高職院校電子CAD課程任務單元微觀層面設計

摘 要：本論文對高職電子CAD課程中任務2設計原理圖自制元件的內容，在微觀層面進行了單元項目化設計與開發。依托課程整體貫穿項目“數控直流穩壓電源電路板設計”，重新設計任務2的教學內容；依據電子CAD課程的以學生為主體、能力培養為本位的教學做一體化教學模式，設計具體教學過程；依據課程考核標準，制定任務2具體考核內容，以探索微觀層面的項目化課程開發與建設的新思路。

關鍵詞：設計原理圖自制元件 微觀層面 教學內容 教學過程 考核內容

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（b）-0161-02

電子CAD課程選用 “數控直流穩壓電源電路板設計”作為課程內容的貫穿項目載體，包括繪制穩壓電源電路主圖、設計原理圖自制元件、繪制穩壓電源電路子圖、設計穩壓電源電路板、穩壓電源電路板制作共六個任務計64學時的項目任務。通過完成從簡單到復雜、從設計到驗證的完整操作過程，讓學生在實踐操作中完成知識的學習、總結和提升，融枯燥的理論學習于趣味的實際操作過程中，綜合訓練學生的電路圖與電路板設計的知識和技能。

1 微觀層面的教學內容設計

依據課程整體貫穿項目“數控直流穩壓電源電路板設計”內容，在任務2設計原理圖自制元件中，選取的教學內容為，新建自制元件文件并設置編輯環境；繪制原理圖自制元件；保存并放置自制元件；文件保存與編譯，共計8學時。通過完成任務2，使學生具備新建并編輯自制元件庫文件能力、根據錯誤信息來簡單修改原理圖的能力、應用自制元件的能力，培養學生分析并解決問題的能力、做事認真的良好作風、自我管理約束能力。

2 微觀層面教學過程設計

2.1 教學導入

介紹本課程在專業中的地位、作用與知識結構，簡介學生的學習方法。由常用電路板設計方法的弊端引入自動化設計原理，并說明進行電路板自動化設計主流方法。以數控直流穩壓電源電路板實物的功用引出本項目任務與要求，分析穩壓電源電路硬件電路結構與功能。總結任務1原理圖中用到的系統元件特點，根據實際設計要求引入本次任務內容即原理圖自制元件，并說明原理圖自制元件的實用價值。

2.2 任務描述

任務具體要求是，新建原理圖元件庫文件“自制元件.SchLib”，繪制原理圖文件中如圖1所示的四個自制元件，并將其應用于任務1的“原理圖.SchDoc”文件中并選擇適當的封裝。

2.3 學生活動

（1）聽課：認真聽取教師說明的任務要求，查閱教材和專業資料中本任務的知識。

（2）任務2設計：在學生查閱與自習的基礎上，每組學生共同研究并完成任務2。

（3）學生分組演示成果：在規定時間內，不管是否完成，每組學生分別演示成果。

（4）聽課：聽取教師對每組任務成果點評，對比自己任務成果的錯誤之處，帶著問題詳細聽取教師介紹本次任務操作方法；根據個人感受提出問題。

（5）修改設計：了解正確設計方法后，組內學生互相討論上次成果的修改方法并合作完成本次任務的修改。

（6）學生互評：提煉出本次任務的重難點。

（7）提交成果：學生使用多媒體軟件提交成果，形成課堂習慣。

（8）相關知識的課堂練習并提交：利用所學知識與電子技術知識，每組學生自行分配任務并完成二個原理圖自制元件設計，貼片收音機原理圖中自制元件、信號發生器原理圖中自制元件。

2.4 教師活動

（1）任務2說明：說明原理圖自制元件的繪制方法，并與任務1的系統元件對比，說明任務2的操作方法與特點。

（2）詳細說明原理圖自制元件結構：詳細說明本次任務需要完成自制元件的操作過程。

（3）布置本次任務2：詳細說明學生進行的操作任務。

（4）教師提示與指導：在每組學生自主完成任務時，教師進行隨時提示指導，使學生明確正確的設計方向和操作方法。

（5）教師點評：對比每組成果并進行評價，對比說明每組學生在完成任務過程中的態度與方向選擇。

（6）演示正確方法：使用多媒體軟件詳細演示正確的原理圖自制元件的操作方法，并隨時與每組成果相對比，提醒每組學生在自行完成任務時所犯錯誤，提高學生注意力與積極性。

（7）提煉任務重難點：根據學生修改任務情況，由學生指出在設計過程中的失誤與本次任務的重難點知識。教師加以總結說明。

（8）教師評價：與每組上次設計成果對比，點評每組學生完成情況。

（9）收取成果：使用多媒體軟件收取本次任務成果。

2.5 教學內容

（1）啟動Protel 2004軟件，新建并保存PCB項目文件“可數控直流穩壓電源.PrjPcb”，在當前項目中新建原理圖文件“原理圖.SchDoc”，根據任務2的目標要求設置原理圖工作環境，設置系統工作環境，設置標題，加載兩個常用的系統元件庫

（2）在當前項目中新建原理圖元件庫文件“自制元件.SCHLIB”。光標指向Projects面板中當前項目名稱“數控直流穩壓電源.PrjPcb”，單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇菜單“Add New to Project”→“Schematic Library”，生成了一個SchLib1.SCHLIB文件。

（3）繪制原理圖的自制元件7912。①繪制7912的外形。在原理圖元件庫文件工作區中，選擇菜單“Place”→“Rectangle”；單擊當前工作區的坐標原點，再向右上方拉動光標，最后單擊坐標點，確定7912元件的外形大小。②添加7912引腳。選擇菜單“Place”→“Pin”，箭頭光標下方出現十字形且有一個引腳隨光標一同移動；用同樣的方法放置其余二個引腳，完成添加7912引腳的操作。③設置7912的元件屬性。此時仍處于7912元件的編輯狀態，選擇菜單“Tools”→“Component Properties”，彈出“元件屬性設置”對話框。在Default Designator選項框中輸入“U？”；在Comment選項框中輸入“7912”；選擇Footprint選項，單擊OK按鈕；在繼續彈出的“PCB模型”對話框中的Name選項框中輸入“123”，即設置元件7912的封裝名稱。

（4） 繪制其余自制元件LM317、VOLTREG、TRANS4。選擇菜單“Tools”→“New Component”，參照圖1來繪制。

（5） 在原理圖中放置自制元件LM317、VOLTREG、TRANS4，設置這三個自制元件的屬性。

（6） 放置原理圖中其他對象。在原理圖空白處單擊右鍵，在彈出的原理圖快捷菜單中選擇菜單“Place”→“Power Port”。此時光標上方出現電源符號，移動光標到合適位置處單擊，即實現放置此符號。

（7） 調整原理圖中的對象位置和方向，連接線路，保存文件，編譯項目，修改原理圖的錯誤并生成網絡表文件，生成原理圖元件庫、原理圖元件庫清單。

3 微觀層面考核內容

本任務考核內容引入行業企業電路板設計相關標準，確定任務的考核內容是，新建自制元件文件并設置編輯環境、繪制原理圖自制元件、保存并放置自制元件、修改自制元件、文件保存與編譯。重點考核自制元件的繪制、修改與放置方法，考核難點是帶自制元件的文件編譯與修改。

參考文獻

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