基于LED骰子電路的設計與制作的幾點思考

劉桂鳳

摘要：電子CAD課程設計作為電子CAD課程的實訓課程，是電子技術應用專業高級工與預備技師專業的主要實踐課程之一，也是一門旨在深刻學生理論學習、提升學生實操能力的綜合性課程。基于此，指導學生進行有效的電子CAD課程設計便也成了老師們著力實現的教學目標。本文里，筆者以指導學生電子CAD課程設計的心得為依據，從選題、教學和評價三方面進行闡述。

關鍵詞：電子CAD；課程設計；合理選題；有效教學；綜合評價

中圖分類號：TP2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-9214（2015）11-0101-01

電子CAD課程設計作為電子CAD課程的實訓課程，是電子技術應用專業高級工與預備技師專業的主要實踐課程之一，也是一門旨在深刻學生理論學習、提升學生實操能力的綜合性課程。筆者以為，在學完PROTEL 99SE軟件后應該增加課程設計課程。這樣，學生通過電子CAD課程設計，可以進一步全面地掌握電子線路CAD原理圖的設計步驟及繪制、元件電氣圖形符號的繪制、PCB圖的設計步驟和設計、PCB元件封裝的繪制等知識。于學生而言，既激發了他們的學習興趣，提高和鞏固了他們的實操技能，也擴展了他們的就業領域。于老師而言，在充實創新了“理實一體化”教學模式的內容的同時也積累一些課程設計與開發的實踐經驗和研究成果。那么，如何有效進行電子CAD的課程設計教學呢？筆者以為可以從以下方面進行：

一、選擇合適的課題，激發學生的學趣，調動學生的積極性

合適的課題是進行有效課程設計的前提，因此，選擇既能激發學生學趣，又能確實提高學生設計與實操能力的課題，在課程設計過程中尤為重要。基于此，筆者在課程設計時選用了由555定時器構成多諧振蕩器和CD4017計數器驅動LED燈的“LED骰子電路”。并且在設計指導時將選擇的理由告知學生：骰子是閩南博餅活動的重要工具。當年，鄭成功為了鼓舞思鄉將士們，命令其下屬發明此游戲。經過幾百年的變遷，閩南地區成為一種獨特的中秋文化。博餅都會用到骰子，當學生知道了他們設計的任務源于這民間中秋有一活動——博餅時，便體現出了極大的興趣，對于將傳統博餅文化轉化為智能娛樂的“LED骰子電路”的設計與制作積極性也空前高漲，設計時，學生的主觀能動性充分展現，因而，課程設計的成效極為顯著。此外，筆者上課時也采取先提供給學生一些做好的實物、圖片或視頻讓學生先“玩”起來的方式激發學生的學趣，然后引導學生對做好的實物、圖片或視頻進行設計思路和優劣的討論，完善學生設計理念，成熟學生設計思路。

二、采用“教學做一體化”模式，提升課程設計質量

（一）邊教邊做的課堂教學模式。

電子CAD課程設計教學中如果還是采用傳統的老師講學生聽的教學方式則難以取得很好的教學效果，需要采取講授和實操結合的教學方式。我歸納為“三講”，一講基本目標和步驟；二講重點及注意事項；三講疑難點。

LED骰子電路設計的目標是做出真實電路。基本步驟包括PROTEL 99SE軟件設計電路（原理圖和PCB圖）、制作電路板、裝配調試。

PROTEL 99SE軟件設計電路環節目的在于設計出LED骰子電路的PCB圖。PCB圖設計一般步驟包括建PCB文件→邊框規劃→加載網絡表→布局走線→調整定稿，在設計過程中注意物理邊框要精確，加載元件封裝要細心檢查，以防丟網絡丟元件封裝；元件布局時考慮放置順序以及散熱等問題；尤其走線技巧，最后再次細致核查網絡。難點在于走線及三極管使用時的引腳順序的對應，在PROTEL 99SE系統中三極管封裝以123的順序選擇連接引腳但不一定跟實際相符，得根據實際使用的三極管的引腳對應順序去調整。

制作電路板環節的目的在于把軟件設計的圖真正地印到覆銅板上然后腐蝕或雕刻出實際電路的PCB板。制作電路板一般步驟有：清潔覆銅板→熱轉印→腐蝕→清洗→鉆孔（如果需要）→清理。在這過程中該注意1清潔覆銅板一定要清潔到位否則腐蝕會出短線或腐蝕不徹底，2熱轉印時注意溫度和時間要適中，太熱或時間太長板子有可能會起泡，溫度低或時間短不能完整熱轉印，一般使用熨斗1-2分鐘，熱轉印機2-3分鐘；3腐蝕過程注意時間不能過長否則或過腐蝕即走線會被蝕化；4鉆孔力度適中，并要對準焊盤孔中心。裝配調試目的在于檢驗設計效果，把設計電路中的所需元件按設計位置裝配，并調試實現功能驗證設計效果。裝配步驟遵循一般工藝裝配要求，元件從小到大，從輕到重，從低到高，從內到外。

通過這些具體問題的討論解決，學生增強了操作技能；教師在教學的過程中既顧全了整體又能顧及到個體的具體問題，同時也增進了老師和學生之間的互動交流，有利于在教學過程中形成良好的關系和氛圍，進一步提高學生的學習效果。

（二）邊學邊做、互助合作的學習模式

在課堂教學活動中，將學生分成任務小組，小組成員共同完成工作任務，學生先跟著教師的講進行實操，完成教師預先布置學習任務。在設計過程中，學生會發現自己設計中存在的問題，這時小組內成員互相討論互相幫助，共同解決問題，這種邊學邊做、互助合作的方式。使學生既掌握了專業知識與技能，鍛煉了學生解決實際問題的能力，同時培養了學生的集體榮譽感和互助合作精神。

三、確立綜合評價體系，客觀學生課程設計成果

傳統的評價模式由任課教師獨立完成，根據作品完成情況給出分數，受教師主觀影響較大。為了更客觀更真實地評價效果，更多地激勵學生參與到設計活動中，筆者將評價系統做了改變，評價內容不僅包括設計和制作結果，而且包括過程評價，同時，評價人不僅僅局限于教師一人，增加自評和互評環節。

軟件設計電路環節評價規則參照計算機輔助設計中級等級考證要求，電路板制作與調試環節評價參照電子設備裝接工高級工等級要求，每一環節均由自己、小組成員及教師評價，最后按比例合成最終成績，這樣較為公正客觀地評價整個設計活動過程。

筆者認為，要使學生順利完成電子CAD課程設計，合適的設計課題、有效的教學模式和客觀的綜合評價三者缺一不可。只有三者合理、有效和客觀，課程設計才有可能保質甚至超量完成。

（作者單位：廈門技師學院）

參考文獻：

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