《电子电路CAD技术》单元教学设计方案.docx
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《电子电路CAD技术》单元教学设计方案
《电子电路CAD技术》课程单元教学设计
单元标题：
项目1——认识电子CAD完成的功能
单元教学学时
4
授课班级
11应电
上课周次
1
上课地点
8#303
教学
目标
知识目标：
1、初步识别实体PCB上的对象：
封装，焊盘，覆铜导线，文字注释等。
2、适当了解PCB板子生产工艺流程；
3、掌握PCB单、双面、及多层板的含义。
4、掌握电子CAD在PCB图样设计中的作用，了解PCB设计的流程。
5、知道为什么学习电子电路CAD技术课程。
及本课程学习的核心和最终目标。
能力目标：
1、能分析现实电子产品的支撑体——印制电路板的基本组成要素。
2、能对给定的现实板子判别板的类型——单面板、双面板、还是多层板。
3、能结合市场需要明白为什么学习电子电路CAD。
4、知道目前电子产品设计公司，PCB版图设计常选用的工具软件，及我们选择proteldxp2004的理由。
素质目标：
1、具有良好的劳动纪律观念，认真做事，细心做事的态度；
2、培养电路板的认图、读图能力。
3、培养表述、回答等语言表达能力及归纳总结能力。
4、培养自主查询资料，及时掌握快速发展的电子信息行业动向的意识；
本次课使用的外语单词
Printedcircuitboard（PCB）：
印制电路板
SingleLayerPCB：
单面板
DoubleLayerPCB：
双面板
MultiLayerPCB：
多层板
教学活动设计
教学内容：
1、电子产品的展示，认识印制电路板。
2、识读印刷电路板的板层
3、如何设计电路的PCB图样
4、本课程的核心和最终目标
重点（★）与难点（▲）：
1、★▲电路板的板层判别；
2、★如何根据电子电路设计PCB；
教学步骤：
【教学活动一】通过电子产品直观展示，认识印制电路板（时间：
45分钟）
步骤一：
从身边熟悉的电子产品，以提问的方式问，电子产品的支撑是什么？
引入到电路板，电路板是什么；
请学生观看板子，以提问方式：
①从外观看这块板子，板子上看到什么？
找出板子的组成对象。
②认识PCB的功能，明白什么是PCB。
③PCB的发展历史，目前主要有哪些主要PCB厂家，生产工艺水平。
步骤二：
那这块成品板子大致怎样制成的？
根据同学的表情或热衷程度，适当介绍怎么PCB怎样制成的。
最终明确：
必须有预先设计好的成品PCB版图。
【教学活动二】一般电子产品中的板层数是多少，识读印刷电路板的板层（30分钟）
步骤一：
从身边的主板、手机、功放等电子产品，全班思考十分钟，提问产品的支撑体——电路板的板层分别为几层？
然后指出“层”的含义。
最终明确：
单面板、双面板、多层板。
步骤二：
分发不同板子给学生，请同学判别板层。
【教学活动三】如何设计电路的PCB版图（40分钟）
步骤一：
教师再次提问，什么是PCB？
明确：
PCB是在基板上，按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。
这里“预定设计”是指，PCB加工制作前已经设计好的具有电气特性的电路PCB图。
步骤二：
电路PCB图究竟是怎样设计的呢？
利用计算机辅助设计（Computeraideddesign，CAD）软件，如Protel、PowerPcb、DXP2004、CandenceAllergo，AltiumDesigner等，来完成电子电路PCB版图的设计。
步骤三：
了解电子电路CAD设计的流程。
①方案分析，绘制电路原理图
②电路仿真
③PCB板设计
④PCB板制作
步骤四：
