项目教学在CAD-PROTEL99SE教学中的应用

电子CAD在当前的电子行业中应用已经非常广泛, 已经成为电子产品行业的设计、生产人员不可缺少的工具软件, 作为在校学生在工作前就能够掌握电子CAD软件的操作是十分重要的。当前在电子行业中生产、设计中使用较多的电子CAD软件是PROTEL99SE, 该软件可以完成原理图设计、电路仿真、印制电路板设计、可编程器件PLD设计功能。该软件以其操作简单, 功能强大等优点而被广大的电子产品生产设计人员所使用。掌握PROTEL99SE的使用已经成为从事电子产品设计、生产人员的必备技能。

当前PROTEL99SE教材仍采用从原理图到印制板按章节划分功能逐块逐条功能的介绍, 以介绍软件的功能模式为主, 学生要掌握的内容较多, 系统性不强, 学生虽然学了很多内容, 但仍然不能够独立高效的完成某项设计任务。往往容易失去对P R O T E L 9 9 S E学习的信心和兴趣。而采用项目教学法是在学生学习之前首先让学生知道学习PROTEL99SE的目标, 通过PROTEL99SE的学习可以解决哪些实际的问题。让学生带着目标去学习, 激发学生的学习兴趣, 同时让学生能够体会到PROTEL99SE是实际应用的一项技能, 而不仅仅是理论学习。项目教学最大的一个转变在于教学主体的转变, 以往的教学是教师讲解为主, 教师教什么学生学什么, 采用项目教学以后是老师布置任务, 要求学生去完成, 学生需要什么, 老师教什么, 学以致用, 在完成任务过程中学习, 学生的学习由被动转变为主动。教学的效果完全不同。

项目教学的好处在于将原来按章节讲解的知识点融入到每一个实例中学习, 每个实例中包含一部分知识点。每个实例都是实际应用中的典型电路, 其中包含了模拟电路, 数字电路, 单片机电路, 接口电路等学生必须掌握的知识内容。使P R O T E L 9 9 S E的教学与其它电子相关课程有机结合, 进一步加强对相关电子课程内容的理解, 也通过PROTEL99SE的学习提高学生理论与实际应用的结合。学生在PROTEL99SE课堂上完成的实例设计大部分都是以后工作中要用到的典型内容。工作后能够尽快适应用岗位要求, 实现学校与企业的无缝对接, 为社会、企业培养合格高技能人才。

学生通过设计任务的完成, 逐步掌握每个知识点, 每个实例中介绍的新知识点的范围是能够适应本个实例的要求, 同时使用前面学到的知识内容, 达到复习的目的。PROTEL99SE的功能很强大, 知识内容也很多, 在实例的讲解过程中, 以够用为原则, 通过新实例的完成, 复习已学过的内容, 并介绍新的知识内容。使学生感觉不到理论的学习, 只是在不断的完成新的任务, 通过一个个不同任务的完成, 使学生对知识内容不断的加深理解, 并能感觉到自己能力的不断提高。

PROTEL99SE中主要包括原理图绘制和印制电路板设计两部分内容, 原理图绘制是印制电路板设计的基础。学生初学PROTEL99SE, 对所绘制的电路原理图功能是否正确完整可以不作过多要求, 在学生能够熟练掌握PROTEL99SE后再要求学生对电路功能作进一步分析。因此在开始学习PROTEL99SE原理图绘制功能时学生的任务是能够正确、完整、快速的将老师布置的任务完成。通过几个实例任务的完成, 逐渐掌握PROTEL99SE基本使用功能, 再通过几个实例任务掌握PROTEL99SE使用技巧, 最后再通过代表不同类型电路设计实例的完成, 达到熟练的目的。通过各个实例任务的完成使学生达到PROTEL99SE的入门, 能够掌握PROTEL99SE软件工具, 能够从事基本的印制电路板的生产设计工作。

项目教学的过程是逐个完成设计实例, 将整个PROTEL99SE的学习分为六个阶段:第一阶段是对PROTEL99SE的认识及完成基本原理图的绘制。首先是通过模拟电路中单管放大电路的绘制导入PROTEL99SE操作界面的基本介绍, 然后逐渐引入较多且复杂的电路, 使学生能够认识PROTEL99SE的基本界面, 从创建设计文件开始, 新建原理图文件, 设置图纸, 设置参数, 放置元件, 修改元件属性, 调整位置, 完成电气连接。使学生在最短的时间内掌握并且熟练PROTEL99SE绘制原理图的基本操作及绘图过程。学生绘图过程中养成良好的习惯, 使绘图的过程规范化。把学生要掌握的知识内容分解到每个实例中, 通过实际教学, 学生的学习效果比较好, 学生能够按照教师的要求完成绘图任务, 掌握绘制原理图的基本过程。能够完成基本简单的原理图绘制, 基本养成较好的绘图习惯。

