基于LED骰子电路的设计与制作的几点思考

刘桂凤

摘要：电子CAD课程设计作为电子CAD课程的实训课程，是电子技术应用专业高级工与预备技师专业的主要实践课程之一，也是一门旨在深刻学生理论学习、提升学生实操能力的综合性课程。基于此，指导学生进行有效的电子CAD课程设计便也成了老师们着力实现的教学目标。本文里，笔者以指导学生电子CAD课程设计的心得为依据，从选题、教学和评价三方面进行阐述。

关键词：电子CAD；课程设计；合理选题；有效教学；综合评价

中图分类号：TP2 文献标志码：A 文章编号：2095-9214（2015）11-0101-01

电子CAD课程设计作为电子CAD课程的实训课程，是电子技术应用专业高级工与预备技师专业的主要实践课程之一，也是一门旨在深刻学生理论学习、提升学生实操能力的综合性课程。笔者以为，在学完PROTEL 99SE软件后应该增加课程设计课程。这样，学生通过电子CAD课程设计，可以进一步全面地掌握电子线路CAD原理图的设计步骤及绘制、元件电气图形符号的绘制、PCB图的设计步骤和设计、PCB元件封装的绘制等知识。于学生而言，既激发了他们的学习兴趣，提高和巩固了他们的实操技能，也扩展了他们的就业领域。于老师而言，在充实创新了“理实一体化”教学模式的内容的同时也积累一些课程设计与开发的实践经验和研究成果。那么，如何有效进行电子CAD的课程设计教学呢？笔者以为可以从以下方面进行：

一、选择合适的课题，激发学生的学趣，调动学生的积极性

合适的课题是进行有效课程设计的前提，因此，选择既能激发学生学趣，又能确实提高学生设计与实操能力的课题，在课程设计过程中尤为重要。基于此，笔者在课程设计时选用了由555定时器构成多谐振荡器和CD4017计数器驱动LED灯的“LED骰子电路”。并且在设计指导时将选择的理由告知学生：骰子是闽南博饼活动的重要工具。当年，郑成功为了鼓舞思乡将士们，命令其下属发明此游戏。经过几百年的变迁，闽南地区成为一种独特的中秋文化。博饼都会用到骰子，当学生知道了他们设计的任务源于这民间中秋有一活动——博饼时，便体现出了极大的兴趣，对于将传统博饼文化转化为智能娱乐的“LED骰子电路”的设计与制作积极性也空前高涨，设计时，学生的主观能动性充分展现，因而，课程设计的成效极为显著。此外，笔者上课时也采取先提供给学生一些做好的实物、图片或视频让学生先“玩”起来的方式激发学生的学趣，然后引导学生对做好的实物、图片或视频进行设计思路和优劣的讨论，完善学生设计理念，成熟学生设计思路。

二、采用“教学做一体化”模式，提升课程设计质量

（一）边教边做的课堂教学模式。

电子CAD课程设计教学中如果还是采用传统的老师讲学生听的教学方式则难以取得很好的教学效果，需要采取讲授和实操结合的教学方式。我归纳为“三讲”，一讲基本目标和步骤；二讲重点及注意事项；三讲疑难点。

LED骰子电路设计的目标是做出真实电路。基本步骤包括PROTEL 99SE软件设计电路（原理图和PCB图）、制作电路板、装配调试。

PROTEL 99SE软件设计电路环节目的在于设计出LED骰子电路的PCB图。PCB图设计一般步骤包括建PCB文件→边框规划→加载网络表→布局走线→调整定稿，在设计过程中注意物理边框要精确，加载元件封装要细心检查，以防丢网络丢元件封装；元件布局时考虑放置顺序以及散热等问题；尤其走线技巧，最后再次细致核查网络。难点在于走线及三极管使用时的引脚顺序的对应，在PROTEL 99SE系统中三极管封装以123的顺序选择连接引脚但不一定跟实际相符，得根据实际使用的三极管的引脚对应顺序去调整。

制作电路板环节的目的在于把软件设计的图真正地印到覆铜板上然后腐蚀或雕刻出实际电路的PCB板。制作电路板一般步骤有：清洁覆铜板→热转印→腐蚀→清洗→钻孔（如果需要）→清理。在这过程中该注意1清洁覆铜板一定要清洁到位否则腐蚀会出短线或腐蚀不彻底，2热转印时注意温度和时间要适中，太热或时间太长板子有可能会起泡，温度低或时间短不能完整热转印，一般使用熨斗1-2分钟，热转印机2-3分钟；3腐蚀过程注意时间不能过长否则或过腐蚀即走线会被蚀化；4钻孔力度适中，并要对准焊盘孔中心。装配调试目的在于检验设计效果，把设计电路中的所需元件按设计位置装配，并调试实现功能验证设计效果。装配步骤遵循一般工艺装配要求，元件从小到大，从轻到重，从低到高，从内到外。

通过这些具体问题的讨论解决，学生增强了操作技能；教师在教学的过程中既顾全了整体又能顾及到个体的具体问题，同时也增进了老师和学生之间的互动交流，有利于在教学过程中形成良好的关系和氛围，进一步提高学生的学习效果。

（二）边学边做、互助合作的学习模式

在课堂教学活动中，将学生分成任务小组，小组成员共同完成工作任务，学生先跟着教师的讲进行实操，完成教师预先布置学习任务。在设计过程中，学生会发现自己设计中存在的问题，这时小组内成员互相讨论互相帮助，共同解决问题，这种边学边做、互助合作的方式。使学生既掌握了专业知识与技能，锻炼了学生解决实际问题的能力，同时培养了学生的集体荣誉感和互助合作精神。

三、确立综合评价体系，客观学生课程设计成果

传统的评价模式由任课教师独立完成，根据作品完成情况给出分数，受教师主观影响较大。为了更客观更真实地评价效果，更多地激励学生参与到设计活动中，笔者将评价系统做了改变，评价内容不仅包括设计和制作结果，而且包括过程评价，同时，评价人不仅仅局限于教师一人，增加自评和互评环节。

软件设计电路环节评价规则参照计算机辅助设计中级等级考证要求，电路板制作与调试环节评价参照电子设备装接工高级工等级要求，每一环节均由自己、小组成员及教师评价，最后按比例合成最终成绩，这样较为公正客观地评价整个设计活动过程。

笔者认为，要使学生顺利完成电子CAD课程设计，合适的设计课题、有效的教学模式和客观的综合评价三者缺一不可。只有三者合理、有效和客观，课程设计才有可能保质甚至超量完成。

（作者单位：厦门技师学院）

参考文献：

[1]郝超，蒋庆斌.试论高职教育项目课程的基本内涵[J].中国高教研究，2007（7）.

[2]魏文芳.项目课程建设是教学基本建设的核心任务[J].湖北教育，2007（11）.endprint