说明选用DXP2004平台设计PCB版图的理由，并打开相应的界面。
【教学活动四】：
本课程学习的核心和最终目标（25分钟）
步骤一：
向学生展示用Protel进行电路设计的各大编辑器及其之间关系框图，明确学习的最终目的：
设计符合实际电气性能和工艺要求满足用户要求的PCB。
步骤二：
知道各大编辑界面是如何进去的，及采用文件扩展名，可区分不同的类型设计。
【教学活动五】：
本课程的学习方法和考核模式介绍（时间：
35分钟）
步骤一：
课程的学习方法，项目1是认识性的，下个项目开始PCB设计，每个项目表面看似一样，都是SCH到PCB设计，即做事的流程大致一样，但涉及的内容、知识、技能点不同。
项目2、3采用教师演示，学生模拟操作为主；后面项目以学生为主体，自己绘制，教师辅导，点评。
前三个项目不分组，从项目4开始分组，注意合作交流，以及项目经理管理本团队的能力，后面项目开展不同组设计项目PCB评比。
步骤二：
考核模式：
平时考核占主要（60%），期末考核（40%）。
平时考核中，各个项目都会在期末中占据比例，平时的职业素养、学习态度占据的比例。
考核有导向作用，向学生说明每个项目占据的比重。
展示考核所占比例。
【教学活动六】：
布置作业和训练（时间：
5分钟）
步骤一：
为更好完成电路设计，介绍电子电路相关的网站如www.114IC.com，以便查找元器件相关资料,设计出的PCB图符合元器件装载需要。
步骤二：
布置课后练习，下次课前提交。
作业（或考核）
查找三极管实体元件2N3904、2N3906,以备下次新课使用。
教学
材料
教材：
兰建花.《电子电路CAD项目化教程》[M],北京:
机械工业出版社,2012年
仪器、设备：
电子产品PCB，计算机，PRTELDXP2004
电子课件：
项目1认识电子电路CAD的功能
课后
体会
第一节课把课堂规矩给定好，特别是涉及课程相对特殊的地方，才便于师生双方的相互适应，达到课程教学的最佳效果。
《电子电路CAD技术》课程单元教学设计
单元标题：
项目2初步绘制简易声光报警器原理图和设计单面板＞＞2-1单页式原理图的绘制
单元教学学时
4学时
授课班级
11应电
上课周次
2
上课地点
8#303
教学
目标
知识目标：
１、掌握ＳＣＨ文件的创建与保存方法。
２、了解常见典型分立元件在库中的元件名称、符号。
3、熟悉常见元件库和典型库元件存放位置。
4、了解原理图绘制的流程。
能力目标：
1、基本会识读简单电子电路图的能力。
2、会创建和管理项目文件、SCH设计文件。
3、初步会利用库面板管理器放置元件，编辑元件，调整元件。
4、会用Wire导线连接原理图元件。
素质目标：
１、培养识读简单电子电路图，借助网络搜索引擎相关元件，解决识图过程中遇到的问题。
２、具有计算机基本操作的能力，及一定的英语知识。
３、有积极主动学习的自觉性。
4、培养认真、细心做事的品质。
本次课使用的外语单词
PCBProject：
PCB工程（项目）；*.PrjPCB：
项目工程文件（扩展名）
Schematic：
原理图；*.SchDoc：
原理图文件（扩展名）
MiscellaneousDevices.IntLib：
杂项集成库
MiscellaneousConnector.IntLib：
接插件集成库
Component：
元件名称
教学活动设计
步骤
教学内容
★重点、▲难点
师生活动
时间安排
咨询准备
学生已知道本课程的核心——电子产品PCB的支撑，现亲身实践，先作好PCB设计的准备——知道本电路的功能，转入电路图的绘制。
▲难点:
电路图的识读，电路功能
★重点:
电路原理图的含义
直观展示电子产品及对应的声音录放电路图（SCH），学生以电子产品技术助理的角色，来读电路图，知道读图的一般方法。
然后转入如何绘制电路图。
10分钟
