EDA多媒體教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)

程 珊，劉夢(mèng)非

（1.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江西 南昌 330013；2.江西工程職業(yè)學(xué)院 江西 南昌 330025）

一、引言

EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）指在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，使用各種電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)來(lái)完成電路圖繪制、電路仿真、印制電路板設(shè)計(jì)等工作。新生代的電子技術(shù)人員除了熟知基本的理論外，還應(yīng)將所學(xué)輔以最前沿的EDA技術(shù)，成為具備電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力的人才。基于這個(gè)目標(biāo)，開(kāi)設(shè)了EDA這門(mén)課程。

在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)后，我們編寫(xiě)了一套匹配實(shí)際教學(xué)情況的教材《EDA技術(shù)及電子設(shè)計(jì)》，從六個(gè)典型的項(xiàng)目實(shí)例出發(fā)，闡述了Protel DXP,Multisim2001,QuartusⅡ三種入門(mén)設(shè)計(jì)軟件的使用，每個(gè)項(xiàng)目都能夠同期在現(xiàn)有教學(xué)資源上演練，靈活運(yùn)用各種教學(xué)設(shè)備，結(jié)合制作精細(xì)的多媒體課件，培養(yǎng)學(xué)生具備基本的電路設(shè)計(jì)技能。

在以計(jì)算機(jī)為中心的各類(lèi)多媒體教學(xué)手段中，最耗時(shí)費(fèi)力的當(dāng)屬課件制作與實(shí)踐指導(dǎo)，本文擬就如何設(shè)計(jì)完成EDA多媒體課件的制作與實(shí)踐教學(xué)作點(diǎn)探討。

二、多媒體課件的制作

一套好的多媒體課件，應(yīng)該擁有合理的布局、吸引眼球的模板、動(dòng)態(tài)的畫(huà)面以及音效的介入。在制作過(guò)程中不能局限于一種制作軟件，但術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻，畢竟電子專(zhuān)業(yè)的教師不能像計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的教師一樣，對(duì)各種圖形圖像設(shè)計(jì)軟件都運(yùn)用嫻熟。因此，只能盡量用最少的軟件工具做出內(nèi)容豐富的課件。我們使用的主體制作軟件是Powerpoint，它不但擁有豐富的模板素材庫(kù)，還可以添加動(dòng)畫(huà)、超鏈接、音效等等，對(duì)文本也具有強(qiáng)大的編輯功能，上手容易。

1.“色”的設(shè)計(jì)

以往電子類(lèi)課件多半采用單一色調(diào)中規(guī)中矩的主題，一節(jié)課下來(lái)，學(xué)生反映視覺(jué)疲勞，容易開(kāi)小差。針對(duì)這一點(diǎn)，我們大膽地采用了玫紅色，風(fēng)格明快的主題 “蝶舞”，并在此模板基礎(chǔ)上，為幻燈片隨機(jī)添加一些gif格式的小動(dòng)畫(huà)或JPEG格式的小圖片，讓畫(huà)面的視覺(jué)效果看起來(lái)生動(dòng)活潑，第一時(shí)間將學(xué)生的注意力都吸引到課件中來(lái)。但這樣的小畫(huà)面不能太多，多則泛濫以致喧賓奪主。

2.“動(dòng)”的設(shè)計(jì)

EDA的教學(xué)同樣要重視對(duì)電路組成及其工作原理的講解，例如用ProtelDXP軟件制作PCB（Printed Circuit Board,印制電路板）時(shí)，需要對(duì)板子布局布線，只有對(duì)電路有一定程度的認(rèn)識(shí)才能合理排布元器件及銅膜導(dǎo)線。而電路理論是抽象枯燥的，將它形象化才能讓學(xué)生有更深的理解。因此，在做課件時(shí)可以輔以動(dòng)畫(huà)，直觀明了。如講555定時(shí)器其中一種工作情況時(shí)，可以將其分解為以下幾個(gè)畫(huà)面，以動(dòng)態(tài)的方式演示出來(lái)。單擊鼠標(biāo)先出現(xiàn)工作狀態(tài)的標(biāo)注，再繼續(xù)單擊，出現(xiàn)該工作狀態(tài)下，各端子依次輸出高低電平的狀況。這樣逐一出現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電路一層層分析，比一次性全部顯示更便于理解。

3.“聲”的設(shè)計(jì)

正所謂“沒(méi)有聲音，再好的畫(huà)面也出不來(lái)”，在有了豐富生動(dòng)的視覺(jué)效果后，適時(shí)的配以音效，定然錦上添花，進(jìn)一步抓住學(xué)生的注意力。比如在談到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)，我用動(dòng)態(tài)的時(shí)序圖來(lái)演示這樣的過(guò)程：當(dāng)CP信號(hào)每來(lái)一個(gè)觸發(fā)沿，Q0就翻轉(zhuǎn)一次。Q1在Q0=1，下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。Q2在Q0=Q1=1，下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。Q0=Q1=Q2=1時(shí)，有進(jìn)位信號(hào)Co。整個(gè)過(guò)程中，分別用黃色、藍(lán)色和黑色箭頭動(dòng)態(tài)標(biāo)出各信號(hào)的下降沿，而波形隨下降沿的到來(lái)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生。在箭頭和波形出現(xiàn)時(shí)，分別配以不同的音效，進(jìn)一步提醒學(xué)生注意這里的變化。

4.“局”的設(shè)計(jì)

