电路板设计基础知识篇1
关键词：电子基础教学方法电子CaD
一、引言
计算机辅助设计（CaD）印制电路板软件的发展，为印制电路的设计与生产开辟了新的途径。使用计算机绘图软件，可以如愿地按照自己的初步设想去直接布局和走线，拟订初稿以后，再统观全局，酌情修改。这样，可以很方便地将电路原理图设计成印制电路的布线图，并通过绘图机将布线图直接绘制成供照相制版使用的黑白底图。根据需要，还可以通过计算机编制数控钻床的打孔程序。pCB设计软件种类很多，目前在我国用得最多的应属protel软件。它功能强大，界面友好，使用方便，最具代表性的是电路设计和pCB设计。
二、设计印制板电路
用电子CaD软件（protel）设计印制板电路，一般操作步骤大体如下。
1.在软件中定义焊盘尺寸及印制导线宽度、线间及线与焊盘的最小间距等命令；
2.确定印制板尺寸；
3.确定各元器件的焊盘位置；
4.元器件之间的相互连接；
5.布线后，审查走线的合理性，并对不理想的走线进行修改，包括改变方向、路径和宽窄等；
6.定稿后通过绘图机按所需比例直接绘制黑白底图，也可以生成GeRBeR格式文件，供光学绘图机作曝光（晒板）使用的胶片，或者使用激光打印机输出到塑料膜片上，直接代替照相底版；
7.将设计稿保存。
使用计算机辅助设计印制电路板，不仅速度快，而且布线均匀、美观，图形精度可达到0.05mm以内。这对使用数控钻床打孔和自动装配焊接是极为重要的，特别是对于高密度的印刷板和多层印刷板的设计与生产，使用计算机辅助设计更是必不可少。
三、印制电路板的特点
印制电路板（pCB）在整机结构中由于具有许多独特的优点而被大量使用，电子产品的整机组装几乎都是以印制电路板为核心展开的。印制电路板的装配主要就是将电阻器、电容器、晶体管,以及各种电子元器件通过焊接或表面贴装的方法安装到印制电路板上。
在教学中，将一只三极管安装到线路板上，需要根据极管大小留出合适的占位空间。线路板上钻出的三个三极管的三个脚，这便是设置元件封装。印制电路板有单面板和双面板，但多层板绝大多数同学没有接触过，特别是中等职业学校的学生大部分是进校后才开始了解到电子产品的内部安装，对各种元器件、线路板缺乏感性认识，使得设置元件封装和设计pCB板时倍感困难。这就要求学生，一是要尽量多地接触各种不同的元器件，了解其外观结构、电气性能，要掌握对于分立元件，甚至是同一种元件由于耐压不同，是立式还是卧式安装的不同，其封装设置也是不同的；二是要对成品线路板多观察，看清印制线路一面的过洞、焊盘、线宽、线间距离情况；了解元件一面的特别间距、离板高度、元件分布及大功率元件的散热等是如何设计的。学习时，须对比实物浏览元件封装库，并且自己动手设计元件封装，加深对封装形式的理解。
为了提高学习效果，应让学生自己设计线路板，然后装上元件，做一个简单电路，从中一定会有所收获，更主要是可以发现设计中存在的问题,加以改进、并以完善。
四、学好电子基础知识
要熟练运用CaD软件设计印制电路板，电子基础知识是不能缺少的。很难想象一位不懂电路原理、不会分析电路的人能设计出好的印制电路板。缺乏电子基础，设计出的印制线路板可能元件布局和布线不合理（比如高频电路没有考虑屏蔽装置而工作不稳，接地线过长或者接地点位置选取不当产生自激，等等）而使产品性能指标达不到要求，或者根本就是废品。中职阶段学习时间有限，能达到设计、改造简单电路也就不错了，但是以后一定要钻研电子理论，只有基础扎实了，才能设计出复杂而又优秀的印制电路板。
五、注重积累实践经验
要设计出好的印制电路板，只依靠电脑自动制版是不够的，手工完成部分非常重要。关键元件的手工布局和信号线、电源线、地线的手工布线，关键元件的选取及添加合适的跳线等，对电子产品的电气性能影响很大，而这必须经过较长时间经验的积累。比如，某种彩电开关电源的启动电容容易失效，而该电容安装在开关管散热片旁边，你就要想到它是由于长时间高温烘烤使电容器内的电解液干枯而失效的。为了避免类似问题的出现，在设计时我们在为发热元件留出散热空间的同时，还要让怕热元件离热源远一些。每一次实验或者实习，不管结果是成功还是失败，都要多看、多想、多动手、多总结。除了注意总结自身经验以外，还要重视学习他人的经验，同时也可多参阅电子类报刊。
六、加强学习专业英语
目前电子设计自动化还是国外软件的天下，几个著名电子CaD软件都是英文版，另外，外资厂的电子仪器几乎清一色的进口产品，就连产品订单、设计图样和生产报表等也都不是中文。所以非学好电子英语不可。现在的中职学生英语基础较差，电子专业英语水平非常有限。面对满屏幕的英文，大部分学生开始时很不习惯。如果说windows版的protel99软件用起来可以勉强应付的话，那在外资电子厂很流行的DoS版的paDS2000，学生就感到无从下手，连输入字符也要用英文。平时，有机会多看电子方面的英语资料，比如英文版电路图、说明书等。
七、结语
学好电子CaD（计算机辅助设计）的课程，对印制电路板及印制电路的装配工艺学习具有非常重要的意义。因为印制电路板的装配安装在整个电子电器装配流程中是非常基础的知识，也是非常重要的一个环节。
参考文献：
电路板设计基础知识篇2
关键词：CaD；电子线路；pspice；虚拟仿真
电子技术基础是一门电类的专业基础课，它包括模拟电路和数字电路，其理论知识繁琐、难懂，通过实践教学可以加深对理论的理解，提高学生学习的兴趣，但是由于实验室条件的限制，有些实验内容无法测量和验证，这样就束缚了学生对一些知识难点的理解。为了让学生更好地掌握理论，增强其主动性、积极性，在教学中教师可以引入电子线路CaD来完成对电路的测试、精确分析、直观显示。电子线路CaD的基本含义是使用计算机来完成电子线路设计过程，包括电路原理图的编辑、电路功能的仿真、工作环境的模拟、印制板设计（包括自动布局、自动布线）与检测等。目前，电子线路CaD软件种类很多，但其功能大同小异。pspice是电子线路计算机辅助分析和设计中常用的一种通用电路分析软件。它以图形方式输入，自动进行电路检查，生成网表，能模拟和计算电路的性能。目前，高版本的pspice不仅可以对模拟电子线路进行直流分析、瞬态分析及交流分析等，还可以分析数字电子电路和数模混合电路。而且现在随着科学技术的发展，电子线路的规模越来越大，必须借助于计算机进行仿真、分析和设计，另外它还是电子产品从设计、实验到定型过程中一种不可缺少的设计工具。大部分高职院校已专门开设了电子技术基础计算机辅助分析和设计，即Caa和CaD课程。针对以上情况，在电子技术基础教学中，我们采用了pspice仿真软件进行计算机辅助教学，要求学生自己对电子线路进行分析与仿真。下面就具体来谈谈我们的一些做法和体会。
一、应用pspice软件加深对理论知识的理解
题目：分析差分放大电路的差模电压增益、共模电压增益
绘制差分放大电路原理图，其中vs+和vs-为正弦源。另存为chadong1.sch
1.分析双端输入时的差模电压增益
（1）设置信号源的属性
vs+，vs-为差分放大电路的信号源。vs+的属性设置如下：
vs+的“aC”项设为10mv，vs-的“aC”项设为-10mv。这样才能起到差模输入的作用。
（2）设置分析类型