任务要求
１、基本读懂简单电路原理图。
2、绘制图示的电路原理图，保证电气连线正确。
★重点:
按要求完成相关操作。
直观展示实体元器件，及应用电子CAD技术展示任务完成的结果，学生知道任务完成的结果。
5分钟
任务分析
1、分析电路，知道这个电路的功能与作用。
2、分析电路图的组成，由元件和导线组成。
▲难点:
如何识读电路原理图
★重点:
电路图的表达的意义，元件、导线。
师生一起分析电路功能，明确元件和导线的灵魂作用。
然后在DXP2004版本认识一起绘制原理图。
10分钟
任务实施
１、项目文件建立与保存；在项目文件中建立原理图文件与保存；
2、在SCH图纸界面，学习元件工作区库面板，从库面板查看元器件，及利用元件工作区面板，放置与编辑元件；
3、在SCH图纸界面，放置电源、接地并设置属性。
4、电气连接，用Wire导线（不是Line）进行元件引脚之间的连接；
5、保证图中元件编号的唯一性，及电气连线的正确，完成原理图的绘制，保存。
★重点:
１、如何创建项目工程文件、原理图文件，并保存。
２、库元件工作面板，及在库面板中查看放置元件，元件编号。
3、用Wire导线连接元件引脚。
▲难点:
1、找不到电路图中元件位于哪里？
2、肉眼看不出图中的连线，是Wire电气连线，还是Line连线。
１、教师演示如何创建工程文件，如何新建电路原理图文件，学生模拟教师刚才的操作，教师查看学生的操作，适当点评。
2、在文件创建完成，在SCH图纸界面，准备放置元件，在元件库面板中教师以案例演示如何查看元件，并放置元件到图纸中，调整元件位置，设置元件属性、正确编号，学生模拟教师的操作方法，完成图中元件的放置、编辑与调整。
同时教师巡回指导，最后出现共性问题的点评。
3、电路工作离不开电源和接地，教师示范讲解如何放置电源和地线，学生模拟教师方法完成图中电源、接地的放置与设置。
4、教师演示如何用Wire导线正确进行连线，并强调连线的一些要点。
学生模拟老师的操作方法，完成连线。
然后教师给出一些预设的连线，请学生找出故障原因，教师适当点评。
5、最后一起来检查原理图，保证绘制正确并保存。
125分钟
任务评价与小结
考核，评价；问题作品讲解，
★重点：
本次任务实施中出现的问题点评，小结。
请学生提交作品，教师展示不同的作品，学生比较作品，教师点评，体会原理图布局、连线的合理性，然后请学生小结SCH绘制的流程，教师补充，以规范日后SCH的绘制。
25分钟
作业（或考核）
1、查阅三极管2N3904、2N3906元件的内部结构与元件排列。
2、继续完成电路图的绘制。
3、汇总常见典型分立元件在库中对应的名称。
4、如何对元件编号，并且元件在图纸中仅显示的是元件编号。
教学
材料
教材：
兰建花.《电子电路CAD项目化教程》[M],北京:
机械工业出版社,2012年
参考教材：
及力.《电子CAD综合实训》[M],北京:
人民邮电出版社,2010年
仪器、设备：
电子产品PCB成品板，计算机，PRTELDXP2004
资料：
实体元器件发光二极管、三极管等。
课后
体会
1、围绕电路原理图的核心“元件和导线”开展教学，初次涉及用最少的知识和技能完成简单电路图的绘制。
2、对于原理图编辑环境只稍作演示，没有详细介绍，提示学生根据绘图需要，自己查阅设计。
《电子电路CAD技术》课程单元教学设计
单元标题：
项目2初步绘制简易声光报警器原理图和设计单面板＞＞2-2PCB单面板的设计
单元教学学时
2学时
授课班级
11应电
上课周次
2
上课地点
8#303
教学
目标
知识目标：
1.了解实体元件、原理图元件符号、PCB元件的差异性及共同点。
2.掌握项目文件中创建PCB文件的方法。
3.初步体会电路板ＰＣＢ设计的流程。
能力目标：
