电子类实验教学的现状与解决途径初探

2010-02-13吴恒玉

装备制造技术 2010年3期

黄果，吴恒玉

(海南软件职业技术学院电子工程系，海南琼海571400)

随着社会的不断进步和国民经济的不断发展，随着社会经济对创新人才的需求不断扩大，对学生的素质教育、技能教育、创新意识的培养，已越来越被人们所重视。实验教学作为学生培养的重要环节，在整体培养体系中，具有不可代替的地位。电子类专业基础实验教学，是指实验环境以晶体管或集成电路等电子元件为主构成的，硬件连线及逻辑是开放的，以使学生理解应用系统硬件体系结构，并能进行部分以硬件结构分析、设计、重构为教学目的的一类实验教学。

1 实验教学方面存在的问题

电子类专业基础实验教学是电子技术、计算机、自动控制、通信、电子工程等专业的必修课，其对学习和理解后续专业课程，有着非常重要的意义。但在实践教学中，还存在诸多问题。

(1)教学内容陈旧，教学方法单一，无法满足学生的实际需求。多年来电子技术教学使用的教材鲜有变化，而各种新技术层出不穷。学生的知识面无法拓展。而传统意义上的教学方法是教师在黑板上画出电路图进行分析，这样使学生容易感到枯燥、乏味，不容易理解

(2)实验教学方法不利于提高教学质量。通常，在电子类基础实验教学中，采用面包板、中小规模集成电路等元器件搭接起来的电路，存在很多不足之处。如学生在实验过程中电源没接好或接错，频繁的插拔集成芯片使引脚断掉。这样既增加了元器件的消耗，又容易损坏电路，而且还需浪费大量时间去对电路进行检查。由于电路的测试要用许多专门的仪器，学生在课外很难进行设计操作。

(3)学生实验目的性不强，实验内容对学生能力培养不足。当前，电子技术专业实验教学中安排的内容，多为演示型和验证型实验，设计型实验较少，不利于学生将掌握的知识转变成技术应用能力，也不符合人才培养的目标。有的学生只是根据实验指导书或者教师或者同学给出的实验步骤，机械地去操作，对实验原理、实验设计、实验步骤都不清楚。更危险的是，有的学生干脆自行其事，乱接线，乱改设置，设备损坏几率增大，设备的维护工作量明显加大。

(4)设备陈旧，更新慢，学生没兴趣。由于硬件设备的专业性强，使用效率低，学校对实验室的建设不重视。相对来说，这类实验室设备更新较慢，设施也比较陈旧，维护人员热情不高，学生的学习兴趣也不高。

2 电子类专业基础实验室实验环境现状

一般来说，工科类院校都建有电子类基础实验室。但在实验室的投入与环境管理方面，存在不少问题。

(1)试验设备数量不足。由于学校扩招和资金短缺的压力，很多院校在实验教学的安排上，都出现了一定的紧张，虽然采取了增加实验室开放时间等方法，但还是不能完全满足学生实验的需求。

(2)设备维护较难。由于电子类实验设备是以电子元件为主构成的，所以容易损坏。静电、高压、过量电流都会造成元件的损坏，元件老化和接触不良，会导致工作不正常。由于电子元件种类繁多，实验设备多个部件相互关联，连线有明有暗，所以整个实验设备的检测、维护、检修比较困难。再加上学生操作不慎，设备损坏很容易，修复却很难。

(3)开设实验较少，闲置率高。硬件实验设备专业性很强，只有相关专业课程开课才会用到，其他时间一般处于闲置状态。一方面由于设备的维护很麻烦，实验室管理员不愿意开放，另一方面学生对实验设备了解的途径很少，自愿学习的少，需求不足。

基于上述原因，我们可以另辟途径，避开实验教学和实验室管理等方面存在的不足，解决相关问题。

3 引入EDA技术的意义与优势

EDA(Electronic Design Automation)技术是借助于计算机手段，通过专用软件来实现对电子产品的设计和制造的自动化技术。该技术改变了传统的电子产品设计的方法，用仿真代替硬件搭试。只需要在计算机上绘制好要设计的电路模型，通过仿真测试和调试，就可以达到电路设计目的，具有设计速度快、成本低、可靠性高的显著特点。

在高校电子类专业教学中推广EDA教学，对于电子类基础实验教学有着非常重要的意义。

(1)提高学生的知识层次。EDA技术是现代电子设计的发展趋势，21世纪将是EDA技术快速发展时期。将EDA技术引入实验教学当中，有利于学生掌握EDA这种工具，扩大知识面，提高知识层次。

(2)缓解实验设备不足的压力。由于EDA工具是以软件形式存在的，通过将其安装在计算机设备上，相当于为学校增加了更多的实验设备，学生可以通过计算机实现实验课程的要求。

(3)有利于培养学生的知识应用能力。EDA软件系统包括许多子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真模块、布局布线子模块等。借助于EDA技术，学生可以快速、经济地设计电子系统，并很容易实现修改及完善，大大提高了学生的实践能力、创新能力和计算机应用能力。

(4)有利于教师自身素质提高。教师在教学实施过程中，起着重要的作用，教师自身素质的提高十分关键。引入EDA技术到电子技术实验教学当中，将促进教师对该项新技术的学习和掌握，有利于将EDA技术更广泛应用于高校电子类专业的实践教学工作之中。

4 EDA技术在电子类教学中的实践

(1)EDA技术在课堂教学中的应用。课堂教学是课程学习很关键的一个教学环节，EDA参与课程教学，是一种新的尝试。实验EDA软件，可以随时以图形、表格、曲线及波形的形式，来显示电子技术中那些难以用语言和文字表达或理解的现象和复杂的变化过程，并且可以不断修改电路形式及其参数，通过测试、验证、调试和创新设计电路，加深学生对电子电路本质的理解，扩展讲课内容，大大提高了课堂教学效果。

(2)EDA技术在实验教学中的应用。目前大多数电子技术实验室，都存在元器件品种和数量不足以及实验仪器、电路板陈旧老化的问题。EDA软件是一个非常优秀的实验平台，可提供丰富的元器件库和多种虚拟仪器，学生能够在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作台来搭建电路，并进行测试。尤其是其仿真分析能力很强，可以完成许多以前实验室不能完成的实验，节省大量的实验经费。

(3)开放实验室，鼓励学生开展设计型实验。保证实验室开放，使学生有充足的上机时间。电子类课程设计的目的，是让学生综合运用在电子技术课程中学到的基础知识，通过设计一个具有一定功能的比较实际的电子电路，了解设计电子电路的全过程，掌握其基本的设计方法，具有初步的设计能力，为电子产品的研发奠定基础。可以这样形容：学完了电子类的课程，可以将大脑和四肢组成一个会做事的活人。