（3）analysisSimulate，调用pspicea/D对电路进行仿真计算。
（4）测得恒流源给出的静态电流为1.849ma，晶体管Q1和Q2的发射极电流相等，都为0.9246ma。
（5）在probe下，单击traceadd，在traceexpression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的差模电压增益，编辑表达式为：
V（out1）/（V〈Vs+：+〉-V〈Vs-：+〉）；
若要观察双端输出时的差模电压增益，编辑表达式为：
（V〈out1〉-V〈out2〉）/（V〈Vs+：+〉-V〈Vs-：+〉）。
得到结果如下：
（6）用游标测量，双端输出时的差模电压增益为100.68，单端输出时的差模电压增益为50.34，是双端输出时的一半（为什么）。两条曲线的上限截止频率点都是3.3843mhz。
2.分析双端输入时的共模电压增益
将原理图chadong1.sch打开，另存为chadong2.sch
（1）设置信号源的属性
vs+的属性设置不变。
Vs-的“aC”属性设置为10mv，使其和信号源vs+一样，这样就相当于在两个输入端加上了相同的信号，起到共模输入的作用。
（2）设置分析类型
（3）analysisSimulate，调用pspicea/D对电路进行仿真计算。
（4）在probe下，单击traceadd，在traceexpression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的共模电压增益，编辑表达式为：V（out1）/V（Vs+：+）；
若要观察双端输出时的共模电压增益，编辑表达式为：
（V〈out1〉-V〈out2〉）/V（Vs+：+）。
（5）用游标测量
双端输出时的共模电压增益为1.000e-30，（pspice中用1.000e-30表示0），所以双端时的共模电压增益为0。在中低频段的单端输出共模电压增益为0.000733，也已经非常小，说明单端输出情况下也具有良好的抑制共模信号的特性。但随着频率的进一步增大，共模电压增益将会急剧增大，增加到一定程度后，将不会再有剧烈的增减，但是共模电压增益总是小于1。
从上述的仿真过程中对分析差分放大电路的差模电压增益、共模电压增益这一问题的解释就更具直观性，学生也会更容易理解这些难懂的理论知识点。
二、应用pspice软件进行电子技术基础课程设计的辅助教学
电子技术基础的课程设计是教学的重要环节。选定一个电子产品就要按它的设计生产，从选题、方案论证、性能指标确定、装调电路、修改、定型参数直到批量生产是一个复杂而又费时的过程。该过程的任一环节，都对产品性能和经济效益有着直接影响。
传统的电路装配、调试过程，一般均采用面包板或专门的焊接板，通过手工连线装配，检查无误后，进行电路测量，最后评估电路性能。若性能与设计值不符时，需调换参数并重新调试测量，直至符合设计要求为止。但是，当电路非常复杂时，采用插接板或焊接板组装电路时所产生的连线错误、器件损坏等人为错误，常会造成人力、财力、时间的浪费及错误的性能评估。尤其是集成电路的设计，器件在插接板上就无法组合成像集成电路内部那样紧密复杂的电子电路，装配板上的寄生参数与集成环境中的完全不同。因此，在装配板测试的特性将无法准确地描述集成电路的真实特性。所以，电子技术基础的传统设计方法已经不适应当前电子技术发展的要求，这就要借助计算机完成电子电路的辅助设计，即电子线路CaD技术。因为它包括电子工程设计的全过程，如系统结构模拟、电路特性分析、绘电路图和制作pCB等。pspice软件本身除含有强大的元件库外，还可以自行建立器件模型构成所需的元件库，从而不受经费和数量品种的限制，在任何时候都可调入任何所需器件来随时改变电路元件参数从而调整电路，使之更好地逼近设计要求。所以，我们在要求学生自己设计好电路后，都必须先调用pspice软件进行电路仿真分析，以得出最理想的电路设计方案，然后再在实验室进行搭线和电路调试，最终做出一个合格的电子产品。
所以，采用pspice仿真软件进行电子技术基础课程的教学，拓宽了学生的思维空间，有效地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的自学能力和解决问题能力，对提高电子线路课程教学效果和效率及对学生创新精神和能力的培养都起到了较好的促进作用，也提高了学生对电子线路的分析与仿真能力和计算机的实际应用能力，为学生以后走向工作岗位打下了一个良好的基础。
参考文献：
[1]康华光.电子技术基础[m].北京：高等教育出版社，2008.
[2]朱正伟.eDa技术及应用[m].北京：清华大学出版社，2005.
电路板设计基础知识篇3
关键词：pCB设计与制作创新教学过程项目
中图分类号：G642.3文献标识码：a文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0099-02
《pCB设计与制作》是高职高专院校电子信息类专业基础课程，开设这门课程的目的是让同学们了解印制电路板基本知识，能够运用altiumDesigner14熟练的绘制原理图；绘制图形库元件，制作封装；掌握元件布局所遵循的原则；能按规则设计pCB图；掌握单面pCB的设计方法、单面混装pCB的设计方法；熟悉双面pCB设计方法及规则设置方法。学会设计层次电路图；能根据客户需求设计出合适的电路板。在熟练应用基本技能的同时，能够设计电子类的产品，并进一步扩展到一般性的电子类产品的设计、制作，可以为企业服务，并且可为创业提供一定的知识保障。
1课程内容设计
由于这门课程实操性比较强，因此安排在机房上课，采用理论和实验相结合的方式。以一个实际的项目为主导，对课程内容进行设计。课程设计必须具备一定的导向性，针对各个不同专业进行设置，根据不同专业选择不同的设计项目，这样的话针对性更强一些。这门课程原则性开设5个项目，项目开设难易程度遵从先易后难的原则。将理论知识融汇到实际操作中去，这样更能深刻地理解理论知识，有利于实践操作的顺利进行，让同学们能够真正的做到学做合一，既培养了高职学生的实际动手能力，也培养了理论理解能力。设计各个项目需要细化分解，将项目变为多个具体的工作任务的组合，以工作任务为主线，相关知识点为辅佐，以“在做中学习，在学习中做，学习和做合二为一”教学方法，在学生完成多个pCB图设计后，选择其中一个或两个pCB图进行制作。
以应用电子专业的《pCB设计与制作》课程教学设计为例。首先选择5个基本电路，模拟电子电路和数字电子电路为主。首先第一个项目可以选择简单电路，用快速的方法设计pCB。第一个项目可以让学生初步对设计步骤有一个大致的理解，掌握绘制简单电路原理图，制作pCB。第二个项目，可以有目的地设计一个单面混装pCB图，并生成制造文件，该项目主要是对pCB设计步骤的回顾，引入新知识点，混装元件和插装元件，单面pCB的布线层规则设计以及制造文件的生成方法，并引入pCB制作实训内容，将pCB图加工制作成能实现功能的电路板。第三个项目双面pCB的设计，这个项目可以加深前面两个项目知识点内容，并可以引入元器件的绘制和封装的制作，引入双面pCB的制作方法。第四个项目可以设计异形双面pCB，巩固前三个项目所学知识点，新知识为不为矩形的pCB图设计，加工制作双面板，并实现其电路功能。第五个项目设计层次电路图，掌握层次电路原理图的设计方法。通过这5个项目，由浅入深，让学生循序渐进地掌握到设计pCB的技巧及流程，以及制作pCB的整个过程。