1．会新建项目，并在项目中新建PCB文件，并会保存。
2.基本能从原理图编辑界面将原理图元件封装和网络关系装入到PCB文件。
3.会手动布局PCB元件。
4．会设置PCB单面板规则，会自动布线。
素质目标：
1.培养按工程流程规范认真细心、耐心，仔细操作的习惯。
2.培养检查自己检查，发现问题的能力。
3.培养设计电路板节省耗材意识、环保意识，实用新型人性化意识。
本次课使用的外语单词
PCBProject：
PCB工程（项目）；*.PrjPCB：
项目工程文件（扩展名）
PCB1.PcbDoc：
电路板文件（扩展名）
UpdatePCBDocument，更新到PCB文件
KeepOutLayer：
禁止布线层
BottomLayer：
底层
教学活动设计
步骤
教学内容
★重点、▲难点
师生活动
时间安排
咨询准备
在正确完成SCH的基础上，接着学习如何将SCH转入到PCB,进行ＰＣＢ单面设计。
体会简单单面板设计的一些流程。
▲难点:
SCH元件与PCB元件如何对应
★重点:
PCB单面板设计规则操作
教师对学生绘制的原理图进行点评，绘图出现的错误，进行分析，一张正确的原理图，再转入到ＰＣＢ文件中，进行ＰＣＢ设计，具体如何操作呢？
10分钟
任务要求
设计图示的电路PCB图，保证电气连线正确。
★重点:
按规则完成相关操作。
直观展示任务完成的结果，请学生参照，知道任务结果。
按要求规范操作完成。
5分钟
任务分析
1、分析电路展示的SCH图、PCB图，了解两者的区别。
2、直观分析PCB图的关键组成，与SCH图的联系在哪里？
及两者的纽带。
▲难点:
SCH转入到PCB图
★重点:
SCH转入到PCB图
师生一起分析电路图，比较两者的差异点。
明确两图表达的侧重点，促进学生迫切想自己去做。
10分钟
任务实施
１、项目文件建立与保存；在项目文件中建立ＰＣＢ文件与保存；
2、将原理图内容装入到PCB板；
3、手工布局元件
４、粗略绘建电气边框
５、设置单面板和自动布线
★重点:
１、如何创建项目工程文件、ＰＣＢ文件，并保存。
２、将原理图内容装入到PCB板。
３、PCB元件的移动、摆放
４、单面布线的设置
▲难点:
１、如何充分认清原理图与ＰＣＢ图的关系。
２、如何将原理图内容正确装入到PCB文件。
１、教师演示如何在项目中新建PCB文件，学生模拟完成，教师强调SCH和PCB文件必须保存在相同路径下。
2、教师演示如何将原理图封装和网络关系装入到PCB板，学生针对自己绘制的SCH尝试操作，教师巡回指导，针对出现的一些问题，进行分析与点评。
3、SCH装入到PCB中，教师演示如何手工布局元件，然后学生操作。
4、元件基本摆放完毕，教师演示粗略绘建电气边框，学生针对自己PCB设计图的在外围粗略绘制，再介绍边框的作用。
5、教师演示如何设置单面板和自动布线，学生模拟操作，体会系统自动布线的快速与方便，同时也指出自动布线的不足。
55分钟
任务评价与小结
考核，评价；延伸
★重点：
１、体会ＰＣＢ设计的流程
▲难点:
自己设计的ＰＣＢ图能否用于实际板子？
１、请学生提交作品，教师展示不同的作品，学生比较作品，教师点评，体会原理图布局、连线的合理性，然后请学生小结此次ＰＣＢ设计的流程，教师补充，以规范日后ＰＣＢ的设计。
２、请学生思考：
查看ＰＣＢ图，自己设计的ＰＣＢ图是否能用于实际元件安装？
10分钟
作业（或考核）
1、项目化教程Ｐ３０，６、７、８、９
２、继续完成ＰＣＢ图的设计。
３、汇总常见典型分立元件在库中对应的封装名称。
４、再次阅阅三极管2N3904、2N3906元件的内部结构，与ＰＣＢ图对照。
教学
材料
教材：
兰建花.《电子电路CAD项目化教程》[M],北京:
机械工业出版社,2012年
参考教材：
及力.《电子CAD综合实训》[M],北京:
