)誤標(biāo)志，說(shuō)明 PCB 編輯器在當(dāng)前的 PCB 封裝元件庫(kù)中找不到該元件的管腳封裝或封裝有錯(cuò)，應(yīng)該分析該元件錯(cuò)誤 ，并回到原理圖中修改，直到錯(cuò)誤排除，否則該封裝元件或網(wǎng)絡(luò)連接無(wú)法載入 PCB 文件中。多媒體展示出 過(guò)布局處理的 PCB 的 3D 效果， 學(xué)生的疑問(wèn)：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(guò)形象比喻，讓學(xué)生感知網(wǎng)。提問(wèn)：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(jiàn)錯(cuò)誤， 引起學(xué)生的注意。感知網(wǎng)絡(luò)， 提出問(wèn)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(guò)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法編譯等錯(cuò)誤，教師提出注意點(diǎn)，以便學(xué)生在后期操作中避免類(lèi)似的錯(cuò)誤。通過(guò)這個(gè)問(wèn)題引出本課的重難點(diǎn)：元件布局及 PCB 布線。重、難點(diǎn)的 非常有必要。這些注意點(diǎn)往往也是學(xué)生比較迷茫、容易犯錯(cuò)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(dòng)開(kāi)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(wú)特殊定位要求的元件必需同時(shí)考慮到率和電氣機(jī)能的最優(yōu)化，以及今后的制作工藝和造價(jià)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(zhǎng)期使用過(guò) 容易脫落、斷裂，特別對(duì)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(guò)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(dòng)布線時(shí)走線越困難， 率低。注意點(diǎn)：根據(jù)

12、手控板的實(shí)際情況，合理設(shè)置手動(dòng)布線時(shí)的導(dǎo)線寬度。建議寬度為：電源線 100mil， 其他信號(hào)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(dòng)畫(huà)演示出三類(lèi)常見(jiàn)的錯(cuò)誤，與正確的圖片進(jìn)行對(duì)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(dòng)畫(huà)演示學(xué)生在操作過(guò)程的三種常見(jiàn)錯(cuò)誤，配合講解。學(xué)生觀察手控板外殼。歸納、總結(jié)。動(dòng)畫(huà)， 通過(guò)對(duì)比， 引起 學(xué)生重視。與企業(yè)實(shí)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(jì)過(guò)程是整個(gè) PCB 板設(shè)計(jì)過(guò) 技巧性最強(qiáng)，工作量最大， 最體現(xiàn)設(shè)計(jì)水平

13、的步驟。這個(gè)模塊綜合多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力提出了高一層次的要求。用直觀性較強(qiáng)的動(dòng)畫(huà)演示，來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的印象，避免在后續(xù)的實(shí)踐操作中出現(xiàn)類(lèi)似的錯(cuò)誤。正確錯(cuò)誤36動(dòng)手實(shí)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(jì)，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(jì)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(duì)各組遇到的不同問(wèn)題，個(gè)別輔導(dǎo)， 對(duì)普遍提出 的 問(wèn)題，集中講解。學(xué)生以小組為 完成設(shè)計(jì)任務(wù)。以小組合作學(xué)習(xí)的方式培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及集體意識(shí)。展示成果匯報(bào)交流45分鐘1、選出 3 個(gè)較為典型的小組，

14、由組長(zhǎng)向全班同學(xué)介紹本組設(shè)計(jì)的 器手控板 PCB 圖，說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)什么問(wèn)題，這些問(wèn)題又是如何解決的。2、同學(xué)提出問(wèn)題，讓項(xiàng)目組長(zhǎng)解釋其方案的優(yōu)缺點(diǎn)。3、通過(guò)互評(píng)進(jìn)一步修改各自的 PCB 圖，評(píng)選出合格。4、在學(xué)生提出的見(jiàn)解和意見(jiàn)后，教師綜合評(píng)價(jià)各小組的。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)附錄 1引導(dǎo)學(xué)生展 示 作品，在學(xué)生自評(píng)、互評(píng)后， 綜合評(píng)價(jià)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(jiàn)和建議， 達(dá)到提升知識(shí)和技能的目的。1、學(xué)生互評(píng)有利于發(fā)現(xiàn)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，使其完善的 。2、教師總評(píng)對(duì)學(xué)生的思想認(rèn)識(shí)和能力提升很有幫助。另外，教師激勵(lì)性的語(yǔ)言也會(huì)

15、讓學(xué)生產(chǎn)生自豪感和集體榮譽(yù)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(shí)的注意事項(xiàng)。通過(guò) 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(shū)設(shè)計(jì)枕手控板PCB的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟布局注意點(diǎn)：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(jì)前期準(zhǔn)備使飛線不要交叉，飛線長(zhǎng)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(duì)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(jiǎn)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(dòng)以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)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(duì)任務(wù)完成的結(jié)果，更要適時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)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(jì)-枕手控板的設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)8序號(hào)評(píng)分點(diǎn)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