2教学过程设计
以“学生为主，教师为辅”的方式进行教学设计，一人一机，同学之间可以互相帮助。针对高职高专人才的培养具有专业性、技术性和基层性的特点，要有针对性地教学。《pCB设计与制作》课程的知识和能力目标是要学生熟悉pCB设计的一般流程；pCB的设计规则；pCB制作的工艺流程；按客户需求设计。对学生综合素质能培养、沟通和团结协调能力培养、语言表达能力培养。为此可将教学过程设计为以下3个阶段。
2.1学习pCB的设计与制作
教师布置项目，学生分解任务，学生查找每一项任务所需要的知识点，需要完成什么电路的设计。对于不了解的部分提出，教师进行详细解答，同时在课程过程中进行实际的操作实验，自制电路板。包括制作元器件符号，绘制电路原理图，打印输出原理图，生成pCB，为pCB添加设计的规则，pCB规则检查，生成Gerber和钻孔文件，打印图纸，掌握热转印流程，掌握手工蚀刻方法，对电路板进行质量检测，焊接调试。
2.2提出pCB设计与制作新观点
在学习过程中，由于同学们的理解力和领悟力有差别，同学们可以进行小组讨论，各自发挥自己的观点，对于有异议的地方可以动手实操得出正确结论，提出独创性的观点。同学们在自我学习，独立操作过程中，如果有问题，可以翻阅课本，网上查阅资料，通过这些过程，形成自己的设计思路。在教师的帮助下，同学们可以自己形成独有的绘图习惯，从而设计出完美的pCB图。
2.3教学过程评价
在教学中，去发挥同学们的最大潜能，调动学生的学习积极性，让学生有一种主动学习的欲望。提供良好的教学环境，讨论氛围，鼓励同学大胆的提出自己的想法，在培养学生动手能力的同时，不能忽略语言表达能力，同时采取多样式的评价方式，自评、互评、教师评论。最终得到客观、公平、公正的评价。
3学生考核方式
改变传统理论考试加上机考试。改革后采用项目形成性考核+实训技能考核+软件操作考核方式。项目形成性考核：由5个项目的pCB设计成绩、项目测试成绩、课堂考勤等构成；制板操作技能考核：由2个包含制板的实训项目成绩构成，涉及安全文明操作、制板工艺规范、制板质量、电路焊接装配、检测调试等模块构成；软件操作考核：采用上机考试方式。
4结语
通过项目化教学的设计，学生变为学习的主人，教师起指导作用，这样更有利于提高学生的学习积极性，使得知识点的学习更加有趣，不再枯燥乏味，同时教师们的知识能够适宜地传授给同学，真正地做到在学习中提升学生的动手能力，并且完美地发挥学生的主体地位，真正地为学生们提供自由的发挥空间，完美地展现出高等职业院校以培养高等技术人才为中心理念，为整个社会提供技术的支持。当然在此过程中，也存在一些课堂管理问题，也有学生偷懒，这需要教师继续地探索教学模式。
参考文献
[1]叶林朋.altiumDesigner14原理图与pCB设计[m].西安：西安电子科技大学出版社，2015.
[2]余晓明.浅谈工程教育方法和培养模式的改革[J].中国电力教育，2008，120（9）：152-153.
电路板设计基础知识篇4
关键词：电装实习；教学改革；纹机
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.192
1传统电装实习存在的问题
以往高校的电装实习课程都只是停留在对元器件的了解，电路原理的理解，焊接技术的实践，在已经设计好的印制电路板上进行元器件的安装、测试操作，我校一直是通过对收音机和万用表的焊接实验达到以上教学目标。近几年随着嵌入式单片机的快速发展和广泛应用，电装实验仅仅停留在以上两个实验的基础上远远达不到高校学生对知识的渴求，社会对人才的需求，所以我实验中心从2016年开始着手对电装实习课程的教改研究。
2实习改革的目标
此次实验教学改革的最终目标是保留原有的理论知识考核点和原有的焊接操作考核点，改变原有的实验模式，在新的实验中融入单片机开发的基础，多学科知识点交叉运用，软件知识和硬件知识交叉学习，学生自己动手设计电路，设计驱动程序，最终做出一个具有实际应用需求的电子产品。
3实习改革的措施
考虑到我校的课程安排，以及各相关专业的知识结构，我们以Stm32F103Zet6开发板为基础，把嵌入式单片机的开发过程和电装组装、焊接结合在一起，设计了电子时钟和密码锁两个实验。
电子时钟实验要求设计功能模块使用4个数码管和2个LeD灯显示分钟和秒数，实现模拟秒表功能、倒计时功能和置数功能。
模拟秒表功能：按下按键S2开始/暂停计时；能计时到59分59秒。
倒计时功能：按下按键S5启动倒计时功能，数码管默认显示59：59，可以通过按键S3和按键S4进行初始值修改。再次按S5暂停倒计时。
置数功能：按下S4设置倒计时初始值。
模拟密码锁实验要求设计模块以矩阵键盘为输入模块，以nokia5110液晶屏为显示模块，实现密码的设置、模拟开锁、结果显示，错误报警功能。
密码设置功能：按下S1键开始密码设置，利用矩阵键盘输入四位密码，每输入一个数字，显示屏上出现一个“-”号，再次按下S1键结束密码设置。按“CLR”键，可以清除全部数字。
模拟开锁功能：按下S2键开始解锁过程，利用矩阵键盘输入相应密码，每输入一位，显示屏上显示“*”，再次按下S2键密码输入完毕，如果此密码与先前设置的密码一致，液晶屏上显示“正确”字样；如果此密码不正确，液晶屏上显示“错误”字样。
教改后的电装实习采取教学与实践、软件与硬件交叉进行的实施模式，通过下表所列的教学与实践环节达成教学目标。
第一个阶段主要是讲解需要用到的电路原理知识，元器件基础知识，带领学生研究设计模块的电路图，规划电路板。第二个阶段在已经印制好的电路板上进行元器件的焊接安装，调试，此阶段做一个阶段性验收，以检查学生对电路知识和焊接工艺的掌握程度。第三个阶段主要讲解在已经组装好的硬件基础上怎么设计程序流程，怎么进行软件编程调试，完成实验要求的功能，以及如何下载程序到我们的硬件开发板上，驱动我们自己设计的功能模块实现相应的功能。第四个阶段主要用简单编程实例讲解软件程序编写的基本方法。最后做最终成果的验收考核。
4实习改革的成果
整个教学改革的亮点是通过电装实习把多个学科的知识交叉学习、运用，从原来简单的元器件组装工作变为学生根据实验要求从设计电路，选择需要的元器件，印制电路板，焊接实践到设计编程思路，下载程序、实验调试，实验验证的整个过程，把单片机程序的开发过程融入到电装实习的过程中，能使学生对之前学到的课程知识融会贯通，对之后要深入学习的嵌入式单片机产生浓厚的兴趣，该实习课程的改革起到了一个承上启下的作用。此次教学改革符合独立学院为社会培养动手能力强，创新能力强的应用型人才的教学目标，在2017年春季学期的电装实习课程中，学生表现出了浓厚的学习兴趣，亲手制作出的电子产品大大加强了学生们的成就感。
参考文献：
[1]薛梅.工程教育背景下电装实习改革探索与实践[J].实验科学与技术，2016（04）：191-193.
