任务驱动法在Protel技术教学中的应用_任务驱动法
时间：2019-02-03 05:43:27 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要:随着计算机技术的发展,电路设计中的很多工作都可以交由计算机完成,从而减少了大量手工设计中繁复的劳动,并且保证了设计的规范。因此,电路设计自动化EDA(Electronic Design Automation)已成为不可逆转的时代潮流。而EDA的工作环境也从早期昂贵的工作环境进入到普通的个人电脑,其设计理念逐渐普及到中小企业和相关院校。因此,利用EDA进行电路设计已成为各大院校的相关专业毕业生必须掌握的技能之一,而在EDA中常用的设计软件Protel的使用也显得尤为重要。
关键词:Protel技术;驱动法;网络表
Protel 99 SE是基于 Windows环境的电路板设计软件,是目前国内最流行的通用电子设计自动化软件。它具有丰富的编辑功能,强大而便捷的自动化设计能力,完善有效的检测工具,灵活有序的设计管理手段,为用户提供了极其丰富的原理图元件库和印制电路板(简称PCB)元件库。随着这种软件的广泛应用,电子类企业和单位对熟练掌握Protel 99 SE软件的技术人才的需求也在不断增加。为了适应这种需求,职业技术学校电子技术应用和通信技术等专业都把它作为了必修课程。而高等职业学校采用什么样的方法或手段进行教学,才能够提高教学效果?
一、传统教学方法的不足
学习Protel的关键在于灵活掌握每一个工作环境的使用,Protel的每一个工作环境差异较大但却又相互联系,而且涉及电子专业知识较多,不易掌握。例如在原理图的绘制环境下要求熟记“元件名称”、了解“总线”、“节点”、“端口”等的定义,在PCB(印制电路板)制图环境下要求了解“元件的封装形式”、“网络表”“PCB的层的定义及使用”以及设计中的注意事项等。内容之繁多 ,难以理解程度之大,可以想象。传统的教学方法一般是按照教材的顺序给学生上课, 老师每节课讲解几个知识点, 然后让学生在计算机上练习,等完成一个单元的教学内容后,再进行综合练习,做一两个实例。老师教得枯燥,学生学得无聊,根本达不到良好的教学效果。这样教学使得知识点的讲解与练习都是单个单个进行的,没有及时与整体设计相结合,学生往往当时能听懂、会操作,但到真正完整的完成一个设计时,却不能根据实际条件灵活运用已学过的知识,有的甚至学了后面忘了前面。同时由于讲课时没有结合实例,学生听课的积极性不高,练习时也缺少兴趣,教学效果不是很理想,因此改革教学方法势在必行。
二、以就业为导向,确立教学目的及组织方式
1.教学目的
结合市场需求,通过《Protel 99se电路设计》这门课程的学习,使学生掌握用计算机辅助设计软件按照电路设计的一般流程,绘制电路原理图、印刷电路板的方法,从而具备设计印刷电路板的能力。
2.组织方式
利用多媒体课件讲解各种操作的步骤,在机房进行具体的软件操作。在绘制原理图时,同时复习模拟电路、数字电路的有关知识,讲解PCB设计时,结合电路板的设计步骤及各选项,注重讲解有关电子装配工艺知识,使学生在掌握计算机辅助设计电路板的同时,融会所学的相关知识。
三、以项目为引导,提高学生学习积极性和主动性
项目教学法打破以理论为中心的传统教学模式,通过精选出若干设计项目为中心,每个项目按设计任务顺序进行一体化教学,在每一个电路任务中贯穿相应的知识点,把学习的重点放在具体任务上,就是“做中学”。个别命令的使用尽量不单独讲解和单独练习,而是把要学习的“命令”融入到具体项目和任务中来讲解。整个教学过程强调“做”,“做中学,做中教,教学相长”。项目的设计如下:
1.项目名称:555实用电路的设计