人民邮电出版社,2010年
仪器、设备：
电子产品PCB成品板，计算机，PRTELDXP2004
资料：
展示图
课后
体会
用最少的知识和技能完成简单ＰＣＢ图的设计。
对于ＰＣＢ编辑环境没有具体讲解，只是在默认界面中设计简单的PCB，让学生最快体会到PCB设计的结果，产生成就感。
《电子电路CAD技术》课程单元教学设计
单元标题：
项目3初步绘制简易声光报警器原理图和设计单面板＞＞3-1绘制流水彩灯简易电路原理图
单元教学学时
4学时
授课班级
11应电
上课周次
3
上课地点
8#303
教学
目标
知识目标：
1、熟悉电路原理图工作环境设置的方法。
2、了解Protel软件中各集成电路厂家的元件库。
3、理解捕获网格、网络标号、电气规则检查和网络表等概念。
4、掌握电路原理图绘图的一般流程。
能力目标：
1、能添加原理图元件库到当前库中；能查找原理图元件；
2、能正确快速完成电路连线，能使用网络标号建立电气连接；
3、能对电路图进行编译检查，并会排错；
4、会生成并阅读网络表；会输出原理图元件清单报表。
素质目标：
1、具有通过比较方式来学习新知识的能力。
2、培养按正确的操作流程的良好习惯，敢于尝试，善于思考。
3、培养自主查询电子元器件资料，获取相关信息的能力；
4、培养对自行绘制电路图的检查、改进能力。
本次课使用的外语单词
PCBProject：
PCB工程（项目）；*.PrjPCB：
项目工程文件（扩展名）
Schematic：
原理图；*.SchDoc：
原理图文件（扩展名）
MiscellaneousDevices.IntLib：
杂项集成库
MiscellaneousConnector.IntLib：
接插件集成库
Component：
元件名称
教学活动设计
步骤
教学内容
★重点、▲难点
师生活动
时间安排
咨询准备
元件放置中，遇到元件不在混合库中，怎么办？
单个元件编号已会，但对于多个同类元件如何快捷编号?
▲难点:
想要的元器件位于哪里
★重点:
元器件
直观展示项目3原理图的设计结果，与学生一起分析图中的元器件，对应的元器件符号位于哪里。
学生尝试找找看，怎么NE555和CD4017不在混合库中，教师提问：
元件找不到，怎么办？
请同学思考。
10分钟
任务要求
１、基本读懂简单电路原理图。
2、绘制图示的电路原理图，保证电气连线正确。
★重点:
元件查找、元件库加载
直观展示实体元器件，及应用电子CAD技术展示任务完成的结果，学生知道任务完成的结果。
5分钟
任务分析
1、分析电路，对于不熟悉的元件，想获取元件参数和信息，可通过搜索引擎获取，知道如何分析电路。
2、分析电路图的元件，这些元件是否在项目2常见混合库中找到，引出，然后一边分析一边实施。
▲难点:
如何识读电路原理图
★重点:
分析电路原理图的元件
师生共同剖析电路图，对于未见过的或不熟悉的元件借助网络查阅元件PDF，如何获取有用信息。
然后探究电路图中的元件符号都放在哪儿，引出怎样加载元件库及查找元件。
10分钟
任务实施
１、项目文件建立与保存；在项目文件中建立原理图文件与保存；
2、在SCH图纸界面放置元件，查找原理图元件；
3、加载元件库；
4、快速编辑元件属性，如多个同类元件编号；
5、电气连接，Wire导线和采用网络标号的电气连线。
6、完成原理图的绘制，保存。
★重点:
１、项目工程文件、原理图文件，。
２、库元件工作面板，及在库面板中Search法查找放置元件。
3、加载元件库
4、多个同类元件编号
3、网络标号
▲难点:
1、如何利用Search法查找元件
2、加载元件库
3、网络标号表示电气连线
１、教师强调必须创建工程文件，电路原理图文件，并保存好，教师检查。
2、在文件创建完成，在SCH图纸界面，准备放置元件，教师通过案例示范讲解，怎样加载元件所在库到当前库。