电路板设计基础知识篇5
【文章编号】0450-9889（2017）04B-0058-02
CaD这一理念最早出现在汽车制造、航空、电子工业及军工等领域中。但随着技术的逐渐发展，CaD的应用领域已经得到了拓展，作用也不再限于基础的绘图和显示，因此多数学校都先后开设了电子CaD课程。就目前学校理工类专业CaD教学的方向来说，机械类专业专注于aUtoCaD，用以绘制相关模具、精密零件及设备的图纸等；电气信息相关专业专注于protel，用以绘制电路原理图以及印刷电路板设计，可见CaD技术课程的重要性。
一、电子线路CaD课程中的问题
（一）缺乏对学生独立设计能力的培养
电气相关专业的CaD课程，在对电路原理图进行绘制时，会涉及单片机原理、数字化电子技术、模拟电子技术等多门相关知识。但是如果学生对于电路相关知识没有深入的了解，只会单纯按照原理图绘制，这样的形式是完全无法达到教学目标的。CaD课程教学最为重要的是要培养学生对于电路图的独立设计能力、绘制图纸的准确性，此外还要具备能够成功印制电板实物的技术。
（二）学生对CaD课程的重视程度不足
就当前的概况来看，多数学生当前对于CaD课程的重视程度显然是不够的，认知也并不明确。大部分学校的电子线路CaD课程都是在基础课程的授课完成之后才开设的，但是在实际的学习过程当中，多数学生将重点放在对protel程序的学习与操作上，并不能确保将当前所学的知识与技术联系起来，也无法使以上两者达到真正的融合，这对于学生的知识理解是很不利的。
（三）学生缺乏充足的实践
虽然学生在课堂上能够得到一定的实践空间，但是如果学生仅仅是依靠课堂上极其有限的实践时间去对知识与技巧进行认知与演习，对于程序的相关知识虽然能够有一定的了解，但却无法达到能够熟练操作的程度。要确保学生在课余时间能够更加积极主动地进行学习与操作，对于其学习兴趣的激发是十分必要的。
（四）教学模式比较落后
当前，电子CaD属于联系软件和硬件的关键课程，许多学校在这个方面并没有投入充分的经费，并且没有加强对实际教学的重视，相应的实训设备比较陈旧，所以难以开展相应的实训教学。在实际教学中，理论教学和技术教学脱节，所以难以获得良好的教学效果。
二、电子线路CaD课程教学改进的具体措施
（一）积极培养学生自主学习意识
学生都是独立的个体，所以在教学过程当中，只有借助适当的教学改进促进学生自主性的提升，让学生的学习过程由被动的接受逐渐变为主动的探索，才能最大程度地提升学习效率与学习质量。因此教师要更加注重对学生学习兴趣的激发，通过对教学方式与教学内容不断进行改进，调动起学生对CaD课程的学习兴趣。在教学过程中，教师应当适时应用经过精密设计的电路图纸以及小电路板的??物进行实际应用的演示，让学生直观看到演示效果，进一步激发学生对于学习与实践的兴趣。
（二）有效衔接理论知识与技术
在CaD课程教学过程当中，除了要让学生对必要的印制电路板绘制技巧以及电气原理图绘制技巧有充分的了解，还应当不断提升学生的电路制图设计能力，这就需要教师在课程讲授过程中先帮助学生对之前所学的理论课程知识进行温故，并与新的知识融合在一起。例如在单片机绘制以及电路原理图相关任务当中，教师可先针对各部分器件选型基准、电路图设计过程以及电路图的运作原理进行适当讲解，促进学生对相关知识的理解。在电路仿真相关任务当中，教师可先针对仿真所需条件以及仿真电路的实际运作原理进行讲解，以充实的理论确保实践过程的实效性，让学生对电路仿真过程当中被观察参量变化趋势有充分的了解，而后再运行仿真程序更为合理。可见整个教学过程当中，能否将之前所学的理论知识、当前的理论知识与实践结合为一体，是至关重要的，决定着最终的项目结果能否与相关理论达成一致。这些都需要涉及前、续理论课程的知识，当然这对任课教师的要求也相对高些。也正是由于了解到知识融合的重要性，许多学校在对电子线路CaD课程的授课教师进行选择时，普遍会选择具备电子CaD专业技术素养的教师，而并非计算机领域的专业教师。
（三）应用项目教学，落实实践教学
针对当前CaD课程的教学特点来看，学生在课堂上机操作的实践机会相对较多，但是除去理论知识讲解占用的时间，在实际学习过程中（下转第88页）（上接第58页）学生的实践时间仍是远远不够的。教师在针对相关理论内容进行讲授时，重点在于对protel程序在应用过程中绘图技巧的讲解，时间不足，分配不均，加之学生思维独立性也存在不足，因此很容易导致学生出现似懂非懂的情况。所以在真正的上机实践操作过程中，学生即便遇到了实际问题也很难合理运用所学技术去解决。正因如此，教师在教学与实践过程当中，更应当耐心地思考对教学的改进，帮助学生摆脱学习过程中存在的任何局限，通过改进教学方式，利用更具激发性、更灵活的教育方式，鼓励学生自主研究，确保学生独立思维以及实践能力的养成，让学生在遇到问题时能够自己找到解决办法。教师可以在每一个授课阶段，为学生提出一个自主性的、简单的设计项目，供学生在课后进行研究。这样的项目化教学，也可以称作以项目活动为基础的研修学习，其最主要的特点便是增强对学习过程的实践性，注重理论与研究的融合。学生在接触项目设计生产实践的过程当中，必然会逐渐积累更多经验，并学会决策，这样一来，这一学习过程才能达到让学生在实践中学习、在学习中实践的目标。这样的项目教学法，并不是传统意义上简单的上机教学过程。以项目布置为例，在电气原理图设计方法相关知识学习过程结束之后，教师可以将“单片机与最小系统的电路图的设计”作为主题为学生布置研究项目，以培养学生对基础理论知识的运用能力；在电气原理图仿真技术相关学习内容结束之后，教师可以将“单片机掉电复位电路的设计与模拟”作为主题，为学生布置研究项目，加深学生对这一部分相关技术与知识的理解；在印制电路板设计相关知识的教学完成之后，教师可以为学生布置“小型电路板实物的设计与焊接”这样的课题项目，让学生提升实践操作能力。
（四）丰富教学资源，加强实训教学
电路板设计基础知识篇6
关键词：电子工程训练；工程制造能力；开放实验
我国科技创新型的经济发展模式和现代科学技术的发展，需要大量具有创新精神、掌握现代专业技术知识，并能灵活运用专业知识解决工程实际问题、具有工程制造能力和素质的专业人才。因此，改革旧的实验教学模式，构建培养工程科技人才的教学模式势在必行。高等工程教育由于强化了工程实践训练和案例教育，是造就工程科技人才的有效途径，也是高校本科实践教育必不可少的重要环节。[1，2]近年来，我校在实践教学环节进行了一系列的改革和创新，其中机电实习中心进行了开放式电子工程训练教学的尝试，并取得了很好的效果。
一、开放式电子工程训练教学模式的构建
开放式电子工程训练以培养学生工程制造与创新能力为教学目地，使学生在本科期间积累一定的工程制造经验，培养工程实践素质。开放式教学模式采取：（1）内容开放，即规定的教学内容与自选内容相结合；（2）时间开放，即学生可灵活选择课余时间参与工程训练；（3）教学方式开放，采用教师重点讲解与自学相结合、以及辅导与研讨结合的教学方法。此外，开放式教学将采用多媒体、网络、动画、图像等技术，以增强工程训练的教学效果。
二、开放式电子工程训练内容的设置
内容是工程训练的灵魂。选择能满足市场需要的实用性工程项目和产品、引进科研项目、培养电子产品研发的基本技能等，都可以作为开放式电子工程训练的内容。在我校开展开放式工程训练的过程中，设置了丰富的训练题目，如：印刷电路板（pCB）的制作、电子产品的安装和调试、单片机多种信号发生器的制作、单片机温、湿度控制器的制作、可编程序控制器联网应用实践、可编程序控制器与组态软件相结合的组态监控综合应用、智能车控制、交流电动机自动控制系统等等。这些训练内容涵盖了电子工程训练的大部分内容，既有基础性的技能训练，也有提高性的创新训练，有的还结合了电子、电工、控制等综合知识的应用，适合不同层次的学生根据自身的特点选作。