2.教学目标:理解电路板的物理边界和电气边界的区别及绘制方法,了解由向导生成电路板的过程,掌握SCH元件与PCB元件的区别,及Protel中存在的元件引脚编号的不一致问题,学会装入网络表和元件的两种方法,即直接装入和利用同步器装入,掌握自动布局的有关参数和规则的设置和系统提供的两种自动布局的方法,掌握自动布线规则的设置及自动布线有关命令的使用。
3.知识要点:电路板生成向导、设计同步器、元件布局和自动布线规则、全局编辑器。
4.技能要点:使用电路板生成导向、利用设计同步器装入网络表和元件、手工预布线、设置有关参数和规则、使用手工方法对布局进行调整、自动布线、采用全局编辑。
5.活动安排:通过对印刷电路板的绘制,了解由向导生成电路板的过程,学习印刷电路板的自动布局、自动布线的操作过程及有关设计技巧,同时对单层显示、PCB的3D预览和生成项目元件封装库的作用及操作过程有一定的理解。
6.考核要求:本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法,评价的手段包括闭卷(或开卷)考核、观测、现场操作等。其中软件的基本操作占20%、学习过程占30%;原理图的绘制占20%,印刷电路板的绘制占30%。
四、以任务为驱动,在工作过程中学习
在项目教学的基础上,教师结合学生的特点,把项目分解为不同的学习任务。每一个任务的确立都根据学生现有知识状况,教学内容的统筹安排而定。下面以学习“555实用电路设计”项目为例,详细讨论任务实施环节。
1.明确任务:学生对PCB板的手工布局和手工布线的过程较为了解,但如何应用软件的自动布线功能实现PCB板的设计?先提出这样的问题让学生思考,并且让学生带着问题进入课堂。然后通过实际的555集成电路导入,与日常生活紧密结合,激发学生的兴趣,从而引出新课,本次课要完成的任务是设计555实用电路PCB板图。
2.任务实施环节:
(1)绘制原理图:布置任务后先让学生思考讨论,然后确定电路原理图的画图步骤,学生绘图的时候教师巡回指导,及时发现学生遇到的困难并加以引导,让学生自己学会解决问题,这样采用自主性学习、研究性学习会更有利于学生的发展。
(2)规划电路板:Protel软件重在应用,对于初学者可以利用电路板生成向导生成PCB文件,设置好物理边界和电气边界。注意分层教学,为基础差的同学设想,基础好的同学作为每个小组的组长,给每个同学检查电路,让大家都有满足感,分享成功的喜悦。
(3)网络表操作:根据原理图可以产生网络表,在PCB文件中又可以装入网络表及元件的封装形式,网络表是原理图和PCB图的接口,在这个过程中一定要让学生体会到网络表的重要性。有些同学由于在生成网络表的时候出现错误,导致不能成功地装入元件的封装形式,教师可以展开分组讨论的形式让学生自己发现问题,从而进一步寻找解决问题的方法。
(4)手工布局和自动布线:充分运用机房设施设备,运用软件技术,使学生从“被动接受知识的容器”变为“主动学习的探索者”,思考如何按照要求来设置自动布线规则,再执行自动布线的命令完成PCB图。这样,在教学过程中,促使学生逐步形成独立学习能力和自我完善的能力,使主体和客体在学生身上达到统一。
3.任务小结:为了梳理知识点,使知识点系统化,要求学生讨论并总结出PCB板图设计的流程,教师引导学生思考、类比、归纳、总结规律,最终把知识化为能力。
通过对Protel教学方法的研究与实践,笔者认为课程改革是一项系统工程,环环相扣, 项目的设计、教学内容的选择是提高学生学习兴趣的前提,教学环境与教学方法在学生学习过程中发挥着教育和引导的作用,多元化课程评价方式是提高学生学习效果的有效促进手段。总之,在当前电子技术飞速发展的新形势下,专业教师应不断思考如何在实践教学中培养学生的积极思维与主动获取知识、勇于实践和锻炼的能力,努力提高学生的综合素质,以适应社会对新型人才的要求,这也是我们专业教师的一项艰巨而又长期的任务。■