課件的層次布局明晰，結(jié)構(gòu)鮮明，能讓學(xué)生對(duì)將要掌握的內(nèi)容有總體把握，便于其將知識(shí)點(diǎn)串起來(lái)，前后貫通。以Protel DXP軟件的學(xué)習(xí)為例?？梢栽陂_(kāi)始就做一張明確將整個(gè)軟件學(xué)習(xí)分為四大模塊：原理圖設(shè)計(jì)、PCB制版、元件制作以及電路仿真的幻燈片。在之后的課件制作中，分別從這四個(gè)模塊出發(fā)，逐一分析每一模塊的內(nèi)容，下面以原理圖繪制為例（略）。

我們把以上論述歸結(jié)為課件的“色、動(dòng)、聲、局”，這套EDA課件在理論教學(xué)中也因其耳目一新而為學(xué)生所接受，均表示比之前專(zhuān)業(yè)課程沉悶的課件反差明顯，也更愿意把注意力放在課堂上了。

三、實(shí)踐教學(xué)

1.“屏幕錄像專(zhuān)家”

作為一門(mén)軟件操作課程，除了授課時(shí)間外，應(yīng)更多的注重在計(jì)算機(jī)上實(shí)踐。我們面臨的問(wèn)題是：學(xué)生人數(shù)多，指導(dǎo)教師少，上機(jī)時(shí)間有限。往往平均一個(gè)班60人的情況下，指導(dǎo)教師只有1位，這樣僧多粥少的局面，導(dǎo)致學(xué)生的問(wèn)題得不到解決，指導(dǎo)教師超負(fù)荷工作，效果并不理想。

為解決這個(gè)問(wèn)題，我們利用“屏幕錄像專(zhuān)家”制作操作視頻。清楚地向?qū)W生展示實(shí)例項(xiàng)目的每個(gè)操作細(xì)節(jié)，直至項(xiàng)目全部完成。學(xué)生在遇到操作瓶頸時(shí)，可以下載視頻演示仔細(xì)觀看，盡量自己解決操作中出現(xiàn)的失誤，這樣不但提高了效率，也因?yàn)橛袀€(gè)自我糾錯(cuò)的過(guò)程而更為印象深刻，增強(qiáng)了自我滿(mǎn)足感，實(shí)際演練中也更為得心應(yīng)手。只有在視頻解決不了的問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，才需要指導(dǎo)教師的介入。

例如，在制作穩(wěn)壓電源電路項(xiàng)目時(shí)，要完成空白項(xiàng)目的創(chuàng)建，元件調(diào)取及屬性設(shè)置，使用各種原理圖工具繪制電路圖，編譯查錯(cuò)，制作PCB等操作。整個(gè)流程可以通過(guò)錄制視頻，供學(xué)生操作時(shí)參考，不再總是等待指導(dǎo)教師介入才能解決問(wèn)題。

2.電路仿真

在每個(gè)項(xiàng)目中，為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路是否能實(shí)現(xiàn)功能，我會(huì)建議學(xué)生仿真一遍再繼續(xù)進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。雖然ProtelDXP可以做簡(jiǎn)單的仿真，但不如專(zhuān)業(yè)的仿真軟件Mulitism功能全效果好，這里可以結(jié)合EDA課程的第二個(gè)軟件Multisim2001操作，在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證電路功能。例如演練加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)時(shí)，按照在Protel中設(shè)計(jì)的電路，從元件庫(kù)調(diào)取器件連接好線路后，打開(kāi)軟件右上角的仿真開(kāi)關(guān)，能看到數(shù)碼顯示管以增量1從00變到23再回到00，即電路設(shè)計(jì)通過(guò)，可以繼續(xù)進(jìn)行PCB的制作了。

值得一提的是，課堂教學(xué)中，還能將這個(gè)Multisim運(yùn)行的電路在課件中做一個(gè)超鏈接，用于講電路工作原理時(shí)向?qū)W生展示電路效果，可以得到FLASH一樣直觀的效果。對(duì)電子專(zhuān)業(yè)教師來(lái)說(shuō)，這比制作FLASH更簡(jiǎn)單方便。

3.EDA實(shí)驗(yàn)室的使用

除了計(jì)算機(jī)和軟件的使用，我院還為EDA課程建立了專(zhuān)門(mén)的“EDA實(shí)驗(yàn)室”，里面有教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、雕刻機(jī)，熱轉(zhuǎn)印機(jī)、腐蝕箱等設(shè)備供學(xué)生完成一整套電路的設(shè)計(jì)，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

學(xué)生可以打開(kāi)QuartusⅡ，輸入VHDL源程序，創(chuàng)建工程，軟件編譯后，進(jìn)行時(shí)序仿真，最后在GW48教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱上鎖定引腳，進(jìn)行硬件下載測(cè)試。

四、總結(jié)

在整個(gè)EDA多媒體教學(xué)過(guò)程中，我運(yùn)用了Powerpoint制作課件,屏幕錄像專(zhuān)家錄制演示視頻，并結(jié)合ProtelDXP,Multisim2001以及QuartusⅡ三種軟件本身豐富教學(xué)內(nèi)容，充分利用實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備資源。力求破除傳統(tǒng)電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)課沉悶枯燥的弊端，打造生動(dòng)鮮活的課堂，給學(xué)生最直觀、最準(zhǔn)確的認(rèn)知，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性以及參與性。經(jīng)過(guò)幾次教學(xué)實(shí)踐，取得了不錯(cuò)的效果。今后，對(duì)這套教學(xué)流程，還應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新完善。