《电子线路CAD项目化教程》-1.课程标准-PCB设计及应用

《PCB设计及应用》课程标准课程基本信息本课程是无人机应用技术专业的核心课程。课程学分4.5，学时72学时，授课年级：大二，考核方式：考查。二、课程定位与作用（一）课程定位本课程是电子信息工程技术专业的一门核心专业课程，是为培养学生的基础理论知识和基本技能训练而设置的，是学生专业能力形成的关键课程，是一门技术性、专业性、实践性、综合性都很强的课程。为将来胜任电子行业不同岗位上的专业技术工作、掌握先进技术手段的应用、具备突出的工程实践能力奠定良好的基础。通过该课程的学习，培养学生掌握电路原理图的绘制、PCB板的设计，能完成中等复杂程度的PCB板的布局与布线，培养能够符合PCB行业规范的应用型人才。（二）课程任务该课程是必修课。通过该课程的学习，培养学生掌握电路原理图的绘制、PCB板的设计，能完成中等复杂程度的PCB板的布局与布线。通过前期《信息技术基础》、《电路基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》等课程的学习，为本课程所需的电路器件识别、使用等基本知识和专业基本技能打下了基础。为后续课程《单片机技术及应用》、《电子产品设计与制作实训》、《嵌入式技术及应用》及《毕业实践》等课程打下结实的原理图绘制和PCB设计基础，以及学生今后从事电子产品设计提供平台。三、课程目标（一）总体目标根据电子信息工程技术专业培养目标要求，本课程致力于培养适应生产、管理和技术服务第一线需要的，掌握本专业必备的专门知识，具备使用电子CAD软件原理图设计和PCB制作的高素质技能型人才。培养学生具有诚实、守信、善于沟通和合作的品质，树立环保、节能、安全意识，形成良好的职业道德行为，培养学生精益求精的大国工匠精神。（二）具体目标【课程思政目标】（1）以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持知识传授与价值引领相结合；（2）选取适当题材和内容，培养大学生的理想信念、价值取向、政治信仰和社会责任；（3）全面提高大学生缘事析理、明辨是非的能力，使学生成为一名合格的满足新时代新要求的人才；（4）培养学生严谨、细致、规范的职业素质；（5）培养学生的技术标准意识、操作规范意识、服务质量意识等。【专业素养目标】（1）培养学生的沟通能力和团队协作能力。（2）培养学生分析问题、解决问题的能力。（3）培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风。（4）培养学生的质量意识、安全意识。【知识目标】（1）能按照电子产品研发人员或客户的要求，根据原理图绘制规范，熟练操作AD软件，完成电子产品原理图（含简单原理图、层次原理图）的绘制工作。（2）能按照电子产品研发人员或客户的要求，根据行业印刷电路板设计规范及制造设备的参数，确定印刷电路板的设计方案（单面板、双面板）并设计印刷电路板图。（3）能按照电子产品研发人员或客户意见、建议修改电子产品原理图和印刷电路板图。【能力目标】（1）熟悉印刷电路板的几种基本生产工艺，并能操作简单的制板设备，完成印刷电路板的制作。（2）能根据印刷电路板生产市场的实际情况，制定印刷电路板的工艺规范，组织电子产品印刷电路板的批量生产。（3）参考计算机辅助设计绘图员（电子）中、高级资格证书考核标准，课程结束时学生可参加计算机辅助设计绘图员（电子）中级资格证书考核。四、课程设计针对目前电子信息类产业高职学生所从事的岗位群：如电子线路绘图员、PCB设计员、电子产品设计员等工作，确定课程设计思路。即在“必须”、“够用”的原则下，以典型实际电子产品为载体，项目为导向，任务为驱动，教学做合一，将工作岗位和职业标准所必需的知识、技能和职业素养融入到各任务中，做到教学项目与实际项目相统一，学习内容和学生就业岗位相结合。五、课程内容（一）教学内容选取依据根据培养方案要求、课程特点，本课程以手摇式发电机等7个案例为载体来组织教学，将职业领域的工作过程融合在案例设计中。（二）教学内容组织与安排表1PCB设计及应用课程内容组织与安排序号学习项目子项目知识内容与要求能力内容及要求思政元素及思政目标学时分配1印制电路板设计、制板平台搭建印制电路板设计平台搭建1.了解电子产品设计基本流程。2.理解PCB的有关基本概念。3.掌握AD15的基本操作。4.