这种多层次、综合性、应用性、趣味性的教学内容，可以使学生在训练过程中逐步掌握现代电子产品设计、加工技术以及工程应用技能，初步具有电子产品研发和工程制作能力，从而为培养具有创新意识、创新能力和科学思维方法的高素质人才提供了重要平台。[3，4]
三、开放式电子工程训练的教学方法
传统的实践教学方法是教师系统讲解实验原理，详细安排实验方法和步骤，学生按照固定的模式去做。这样不仅耗费大量的时间，而且缺少学生独立思考和设计的环节，不利于调动学生的积极性，实验的效果也不好。
在开放式电子工程训练的教学实践中，我们逐步改变了以往的教学方法。例如：在绘制印制电路板、制作单片机应用电路实验板和开发板的电子工程训练中，为了充分发挥学生的创新意识和科研能力，我们采用以学生为主体，教师只起辅助的指导作用。具体而言，学生可以参考视频软件、网络资料和相关书籍来学习设计印制电路板和单片机应用电路板的制作步骤和操作方法。教师则可根据需要采用多媒体课件讲解protel99等绘图软件的使用方法、单片机硬件电路的知识、C语言的编程方法、killc51集成开发软件的应用等，并引导学生根据训练内容的需要主动学习各种基本技能，解决单片机应用电路板设计、安装、调试过程中容易出现的问题。在单片机应用电路设计环节，学生则可以根据个人的兴趣和用途，采用不同的单片机芯片独立进行设计，并完成实验板的制作、调试。这样，才能使学生的创新思维和个性得到充分发展，培养学生创新意识和实际动手能力。
四、开放式电子工程训练典型案例介绍
由于开放式电子工程训练一般都是贴近工程实际的训练项目，因此涉及到的知识领域也非常广泛，要在有限的时间内完成这些内容，需要采取有效的教学组织。以“单片机应用电路实验板的制作”为例，这项训练包括以下几个主要环节：绘制电路原理图和印制电路板图（pCB图）、制作印制电路板、安装和焊接电路板、调试软硬件等。
1.单片机应用电路的设计
通常情况下，参与“单片机应用电路实验板的制作”工程训练的学生在此之前并没有系统学习过单片机的知识，因此在该环节的教学组织中以教师讲解单片机应用电路原理和元器件知识为主，学生借助视频教学课件、网络教材，以及相关教材自主学习为辅，并且通过实践制作逐步应用和理解单片机的知识。在上述理论和实践的基础上，要求学生能够发挥主观能动性，自主设计出具有某些特定功能的单片机应用电路。在这个从理论到实践、实践到认识、再从认识回到实践的学习过程中，培养了学生的自学能力和利用专业知识解决实际问题的兴趣，从而为创新能力的培养奠定了基础。
2.印制电路板图的制作
（1）绘制单片机应用电路原理图。应用绘图软件绘制单片机应用电路原理图、印制电路板图，是进行电子产品开发必备的基本技能，也是需要经过多次实践才能掌握的一项技术。其基本步骤为：1）学生通过自学掌握绘图软件的功能和基本用法；2）利用原理图元件库编辑器制作元件；3）编辑元件参数；4）掌握在原理图中放置元件、布线的方法和要求；5）用表格编辑器检查元件的属性遗漏；6）对原理图进行电气法则测试；7）教师讲解原理图的编辑和调整、元器件的封装等步骤，用具体实例来讲解电路图常见错误，以尽可能减少原理图中出现的错误：如漏画导线和元件、元件参数不全、导线没有连通等，最终形成完好的单片机应用电路原理图。这一环节需要参与的学生既要有专业知识做基础，也要有对待工程设计一丝不苟的责任心，才能圆满完成设计任务。
（2）绘制印制电路板图。在印制电路板图的绘制过程中，首先需要利用protel绘制软件的网络表和自动布局功能将叠加的元件分开，并手工调整元件的位置，使电路板整体布局合理；然后再利用自动布线功能布置导线的宽度、焊盘的尺寸、通孔孔径等。具体来讲，绘制印制电路板图的一般原则为：1）元间放置位置要紧凑、距离要短、元件间连线尽量短、尽可能缩小印制电路板的尺寸；2）导线间距大于4mil；3）电源线、地线尽量要粗，以提高电路板带负载的能力；4）焊盘尽量大，采用椭圆型焊盘，防止钻孔时损坏焊盘；5）导线与焊盘间距离应尽量拉大，以防止产生干扰信号。
在工程训练项目中，学生独立制作的单片机应用电路印制电路板图如图1所示。通过印制电路板的制作，学生还可以学习掌握转印机、雕刻机、高速视频钻等设备的使用方法，进一步了解印制电路板的制作工艺方法和过程。显然，了解现代电子工业的新技术、新工艺、新设备等，也是积累工程制造经验的过程。
3.单片机应用电路实验板的制作
（1）元器件的选择。单片机应用电路实验板是集编程器、仿真器、iSp下载线、实验电路为一体的电路板，它利用单片机自身的资源，外加电源电路、时钟电路、复位电路，构成单片机应用系统。本次工程训练中，单片机采用应用广泛的at89S52芯片（兼容StC89C系列芯片），与其他电路包括RS232串行通信接口、数码管显示、LeD显示、蜂鸣器、中断控制、继电器控制等，共同构成了单片机应用电路。在此基础上，学生可以根据控制需要选择加单片机片外存储器Ram（6264）、Rom（2764），来扩展单片机存储空间；或者加模数转换芯片（aDC0804）和数模转换芯片（DaC0800），来实现直流电动机的调速控制等。
（2）电路板的安装。元器件选定之后，学生就可以自行安装并焊接电路板。在此环节要注意：1）焊接之前，应检测印制电路板，防止出现断路、短路、焊盘脱落的问题，以减少故障；2）电路板焊接重点是集成芯片，其管脚易出现焊接短路的故障，因此要提前练习焊接芯片管脚；3）焊接完成后，要用数字万用表检查焊点之间有无短路故障，以确保电路板的焊接质量。焊接好的单片机实验板如图2所示。
（3）联机调试。单片机应用电路实验板硬件部分制作完成以后，需要对其进行软件编程并进行调试以实现特定的功能。步骤如下：1）将通信电缆接入装有killC51集成开发软件的pC机串口和单片机电路板串口；2）为实验板接入9V直流电源；3）使用数字示波器检测硬件电路各点信号（如复位信号、时钟信号、i/o输出信号）；4）用C语言编写源程序；5）使用killC51集成开发软件内嵌的仿真调试软件进行模拟仿真；6）将调试好的源程序烧录到单片机内，在实验板上实现输入输出实验。
通过反复的调试，学生能够掌握源程序的编辑、编译、仿真、在线下载、在线调试方法和过程，并且学会自行解决调试过程中经常出现的错误，最终实现单片机应有的功能，圆满完成工程训练的任务。
五、教学改革效果
实践证明，开放式工程训练在高校创新人才培养过程中所发挥的作用是十分重要的。通过典型工程项目和电子产品制作工程训练，学生的工程制作能力不仅有了显著的提高，而且可以通过自主学习实现创新型项目的开发，进一步培养综合素质和创新能力。我校参加过电子工程训练的学生在电子设计大赛中已经初步展现了自己的工程实践能力，取得了很好的成绩。此外，开放式电子工程训练也为实践教学积累了宝贵的经验，有利于提高实践教学的效果，由此引发的实践教学模式的改革将更加适合现代人才的培养要求。
参考文献
[1]韩芝侠，脱慧，饶汉文，等.电子工艺实习教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2007，26(11):108-111.
[2]王璐，杨明.电工电子学开放实验的改革与探索[J].中国电力教育，2010，(36):130-131.
