基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革與創(chuàng)新

林喜榮　董敬峰

摘 要：電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)作為電子技術(shù)課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)鞏固學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力起著非常重要的作用，將EDA技術(shù)充分運(yùn)用到電子技術(shù)教學(xué)中已成為當(dāng)前高校電子類課程教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。文章從電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題出發(fā)，梳理了基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，并提出了EDA技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融合的策略。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)；EDA

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2014）10-0008-02

電子技術(shù)這門課程是哈爾濱理工大學(xué)通信、測(cè)控、電氣、自動(dòng)化等專業(yè)的非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程學(xué)習(xí)的好壞直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。在電子技術(shù)的課程教學(xué)中，電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)無疑是一個(gè)最基礎(chǔ)也是最重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，而EDA技術(shù)作為世界電子設(shè)計(jì)的最新技術(shù)潮流和主要技術(shù)方向已經(jīng)成為當(dāng)前高校電子類課程教學(xué)的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。本文針對(duì)哈爾濱理工大學(xué)近幾年來將EDA技術(shù)應(yīng)用到電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中所做的改革和創(chuàng)新實(shí)踐做了一些總結(jié)。

一、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

在長(zhǎng)期從事電子技術(shù)教學(xué)的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)校原有的電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著一些弊端和問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（一）實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)少

過去的電子技術(shù)教學(xué)一直是以理論教學(xué)為核心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占的學(xué)時(shí)非常少。以學(xué)校的計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生為例，在模擬電子和數(shù)字電子這兩門課程中，實(shí)驗(yàn)總共才占20學(xué)時(shí)，所做的內(nèi)容十分有限。

（二）教師講解內(nèi)容過多、過細(xì)

在實(shí)驗(yàn)課中，實(shí)驗(yàn)老師往往把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟、方法一一詳細(xì)地講給學(xué)生，學(xué)生只要按照老師講的按部就班地完成就行，留給學(xué)生自己思考和創(chuàng)造的余地太少。

（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性限制和影響了實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和效果

傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常都使用專門的實(shí)驗(yàn)箱來完成，學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能限于實(shí)驗(yàn)箱所提供的元器件，在功能上很難進(jìn)行擴(kuò)展，因此，當(dāng)學(xué)生想做一些實(shí)驗(yàn)課程之外的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，在現(xiàn)有條件下就很難完成 ，在一定程度上影響了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（四）實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合不緊密

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容沒有或較少向生產(chǎn)應(yīng)用延伸，當(dāng)學(xué)生走上工作崗位時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在學(xué)校所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與真正的生產(chǎn)實(shí)際差距很大，不能很快地為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)[1]。

為了解決以上在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中存在的問題，我們經(jīng)過不斷地探索、研究和實(shí)踐，在電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方面做了大量的改進(jìn)和創(chuàng)新，也取得了一些明顯的效果，其中最主要的就是將EDA技術(shù)應(yīng)用到電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

二、基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

EDA即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation），它是以計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)為先導(dǎo)，匯集了圖形學(xué)、邏輯學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)和計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)等多種計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)最新成果的先進(jìn)技術(shù)[2]。在我國(guó)， 由于EDA應(yīng)用技術(shù)先進(jìn)，軟硬件結(jié)合，知識(shí)面寬，實(shí)踐性強(qiáng)[3]，幾乎所有理工科（特別是電子信息）類的高校都開設(shè)了 EDA 課程的學(xué)習(xí)[4]。為了將EDA技術(shù)與電子技術(shù)的教學(xué)更好地融合到一起，我們?cè)诙鄠€(gè)方面也做了建設(shè)和改革。

（一）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

1.硬件設(shè)施建設(shè)：為了能更好地將EDA技術(shù)運(yùn)用到電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們首先建立了兩個(gè)EDA實(shí)驗(yàn)中心，配備了近百臺(tái)性能先進(jìn)的計(jì)算機(jī)，并購進(jìn)了與EDA教學(xué)相配套的實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生在利用計(jì)算機(jī)上安裝的軟件和與之配套的實(shí)驗(yàn)箱可以完成由程序設(shè)計(jì)到硬件下載的全部過程。

2.軟件設(shè)施建設(shè)：硬件設(shè)施只是基礎(chǔ)框架，要想真正學(xué)好EDA技術(shù)，具備與之相配套的應(yīng)用軟件更為重要?，F(xiàn)階段， 國(guó)內(nèi)流行的、市場(chǎng)占有率比較高的 EDA 軟件主要有6種[5]。根據(jù)電子技術(shù)這門課程的特點(diǎn)，我們主要選擇了其中的三種軟件：即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim這個(gè)軟件最大的特點(diǎn)就是給出了類型相對(duì)完善、實(shí)用性更強(qiáng)的虛擬電子庫以及各種仿真儀器， 操作簡(jiǎn)單， 仿真結(jié)果形象逼真，功能十分強(qiáng)大、實(shí)用。Max+ PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成電路的設(shè)計(jì)輸入、編譯仿真、編程下載等功能，并且其設(shè)計(jì)輸入具有多種方式， 可以滿足不同層次的需求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電路的時(shí)序分析， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)單、直觀 。