学生为完成电路图尝试放置元件，CD4017的放置，加载库放置。
可是NE555元件不知位于哪个库，怎么加载呢，经过学生的尝试后，教师通过案例示范查找元件，学生再次尝试，直至完成图中元件的放置。
然后教师介绍元件命名和元件存放厂商的一般规则。
以便后续自己调用元件。
3、继续强调用项目2的SCH设计流程来规范本项目设计，图纸中元件放置完毕，教师提问：
引脚间的电气连线有其它方法表示吗？
让同学沉静思考几秒，然后教师示范，同学模拟操作。
5）教师示范，电路设计好，如何产生原理图的元件清单报表，学生模拟操作。
125分钟
任务评价与小结
考核，评价；问题作品讲解。
比较学习
★重点：
本次任务实施中出现的问题点评，小结。
学生完成的作品，进行提交，及时将优秀作品展示给学生看，同时，将不足的地方指出来，以便学生修正，经过修改的作品再作提交。
最后请同学比较项目2与项目3绘制原理图时，项目3使用了哪些新技能？
25分钟
作业（或考核）
1、查阅NE555元件的PDF说明书。
2、继续完成电路图的绘制。
3、如何快速完成元件属性编辑。
教学
材料
教材：
兰建花.《电子电路CAD项目化教程》[M],北京:
机械工业出版社,2012年
参考教材：
及力.《电子CAD综合实训》[M],北京:
人民邮电出版社,2010年
仪器、设备：
电子产品PCB成品板，计算机，PRTELDXP2004
资料：
实体元器件发光二极管、三极管等。
课后
体会
在项目2的SCH绘制基础上，本SCH绘制注重元件查找，元件库加载，多个同类元件编号，将SCH编辑的技巧都涉及了。
这些技能融合在完成任务中，快学快用。
《电子电路CAD技术》课程单元教学设计
单元标题：
项目3初步绘制简易声光报警器原理图和设计单面板＞＞3-2初步设计成PCB单面板
单元教学学时
4学时
授课班级
11应电
上课周次
4
上课地点
8#303
教学
目标
知识目标：
1、了解PCB编辑界面设置的参数含义。
2、熟悉原理图装入到PCB的操作方法及其相关含义。
3、掌握手动连线的方法。
4、掌握单面板布线时，对于不能布通的网络，采用跳线处理的方法。
能力目标：
1、会排除错误，顺利将原理图元件封装和网络关系装入到PCB文件；
2、能对PCB元件进行手动布局；会设置布线宽度、间距、布线层；
3、会手工连接PCB元件。
4、会对不能布通的网络进行跳线处理。
素质目标：
1、具有通过比较方式来学习新知识的能力。
2、培养按正确的操作流程的良好习惯，敢于尝试，善于思考。
3、培养对自行PCB图的检查、改进能力，自己发现问题和解决问题。
4、有节省电路板成本的观念，提升产品品质的意愿。
本次课使用的外语单词
PCBProject：
PCB工程（项目）；*.PrjPCB：
项目工程文件（扩展名）
PCB1.PcbDoc：
电路板文件（扩展名）
UpdatePCBDocument，更新到PCB文件
KeepOutLayer：
禁止布线层
BottomLayer：
底层
教学活动设计
步骤
教学内容
★重点、▲难点
师生活动
时间安排
咨询准备
在正确完成SCH的基础上，接着学习如何将SCH转入到PCB,进行ＰＣＢ单面设计。
体会简单单面板设计的一些流程。
▲难点:
SCH元件与PCB元件如何对应
★重点:
PCB单面板设计规则操作
教师对学生绘制的原理图进行点评，绘图出现的错误，进行分析，一张正确的原理图，再转入到ＰＣＢ文件中，进行ＰＣＢ设计，具体如何操作呢？
10分钟
任务要求
设计图示的电路PCB图，保证电气连线正确。
★重点:
按规则完成相关操作。
直观展示任务完成的结果，请学生参照，知道任务结果。
按要求规范操作完成。
5分钟
任务分析
1、分析电路展
升级会员 