了解电路板制作的基本工艺。5.了解中小型工业制板的基本流程。6.了解手工雕刻板的基本流程。1.学生能了解PCB的生产工艺流程2.学生会选择合适的EDA软件平台3.学生会进行公制单位和英制单位的转换1.从EDA软件的卡脖子状态，激发学生的学习热情和学习主动性。2.通过布线工艺的更新换代历史，领会改革是时代的动力。4印制电路板制板平台搭建2手摇式发电机电路板设计手摇式发电机的原理图绘制1.了解简单原理图的设计流程，能使用AD新建项目文件、会创建原理图文件，会设置原理图属性，会加载元件库，会放置元件和编辑元件，会使用绘图工具。2.了解手工PCB的设计流程，会创建PCB文件，会设置PCB文件属性，会放置PCB元件，会设置网络表，会手工布线。1.学生能识别常用元器件，进行简单的原理图绘制。2.学生能识别常用元件的封装，能手工进行简单电路的单面PCB制作。1.培养学生一丝不苟的科学精神。2.从布线、布局培养学生的大局观，学会通盘考虑事情。3.培养学生的操作规范意识。8手摇式发电机的PCB设计简易闪光电路制作声控LED旋律灯制作3稳压直流电源电路板设计稳压直流电源原理图绘制1.进一步了解简单原理图的设计流程。能使用AD新建项目文件、掌握创建原理图文件，掌握设置原理图属性，会加载元件库，会放置元件和编辑元件，会使用绘图工具，会使用电气规则检查和各种报表的生成。2.了解单面PCB的设计流程。能使用AD创建PCB文件，会设置PCB文件属性，会加载网络表，会手工布局，会简单面PCB布线。1.学生能识别常用元器件，进行简单的原理图绘制。2.学生能识别常用元件的封装，能进行简单电路的单面PCB制作。1.培养学生的技术标准意识。2.通过核查、调整自动布线结果，培养学生的服务质量意识。12稳压直流电源PCB制作声光控延时电路制作流水灯电路制作4温度控制器电路板设计温度控制器原理图绘制1.了解复杂原理图的设计流程，能使用AD新建项目文件、会创建原理图文件，会设置原理图属性，会加载元件库，会放置元件和编辑元件，会使用绘图工具总线和网络标号，会使用电气规则检查和各种报表的生成；2.了解双面PCB的设计流程，能使用AD创建PCB文件，会设置PCB文件属性，会加载网络表，会手工布局，会布线规则设计，会双面PCB布线。1.学生能识别常用元器件，进行带有总线的稍复杂电路的原理图绘制。2.学生能识别常用元件的封装，能手工进行简单电路的双面PCB制作。1.培养学生层层递进、精益求精的工匠精神。2.通过对国内制版工艺的介绍，让学生领会创新是时代精神的核心。12温度控制器双面PCB制作数字钟电路制作抢答器电路制作5洗衣机控制电路板设计洗衣机控制电路层次原理图绘制1.进一步了解复杂原理图的设计流程，能使用AD新建项目文件、会创建原理图文件，会设置原理图属性，会加载元件库，会层次电路图的绘制，会使用电气规则检查和各种报表的生成；2.进一步了解双面PCB的设计流程，能使用AD创建PCB文件，会设置PCB文件属性，会加载网络表，会手工布局，会布线规则设计，会双面复杂PCB布线。1.学生能识别常用元器件，进行层次电路的原理图绘制。2.学生能识别常用元件的封装，能快速进行双面PCB制作。1.培养学生的工作规范意识，明确规范就是节约成本。2.通过对制板中遇到的问题进行分析，让学生明白稳定是常态。干扰是瞬态，保持谨慎乐观的积极心态。8洗衣机控制电路双面PCB设计摇摆钟超声波测速仪6遥控小车驱动器电路板设计遥控小车原理图元件库制作1.深入原理图的设计流程，能使用AD新建项目文件，会绘制原理图元件会，创建原理图文件，会加载元件库，熟练原理图使用自己制作的原理图元件进行绘制。2.熟练双面PCB的设计流程，能使用AD创建PCB文件，会设置PCB文件属性，会加载网络表，会手工布局，会布线规则设计，会双面复杂PCB布线。1.学生能识别常用元器件，进行原理图元件的制作。2.学生能识别常用元件的封装，能快速进行双面PCB制作。1.培养学生树立规则意识和职业标准意识。2．培养学生注重自我提升的意识14遥控小车原理图绘制遥控小车双面PCB设计声光控灯水位控制器7医用测温针电路板设计医用测温针PCB元件库制作1.熟悉原理图的设计流程，能使用AD新建项目文件、创建PCB库文件，会加载元件库，熟练原理图绘制。2.深入双面PCB的设计流程，能使用AD创建PCB文件，会制作PCB元件封装，会设置PCB文件属性，会加载网络表，会手工布局，会布线规则设计，正确使用自己制作的PCB封装。