电路板设计基础知识篇7
【摘要】在分析医学电子实验课教学现状的基础上，针对目前医学电子实验中存在的问题，进行改革探索，设立开放型实验室，突出设计性实验理念，进行电子产品设计开发培养学生的创新能力，并介绍了相关实施方案。
【关键词】医学电子实验;教学改革;开放型实验室;电子产品设计开发
医学电子学基础是影像专业学生的专业基础课，其实验课程是该门课的重要组成部分。医学电子学实验过程是学生实践应用能力和创造能力的培养过程，从中可以树立起严谨、认真的科学工作作风，并且有助于锻炼和提高学生科学实验技能，对于学生以后从事医学科学研究将有很大的帮助。
电子学实验教学在现实中存在一些问题，诸如传统的“填鸭式”教学模式[1，2]：所有的实验都是由教师安排好实验仪器，讲解清楚实验原理，甚至还设计好记录数据所需的表格。学生无需动脑筋思考，只要按照教师的安排去做，就能成功地测到数据，完成实验。这种僵化的教学模式在很大程度上抑制了学生做实验的积极性和主动性，难以开拓他们的思维，难以唤起他们分析问题和动手解决问题的渴望，不利于学生创新意识和创新能力的培养。实验必须与现代科学技术接轨，才能使现代科技进步的成果渗透到传统的经典课程内容之中，才能激发学生的学习积极性与热情。为了培养学生创新能力和实践能力，确立学生在实验教学中的主体地位，可变传统的验证性实验为设计性实验[3，4]，来调动其主观能动性。
我校物理教研室承担着电子学实验教学工作，我们已经深刻认识到了实验教学的根本目的是培养学生的探索精神和自主学习能力，帮助学生养成应用科学思维去认识物理世界的良好习惯，并最终达到综合能力全面提高的目的。为了改善实验教学的教学效果，培养学生的动手能力，养成在动手中锻炼实事求是的作风，我们在医学电子实验课程的教学模式上进行了大胆的改革和实践：将电子学实验室建成开放型实验室，面向本科生开展科研活动。实施方案具体如下：
1组织计划工作
经过讨论研究，结合教研室的学科特色和现有的先进的电子实验综合装置、传感器实验综合装置等设备条件，决定在本科生中开展“电子产品设计开发”科研活动。为了使活动能够顺利开展和取得切实的成效，教研室特别指定了3位老师专门负责该项工作，并制定了工作计划。电子产品设计开发是一项专业性很强的设计工作，要求学生具备电子学和计算机方面的知识，因此参加活动的对象暂定为影像专业大三学生，活动过程与“医学电子学”课程相关进行，当“医学电子学”课程讲授完了基本电子元器件知识后，可挑选8～12名对电子产品设计开发活动感兴趣的学生，成立“电子产品设计开发活动科研团队”，活动时间定为两个学期。
2活动过程以及内容
活动共分4个阶段，通过由浅入深循序渐进的过程，引导学生进入到由小小的电子元件组成的复杂电路设计领域，并完成设计开发工作。
第1阶段：学习“电子产品设计开发”基本知识。当“医学电子学”课程讲授完了基本电子元器件知识后，科研小组开展第一次活动：由指导老师向学生介绍设计电子仪器的基本原则、方法、步骤以及电子线路计算机辅助设计软件;详细的解剖一台医学仪器，使学生们了解电子仪器设计的基本知识;研究常用的电子元器件，电路板及多种医学仪器，使学生认识到很多小元件可组成一件简单的电子产品。只有完成从构想、参数计算、电路设计到制作成品的一系列过程，才能制成一件完美的产品。通过第一阶段的活动，可激发学生的创新激情和对"医学电子学"课程的浓厚兴趣。
第2阶段：产品原理图设计。讲授完“医学电子学”课程的基本电路和大部分应用电路后，指导老师给学生布置电子产品设计任务。学生可利用假期，通过杂志、图书、网络等工具，多方面搜索资料，结合已学过的知识，通过对比选择确定各自的电路设计方案，并完成原理图设计、参数计算、编写设计计算说明书等各项工作。指导老师审阅原理图和设计计算说明书后提出意见，学生可进行修改完善，并购置元器件准备下一步的设计工作。
第3阶段：使用电子设计自动化软件(electronicDesignautomaticeDa)protel99进行电路板设计。第二学期开学，首先由指导老师组织一次统一的活动，向学生讲授protel99 的基本功能和基本使用方法。然后由学生独立上机实习，将自己设计的电路原理图输入计算机并完成电路板图的设计工作。电路板图的设计工作中，学生可能会遇到很多困难，指导老师要随时协助解决，直至完成最终完成电路板图设计工作。
第4阶段：电路板焊接、调试和整机设计装配。先将电路板图送到专业厂家加工成实际的电路板。在指导老师帮助下，学生将元器件与取回的实际电路板进行焊接、调试，并进行外观设计。完成这一系列的工作后，合格电子产品就面世了。
3结果及总结
参加科研活动小组的学生们掌握了电子产品设计开发的全部过程，学会了电子产品设计开发的基本知识和基本技能。部分同学完成了无线话筒、电子针灸器、电子抢答器等电子产品的设计工作，有的同学还制作调试出了电子针灸器样机。所得成果激发了学生们的创新激情，他们也直接体会到了现代科技进步的成果渗透到传统的经典课程内容之中的快乐。更重要的是此项活动帮助同学们建立了严谨的科学态度，培养了他们的创新能力、理论联系实践的能力、动手能力，拓展了知识面、开阔了眼界，促进多了多方面知识的积累;同时培养了他们做事情的恒心。
对于影像专业的学生来说，以后接触的影像设备都属于高科技的医疗电子产品，要想成为一名优秀的影像诊断医师，除了要有扎实的医学知识以外，熟练地掌握电子技术也是必不可少的。
总之，进行新的电子学实验教学模式探索改革，目的是为了更好地适应人才培养的需要。适当开展开放性、设计性实验，可增加学生发挥想象力和创造力的空间，并把学生带到当今科技的某些前沿阵地，开拓学生的眼界;同时设计性实验促使学生去验证自己的设计结果、设计产品，学生则更直接体验到成功的喜悦，而这又会进一步激发学生的实验兴趣、学习热情和创造热情，从而形成一个良性循环。
【参考文献】
1吴艳茹，顾洪恩.改善普通物理实验教学效果的几点考虑.大学物理教育专刊，2003，1：195～196.
2顾洪恩，吴艳茹，等.大学物理“教”与“学”中的素质修养.大学物理教育专刊，2003，2：1～4.