第二阶段进一步掌握PROTEL99SE基本操作, 并且学会灵活应用PROTEL99SE绘制原理图的基本技巧。通过完成A/D电路, D/A电路, 存储器电路, 单片机控制电路的绘制, 掌握总线、网络编号、I/O端口的应用规律及技巧。能够看懂原理图的电气连接关系, 并能进一步理解电路的一些基本规律, 不同种类的接地作用, 双列直插封装集成电路的一般规律。不同类型引脚的规律。采用PROTEL99SE绘图技巧, 加快绘图速度, 使用全局属性修改对象属性, 自动编号修改元件序号, 阵列粘贴快速放置某一类对象及组合对象。使用对象属性报表统一修改对象属性。通过绘图技巧的应用, 达到绘图快捷、正确、完整的效果。通过实际教学, 学生对原理图的绘制规律加深了理解, 绘图速度进一步得到了提高。

第三阶段是加深原理图与实际电路板关系的理解, 原理图只是代表实际电路连接的图形, 元件只代表实际器件的图形符号。通过实例绘制, 理解元件库中图形符号的元件引脚名称、引脚编号、引脚电气特性与实际元件的关系, 元件图形符号与实际元件封装的关系。使学生掌握创建元件图形符号、修改元件图形符号的过程与规则。理解并掌握层次电路的绘制规则及作用。原理图代表了电路的电气连接关系也是设计印制电路板的基础。通过实例教学, 学生理解了原理图与实际电路的关系, 为设计印制电路板的学习打好了坚实的基础。

通过前三个阶段实例任务的完成, 学生能够掌握绘制原理图的过程, 基本绘图操作及绘制技巧, 尤其是对原理图电气连接关系的理解。

第四阶段是完成印制电路板的基本设计, 选择有一定代表性的单管放大电路和线性电源电路来完成从原理图设计到印制电路板设计的过渡。通过实例的完成使学生掌握印制电路板的设计界面管理、使用向导创建印制板文件、设置电路板层板层的规律及作用;理解元件的封装与电路板上实际元件形状、引脚的关系, 理解印制电路板中封装形式与原理图中元件图形符号的对应关系。对于初学的学生不宜采用网络表文件导入操作来完成原理图电气连接关系到印制电路板的更新, 学生对于印制电路板中的封装形式与原理图中的元件图形符号理解较浅, 容易出错, 而采用原理图中的菜单命令来完成原理图到印制电路板的更新操作效果更好。

通过设置布局, 布线过程使学生掌握布局布线的基本规律和规则。通过电源部分的布局布线使学生掌握特殊器件的布局布线要求。通过同一电路在单面板及双面板中的不同设计, 使学生掌握单面板、双面板的设计过程, 在布局过程中讲解布局规则, 在布线过程中讲解焊盘、过孔、铜箔的功能作用。学生通过手动布局布线操作及自动布局布线操作, 掌握自动布线手动修改的规律。通过实际教学, 学生能掌握设计印制电路板基本操作过程及基本规则。

第五阶段通过完成有特殊要求电路的印制板设计, 介绍敷铜, 泪滴, 包地的应用及设计技巧, 介绍创建元件封装形式的规则及技巧。在对学生提出设计要求的同时, 给学生留下充分个人发挥空间, 通过不同的尝试来完成设计任务, 进一步熟练掌握印制板的设计过程及设计规则。

第六阶段, 使学生按照生产实际设计的要求, 系统的完成从原理图到印制电路板整体过程设计。按照实际应用的需要提出要求后, 给设计留下一定的空间, 让学生自由发挥想象, 展示自己的能力。通过实际教学, 学生基本能够融会贯通, 更加深刻的理解PROTEL99SE的功能。

项目教学的好处在于从一开始学习就能够看到学习的目标, 尤其是PROTEL99SE这门课的教学, 该门课程对学生的动手要求很高, 通过实际教学证明, 采用项目教学法, 可以充分发挥学生学习的主动性, 通过边动手边学习来完成任务, 学生学习的印象深刻, 每完成一个设计任务都会有很强的成就感, 能够充分调动学生的学习积极性, 使学生由被动学习转变为主动学习, 项目教学法在PROTEL99SE教学中的应用取得了很好的效果, 更重要的一方面是学生通过学习PROTEL99SE, 逐渐养成了认真, 细心的好习惯, 学生的学习习惯明显的发生了改变, 学生即要认真、细心, 又要勇于尝试创新, 寻找更好的设计方法。很多学生通过这些实例的完成, 肯定了自己的能力, 增强了学习的自信心, 对工作、人生充满了希望。

通过实践教学证明项目教学法尤其适合在高职高专专业课的教学中使用。学生学习的主动性明显改善, 学生由被动学习变为主动学习, 教学效果明显的得到了提高。而项目教学中实例的选取即需要以学生的实际情况为依据, 又要满足生产实际的要求, 实例的选取、知识点的分配、环节的连接都需要不断改革创新, 不断完善以适应新的要求。

摘要：电子CAD在当前的电子行业中应用非常广泛, 其中应用最广泛的软件是PROTEL99SE, 作为学生学好PROTEL99SE工具软件的使用是非常重要的, 对于高职高专的学生尤其重要, 在教学中采用项目教学的方法, 有诸多的优点, 教学的效果更好。

关键词：电子CAD,PROTEL99SE,项目教学