1.学生能识别常用元器件，进行PCB库元件的FE封装制作。2.学生能识别常用元件的封装，能快速进行稍复杂双面PCB制作。1.通过不限工艺的更新换代历史的介绍，领会改革是时代的推动力。2.培养学生主动探究、终身学习、创新创业意识。14医用测温针原理图绘制医用测温针PCB板制作八路抢答器有害气体报警器六、课程实施（一）教学团队基本要求课程负责人由学术造诣深厚、教学经验丰富、教学特色鲜明、具有高级专业技术职务并具有“双师”素质的教室担任。应建立职称、学历、年龄等结构合理、专兼结合的“双师型”教学团队，团队至少包含1名企业教师，每个教学班应配备1名主讲教师。专任教师应具有高校教师资格，信息类专业本科以上学历，半年以上企业行业相关经历，具有PCB相关产品开发工作经历或双师资格优先。企业兼职教师应具有信息类专业专科以上学历，两年以上企业行业相关经历，具有PCB相关产品开发工作经历并能用于教学。（二）校内外实践教学条件要求为保证学生项目、任务的实施和完成，本课程必须在理实一体化教室或专用的实训室完成，校内实践教学条件如表2所示。表2校内实践教学条件序号实验室名称基本配置要求完成的项目备注1EDA实训室教师机配置多媒体教学系统，投影仪以及大屏幕，网络采用集中式网络布线与交换机系统连接互联网。应安装AltiumDesigner等CAD设计工具软件。学生每人一台机子，并通过局域网与教师机相连，教师机可进行广播教学、个别辅导、学生演示、文件传送等师生交互活动2电子实验实训室1/2万用表、信号发生器、示波器等可以完成所有课程要求的实验项目。实验箱（每2名学生一台）校外实践教学条件如表3所示。表3校外实训条件序号校外实训基地名称完成的实训项目备注1中国电子科技集团公司第五十五研究所顶岗实习/电子产品维修与检验实习/岗位认知/技能实训2中国电子科技集团公司第十四研究所顶岗实习/电子产品维修与检验实习/岗位认知/技能实训3南京国瑞科技集团有限公司顶岗实习/电子产品维修与检验实习/岗位认知/技能实训（三）教学方法建议1.教学模式本课程应重视学生在校学习与实际工作的一致性，有针对性地采取工学交替、任务驱动、项目导向、课堂与实习地点一体化等行动导向的教学模式。2.教学方法（1）混合式教学课程采用线上线下混合式教学的方式，课前学生通过江苏省在线开放课程教学平台上开设的《PCB设计及应用》在线课程资源对课程内容进行预习；课中教师应用“雨课堂”在线教学平台，针对课前学习存在的问题及重难点集中讲授，并开展学生实操、互动讨论、递进拓展等活动，以达到运用知识、内化知识的目的；课后进行在线作业和辅导等活动。（2）任务驱动法以学生为中心，坚持“做中学、做中教”，教学内容和深度层层递进，让学生在基本任务的基础上进行拓展和进阶，充分锻炼学生的设计能力，又有利于学生根据自身情况进行自主学习。在递进拓展的基础上分层次教学，将必须掌握的基本任务作为必做项目，将要求更高的拓展任务（提高测试项目）作为选做项目，学生可根据自身情况选择完成。3.教学手段（1）针对概念、定理等，教师采用讲授法，通过叙述、描绘、解释、推论来传传授知识，引导学生分析和认识问题。（2）对于实验课、仿真课，通过展示各种元器件实物或进行示范性实验，让学生获得感性的认识。（四）学习方法建议（1）制定学习计划。有目的性的学习才能激发学习动力，可以制定一个大目标，再将大目标转成小目标，逐个完成，目标都设定在自己能力范围之内。（2）课前预习，课堂学习，课后复习。提前预习是学好课程的基础和保证；在课堂上尽最大可能跟着教师的思路走，保持自己积极的听课状态，通过听讲来解决预习时提出的问题，深化对问题的理解；课后进行积极的回忆和必要的重新学习，减少遗忘。（3）合理安排时间，提高效率。抓住零碎时间，涓涓细流汇聚成海，时间久了知识范围自然也就广了。（五）教学评价、考核要求（1）加强实践性教学环节的考核，注重学生自评、互评以及过程考核和结果考核相结合。（2）突出阶段评价，结合课堂提问、阶段测验等进行综合评价。（3）注重学生分析问题、解决实际问题内容的考核，对在学习和应用上有创新的学生应特别给予鼓励，综合评价学生能力。（4）注重学生的职业素质考核，体现职业教育的高等性。课程的考核采用了多元化的方式，采用过程性考核的方式，将课程的考核分为了平时表现（包括考勤和课堂表现）、基本项目完成情况、巩固练习完成情况、提高测试完成情况四个部分，其中，平时表现占10%