电路板设计基础知识篇8
【中国分类法】：tm1
一、研制电工示教系统的意义
（1）示教演示系统是课堂演示的重要物质保障。通过课堂演示，可以增强课堂教学的生动性，提高学员的学习积极性，增强学员对理论知识的理解力。目前，电工教学中采用multisim仿真软件辅助课堂教学，但效果不佳：教学中使用的仿真软件为破解的盗版软件，功能不稳定，常有较大误差；仿真演示无法代替实际演示，亟待研发教学示教演示系统，将软件与硬件有机结合。
（2）电工技术课程的理论比较复杂，内容抽象。尤其是常用电路基本原理、定律以及实用的电路等，讲授中若没有示教器材，学员只有一个粗略的感性认识，缺少理性理解，只能死记，不能灵活运用。本项目的意图是以一体化教学理念为指导，结合教学实际，在示教器材基础上溶和现代化手段、突出媒体优势，构建示教系统，促进课程教学质量提升。
二、示教系统内容及要求
演示课程中电路基本元件的特性（如电阻、电感、电容、电源元件特性）、电路基本定理、定律、原理的验证，实用电路的演示，以及具体电路分析方法的验证演示。
（1）紧密联系教材，演示项目典型；
主要针对电路基本知识、重难点知识以及相关典型电路，展开演示板的制作。
（2）设计电路安全、可靠性高、维修方便、示教现象明显；
电路设计外形应大小合适，适合远距离观看。同时应能便于更换和维修。
（3）外形美观、方便移动、功能齐全，尽量减少外设；
主要针对整体布局，方便课堂教学的使用。
（4）插接元件丰富，利于教员、自主设计电路。
便于拓展教学内容，使课堂演示更加灵活、显明。
三、示教系统制作方案
1、方案一：选用可移动支架的主展示板（1600×1100）。其上设置直流电源及直流、交流可调电源。辅助电路单独制作，同时辅助电路通过插接的方式嵌入到展示板。辅助电路采用环氧树脂板制作，通过正面印制电路图，安装相应元件的端子，反面将具体元件焊接与相应端子的上。由此，正面展示的是一个完整、美观的典型电路图。对于测量环节可采用数字万用表（或数字电压、电流表）实现，以及用示波器测试电路中的电压波形。最终，通过高清摄像头，将具体测试和操作情况传至大屏幕。
2、方案二：主展示板上设置具体的连接插孔，将每个连接件（电阻、电容、电源、电感、导线等）都做成相应的插接件，任意插接组合形成电路图。插接件可用塑料制成，将元件焊接与插接的端子上。关于测量环节建议采用USB6009数据采集卡，结合计算机虚拟仪器设计虚拟示波器和虚拟万用表显示界面，通过数据采集可将实时测试的电路电量数据用多媒体投影显示出来。
两种方案的比较：
第一种方案主要优点在于所用的器件仪器均为实物仪器及元器件。示教效果较为明显。但由于示波器比较笨重，安装于示教板上会增加其负担，容易形成潜在的不稳定问题。另外，数字万用表显示数据较小，利用摄像头测试显示在大屏幕中，造成演示测量数据不美观、不清晰。
第二种方案，采用虚实结合的方式，以虚拟仪器代替实际仪器，使得成本低、安装方便、演示数据美观、清晰。但大量制作插接件后，长时间使用容易使插接元件连接处的接触不良，使得电路数据不准确。
由此，我们选择的方案是将第一种方案和第二种方案有机融合，形成第三种方案：以前两种方案为基础。
（1）利用USB6009数据采集系统，利用Labview搭建虚拟仪器显示界面。
（2）将辅助电路板做成插接电路板，主要针对《电工技术》课程内容中的结构相对稳定的典型电路。
（3）制作相应的元器件插接件，在示教板上设置相对耐插的连接插孔，方便教员灵活组合新电路，用于课堂教学。
3、关键技术
（1）示教板尺寸以及外形的确定。
需要实际考察教室实际情况，确定示教板的尺寸及外观。
（2）插接元件的制作。两个方面要求：外观规整、接触可靠。应根据实际情况选择合适的材料进行制作。
（3）直流、交流电源模块，需要设计电压输出稳定的电路板。
电路板设计基础知识篇9
【关键词】电子线路CaD教学改革教学方法
【中图分类号】G642【文献标识码】a【文章编号】1006－9682（2012）01－0038－02
《电子线路CaD》课程是高等职业院校电类专业学生的必修课，该门课程实践性、应用型都很强。传统的教学模式大多采用的是教师多媒体演示教学，理论和实践分离教学、课时分散教学等方式、知识点填鸭式教学。普遍面临学生缺乏学习兴趣、教学质量不高的难题。从学生方面来说，认为学会使用软件绘制原理图并在电脑上生成印制线路板即可，至于能不能实用以及与实际工作中的差距往往不去关心，学生对课程的学习普遍不够重视；从教师方面来说，传统的教学方法单一，难以激起学生的学习兴趣。为了提高学生的学习兴趣，最大限度地培养学生的职业道德、职业素质和职业能力。对于电子线路CaD课程的改革是有必要的。为此我们在对该门课程进行教学改革实践的基础上针对教学中所采用的教学方法进行了归纳总结，同时提出了使该门课程改革效果更好的一些建议。
一、课程改革的基础
课程教学紧贴学生就业岗位的要求，以学生岗位针对性为前提，充分体现“职业岗位―岗位技能―岗位课程”的思想，同时还要注意培养学生良好的职业道德和职业素质，培养学生应用知识和解决问题、分析问题的能力以及与人合作的能力。
二、课程改革内容
1．课程结构的改革
课程采用项目化的方式重组内容，打破传统教学中先原理图后印制板（pCB）的组织结构。避免了以往前半教学中都接触不到课程的核心内容（pCB的设计）的弊端。由任课教师精选教学项目，以项目带动内容，将内容融于项目，分散难点，使学生便于掌握，从而达到提高pCB设计制作水平的目的。
2．教学内容的改革
在教学内容上，不再是老师给学生全盘灌输软件应用的相关知识点，而是重组教学内容，将各个知识点融入与生产实际相关的项目中。以pCB设计为宗旨，使学生在学完每一个项目后都能完成一定的pCB设计。并从应用及学生实际情况出发，设置单面板、双面板等学习情境。课程后期预留时间，供学生练习CaD考试真题。
3．教学方法的改革
基于该门课程教学改革的基础，在该课程的教学中，采用了“项目导向，任务驱动”的教学方法，教师在选择项目前要先对学生的职业岗位以及该岗位所要求的技能进行分析，最后制定出与企业实际相关的课程教学项目，同时在选择教学项目时遵循了从简单到复杂、循序渐进的原则。《电子线路CaD》课程精选了七个教学项目，其中包括简单模拟电路绘制、复杂电路原理图绘制、层次电路原理图绘制、双面pCB板的自动布局布线、单面印制电路板手动设计、电子线路综合设计、印制电路板制作。同时要完成每一个项目的工作量有大有小，在教学中根据项目的大小，又将项目分成若干个任务，把教学内容以及学生要掌握的岗位技能巧妙地隐含在每个任务之中，让学生自己提出问题，并经过思考和老师的点拨，解决问题。
对较大的项目（如项目层次电路原理图的绘制）、学生一个人完成有困难的项目，将学生按照不同层次进行分组（分组时，注意了学生不同层次的搭配以及学生的个体差异），每个组安排一名学生担任项目组长，由各个项目组长给每个同学分配相应的任务，共同合作完成一个项目，在完成项目的过程中，基础好的可以帮助和辅导基础一般的学生，实现共同提高。这样不仅掌握了完成项目所需要的技能知识，而且培养了学生与他人合作共同解决问题的能力。我们也尝试基础好的同学完成任务后请他们做“小老师”，让他们轮流辅导较难完成任务的同学，让他们在辅导过程中有新的发现和提高。而被辅导的同学也能跟上学习进度，体会到成功的感觉。实践表明，教学效果很好。
同时，由于该门课程的实践性很强，在教学中应给学生更多的实践与练习机会。因此教学课时不再像传统的教学方法那样：课时分散，老师通过多媒体演示之后，再另行安排上机实践时间；而是将授课时间集中起来，将所有实际设计对象搬到机房和实验室，做到了教、学、做一体化，便于教师示范与学生即时训练相结合，知识点可以当堂消化与巩固，对学生应用知识的能力的提高也有显著效果。
4．课程评价方式的改革
本课程属于实践性、应用性较强的课程，所以在设计本课程考核方案时，要注重对学生应用能力的考核和过程性考核，考核内容分为三部分：平时考核占总成绩的20%，学习态度是主要的评价因素；阶段性考核占总成绩的40%，主要是对每个能力训练项目完成后提交的作品的评价；综合上机和制板的作品考核占总成绩的40%，是对学生综合应用能力的考核。