（二）電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革和創(chuàng)新

在基礎(chǔ)建設(shè)完善之后，我們?cè)陔娮蛹夹g(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容上也做了調(diào)整和改革。我們首先把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分階段、分層次地分成了三類，使更多的實(shí)驗(yàn)適合在EDA實(shí)驗(yàn)中心完成。

1.基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占比例較少，主要是對(duì)理論教學(xué)中最基礎(chǔ)的內(nèi)容的一個(gè)測(cè)試：例如共發(fā)射極單管放大電路、集成運(yùn)放的線性應(yīng)用、基本門電路的功能測(cè)試等。這類實(shí)驗(yàn)的主要目的在于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)常用的電子器件，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)會(huì)各種儀器的使用方法，掌握電子實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能[6]，學(xué)會(huì)觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等 。

2.訓(xùn)練提高型實(shí)驗(yàn)。這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要要求學(xué)生在具備一定的基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能的基礎(chǔ)上，能把所學(xué)的不同內(nèi)容、不同類型的知識(shí)和電路有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個(gè)相對(duì)完整的邏輯功能。這部分實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于理論知識(shí)的綜合應(yīng)用，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和解決問題的能力。

3.綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是以學(xué)生自行設(shè)計(jì)為主，教師指導(dǎo)為輔，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)要求獨(dú)立地完成查閱資料、設(shè)計(jì)電路、選擇器件、安裝調(diào)試等任務(wù)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并獨(dú)立寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這類實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力有著非常重要的作用。

三、EDA技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融合的策略

前面我們提到的是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的改革，那我們?nèi)绾尉唧w做到將EDA技術(shù)更好地應(yīng)用到電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中 呢？我們從多個(gè)方面入手，加強(qiáng)EDA技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的融合。

1.在正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增大EDA實(shí)驗(yàn)的比例。以前我們所做的實(shí)驗(yàn)全部都是在實(shí)驗(yàn)箱上搭接完成，現(xiàn)在我們將部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)，增大了EDA實(shí)驗(yàn)的比例，讓學(xué)生在正常的教學(xué)計(jì)劃內(nèi)就可以接觸到兩種不同的實(shí)驗(yàn)方式，體會(huì)它們不同的特點(diǎn)，得到不同的訓(xùn)練。

2.充分利用學(xué)生自身的資源和業(yè)余時(shí)間加強(qiáng)EDA

技術(shù)的學(xué)習(xí)。要完成我們上面所說的內(nèi)容，單純依靠教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們首先想到的就是充分利用學(xué)生自身的資源，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)在學(xué)生中十分普及，幾乎人人都有，我們將常用的仿真軟件推薦給學(xué)生，讓學(xué)生安裝在自己的電腦中，這樣學(xué)生就可以利用自己的業(yè)余時(shí)間來完成一些內(nèi)容，以彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間上的不足。

3.將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容延伸到電子實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。各個(gè)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)期末都會(huì)有和理論教學(xué)相配合的課程設(shè)計(jì)和電子實(shí)習(xí)。在這些實(shí)踐環(huán)節(jié)中都會(huì)安排專門的時(shí)間來讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的EDA仿真測(cè)試，因此學(xué)生可以把實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的內(nèi)容延伸到其他的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，大大提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。

4.充分利用學(xué)校為學(xué)生提供的各種課外訓(xùn)練機(jī)會(huì)。學(xué)校為了給學(xué)生創(chuàng)造更多培養(yǎng)和訓(xùn)練實(shí)踐動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)，在學(xué)校設(shè)立了多種訓(xùn)練項(xiàng)目。例如國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃并且提供相應(yīng)的資金支持。在教師的指導(dǎo)幫助和學(xué)生的共同努力下，經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后，學(xué)生在這方面的技能有了很大的提高。

近年來，社會(huì)對(duì)大學(xué)畢業(yè)生的需求也發(fā)生了一些轉(zhuǎn)變，要求大學(xué)畢業(yè)生要具備更強(qiáng)的多學(xué)科的綜合運(yùn)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此我們的教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)也要做相應(yīng)的改變，在今后的教學(xué)中我們還要不斷地學(xué)習(xí)和探索，不斷地更新我們的教學(xué)模式和方法，將比較先進(jìn)和前沿的知識(shí)和技術(shù)融入和應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力[7]，使我們培養(yǎng)出來的學(xué)生具有更強(qiáng)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，真正地做到為社會(huì)所需，為社會(huì)所用[8]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張波.“EDA 技術(shù)”課程的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室科

學(xué)，2013，（4）.

[2]高有堂，徐源.EDA 技術(shù)與創(chuàng)新實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)

出版社，2010.

[3]郭來功，周孟然，蔡俊.“EDA 技術(shù)”教學(xué)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能

力培養(yǎng)的探索[J].中國(guó)電力教育，2010，（31）.

[4]張曉燕，李洋.EDA技術(shù)在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，（11）.

[5]鐘曉旭.基于EDA的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及其應(yīng)用[J].宿

州學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，（2）.

[6]葛汝明.電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].濟(jì)南：山東大學(xué)

出版社，2006.

[7]張利，厲虹，楊秀媛.以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的EDA技

術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐探索[J].科技信息，2013，（7）.

[8]林喜榮，劉正梅，吳麗華.數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的改革

和研究[J].黑龍江科技信息，2010，（29）.