5．教学手段的改革
该门课程传统的教学手段是教师制作课件结合软件，利用多媒体进行演示，一堂课上真正的操作者只有老师，这样不便于学生及时消化课堂内容。在教学改革中，虽然课件演示也是教师采用的教学手段之一，但所有的教学都在实训机房进行，一生一机，学生除了可以学习操作方法，还可即时的动手实践。
三、教案设计
教案设计是教学改革中重要的一部分，它是完成每个项目中若干任务的过程的具体化，区别于以往的教案只是对知识点的罗列以及重难点的突出。在教学中进行教案设计时为每一个任务都设计了相应的教学情景单元，包括教学内容；教学重难点；教师、学生的活动，在该教学情境中要掌握的技能点、知识点和所使用的教学方法，完成该教学情景所经历的环节以及每个环节的时间分配等。教学环节是教案设计中最重要的一部分，分为课前导学；知识链接；引入主题；提出任务目标；分析任务目标；任务实施；学生实际操作；教师个别指导、集中辅导；新课总结等。
四、几点建议
上述对《电子线路CaD》课程教学改革内容的归纳总结是建立在已经进行教学实践的基础上，但仍有不完善的地方。为了使该门课程的教学效果更好，提出以下几点建议：
第一，为了使学生的所学更贴近于工作实际，教师在进行教学项目设计前，应尽可能多的到与学生就业相关的岗位上了解与本门课程相关的内容，为制定项目积累素材；同时在制定项目时可以将与电类专业的专业课如数电、模电、单片机等相关的知识融入到教学项目中，使学生对本专业的知识有一个系统的了解。
第二，课程改革方案实施过程中要始终保持课堂的开放性和学生的创新性。如在每个学习情境中都有几个项目，学生在学习过程中可以不局限于这些项目，我们鼓励学生自主创新设计项目，在实训课堂上，学生并不一定要做老师给的实训项目，允许学生使用自己更好的产品项目。
第三，在教学中如果使用的是英文软件或部分汉化的软件，考虑到高职学生普遍英语底子较差，因此应注意英语和汉语结合的双语教学。
参考文献
电路板设计基础知识篇10
关键词：专业感知；实验教学；实验平台；电路板制作
0引言
当今，软件产业蓬勃发展，社会对软件工程人才需求旺盛。2011年9月，国务院学位委员会了新增软件工程为一级学科的通知，此项措施充分体现了国家对软件产业发展的重视。2012年，北京联合大学新增了软件工程专业，培养符合软件工程产业发展需求的软件工程技术与服务应用型人才、具有计算机系统背景的软件工程专业人才，并制定了“软硬结合”的特色培养方案。
软件工程专业要培养学生掌握计算机科学专业基础和软件工程综合实践能力，鼓励学生在实践中自主探索和思考。专业感知与实践课程是软件工程专业第一学期开设的专业基础课，为提高低年级学生对专业的认识，激发学生对专业学习兴趣而设，以“感知专业、实践创新”为目标。文献[5]提出专业感知课程的教学内容为c语言与移动应用开发相结合，让学生了解到c语言在移动平台上的应用，调动了学生学习积极性和创造性。国内高校开设专业感知与实践课程的较少，为培养低年级的实践能力，很多高校开展了相关教学研究。文献[6]在实验教学方法上进行了改革探索，提出了任务驱动、案例驱动、项目驱动的实验教学模式。文献[7]介绍了程序设计基础课程的实验教学改革。文献[8]以电路原理实验课程为例，探讨了为培养创新意识和创新能力，实验教学改革与实践的出发点与落脚点应该从低年级开始。文献[9]提出研制LeD实验平台，提高了微机原理与接口课程的可操作性。
已开展的实践教学研究为软件工程专业的专业感知与实践课程建设提供了重要参考。2009年，北京联合大学信息学院开设专业感知与实践课程，课题组教师研制的实验平台用于低年级的专业基础教育。实验平台的研制正是专业基础教学内容上的创新，实验平台帮助学生在实践中循序渐进地感受和领悟计算机指令的运行机理，掌握问题求解的基本方法，训练学生运用计算机系统的思维方式分析和解决问题，为将来从事嵌入式软件开发奠定基础。
1课程定位与目标
计算机科学是软件工程学科的一个重要基础，软件工程专业第一学期开设专业感知与实践课程正是要培养学生对计算机系统的基本认识和计算思维能力。教学内容包括基本逻辑门电路、组合逻辑电路的工作原理和焊接实验。本课程为后续程序设计基础、计算机组成原理等专业课的学习作好铺垫，为将来从事基于计算机系统或嵌入式软件开发奠定基础，实现“感知专业、实践创新”的目标。
2实验平台设计
以应用型本科人才的培养为主线，以提高学生认知专业知识为导向，我们采用分模块、任务驱动的教学方式，培养学生的实践动手能力；设计了6组基础实验，分别为开关电路、与门电路、或门电路、计数器电路、寄存器电路、运算器电路。6组实验有针对性地介绍了计算机系统的内部运行机理，难度循序渐进，详情见表1。
教师根据实验内容，自主研制了电路板，如图1所示。学生在了解电路工作原理的基础上，动手焊接实验，完成电路板制作。
以与门电路为例，介绍实验平台的设计原理。实验目的是让学生掌握逻辑“与”的概念，了解如何用硬件实现“与”操作。与门电路由二极管或集成电路构成（见图2），平台采用复用方式将这两种电路结合起来。去掉集成电路U1a，就是由二极管组成的与门电路，去掉两个二极管D1、D2，就是集成电路与门。当开关Sw1、Sw2都接高电平时，加在电阻R2上的电压为高，三极管t1导通，发光二极管L27亮。开关Sw1、Sw2只要有一个接低电平，t1不导通，发光二极管L27不亮。学生通过焊接，掌握硬件实现“与”操作的不同方法。
同时，对比C程序设计中“&&”语句实现的“与”操作，使学生了解软件开发中有些任务用硬件或软件均能实现。
3实验平台应用
实验平台自2012年正式应用，受到学生的好评。实验内容包括原理和操作方法等计算机系统的基础知识和电路板制作实验。从基本与、或关系，到二进制进位、存储原理、加/减运算，由浅入深。课程分模块、分步骤进行。
实验必备的材料有电阻、电容、二极管、发光二极管、三极管、集成电路等；工具主要有万用表、电烙铁、铬铁架、焊锡、镊子等。学生要认识各种元件，了解元件的极性等物理特征，并能熟练使用万用表。由于是低年级学生，对焊接实验的注意事项、基本步骤、具体手法、焊点质量及检查等内容也要介绍，保证实验顺利完成。
电路、元件和焊接技术前期工作准备完毕后，方能实施焊接操作。实验以小组为单位，2-3人一组，共用一块电路板。在了解了开关电路、与门电路、或门电路、计数器电路、寄存器电路、运算器电路的原理基础上，小组成员分工，每人都要有明确的任务。学生将电子元器件按照电路图正确地焊接到指定位置，电路板制作完整效果如图3所示。
实验平台的应用，具有较强的操作性，增强了课程的趣味，提高了学生对专业的认识。实验中，学生操作认真，互帮互助，充分调动了积极性，培养了团队合作意识。实验平台帮助学生理解数字逻辑、数据的机器表示、数制转换、存储原理、指令执行等计算机系统的基础知识，尤其是二进制，二进制是计算机系统的基础，以前仅通过书本学习，学生对数据的进位、溢位等概念理解不深。平台中的计数器、运算器实验，将二进制加减运算、进位、溢位、存储、进制转换等从设计原理到硬件实现进行了直观展示，帮助学生透彻理解，对后续程序设计基础、计算机组成原理课程的学习提供帮助。
从具体的操作实验中理解基本知识、基本理论，较传统的书本传授要更形象更生动。学生在兴趣的激发下，乐于动手，积极思考。课程有助于创新能力的培养并为后续专业课的学习奠定良好基础。
4结语
电路板制作实验平台是为软件工程专业低年级学生开设的专业感知与实践课程而研制，设计了从基本逻辑到组合逻辑的6个模块，已通过近130人的实践。在实验中，学生边做边学，充分调动了学习积极性，课堂效果良好。实验平台是培养具有计算机系统背景的软件工程人才的一个探索，为类似课程的实践教学开辟新的思路。
参考文献：
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