基于EDA技术的电子工艺实习教学改革与实践

章 伟 王培良

湖州师范学院 浙江湖州 313000

基于EDA技术的电子工艺实习教学改革与实践

章 伟 王培良

湖州师范学院 浙江湖州 313000

针对目前电子工艺实习教学中存在的问题，提出了基于EDA技术的电子工艺实习教学一些改革措施，措施主要包括改革教学内容和教学方法，实际的教学效果表明这些措施大大激发了学生的学习热情和兴趣，提高了学生的动手能力，培养了学生的创新能力和严谨的工作态度。

EDA技术；电子工艺实习；教学内容改革

电子工艺是一门以实践教学为主,对工科各专业尤其是电子专业学生普遍开设的技术基础课,主要培养学生的工程实践能力,使学生获得电子制造工艺的基础知识,掌握最基本的装焊操作技能，接触电子产品的生产过程，既有利于今后的专业实验、课程设计、毕业设计等，也提高了学生的实践动手能力，为毕业后从事实际工作奠定了良好的基础。

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，20世纪80年代以来世界各国先后研制出各种EDA开发工具，其中比较常用的EDA软件包括：Protel99se、Multisim2001、QuartusII等。利用EDA工具电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研部门广泛使用，同时目前国内各院校陆续将EDA教学引入到电子类专业课程的教学中。

随着科学技术的进步,电子信息技术的发展日新月异,新观念、新技术、新工艺、新材料、新器件层出不穷，使电子制造技术发生巨大变化，而现有的电子工艺的教学在教学方法和内容两个方面存在不小的差距和问题，远远不能满足新时期高校培养学生实践能力和创新思维能力为目的的教学要求。基于以上的认识，对电子工艺实习在教学内容和教学方法诸方面进行教学改革势在必行。根据学生的实际情况和所在学校的现有仪器设备水平，笔者在电子工艺实习的日常教学当中尝试将EDA技术引入到电子工艺实习的课程教学中去，并在近几年对所教的班级进行了教学改革实践，教学实践表明该培养方式有利于发学生的学习热情和专业兴趣，有利于提高学生的动手能力，有利于培养学生的创新意识和严谨的工作态度。

1 电子工艺实习课程的教学改革

近年我院的电子工艺的教学经过几年的发展，在各个方面有了比较大的进步，但仍然存在一些问题，归纳起来主要有如下几个方面：教学内容陈旧；教学手段单一；实验设备陈旧落后。针对以上问题，结合学校的实际情况，主要在教学内容和方法方面对电子工艺实习课程进行的改革，改革的核心是教学内容改革，主要是引入EDA技术到电子工艺实习课程的日常教学。

1.1 教学内容改革

电子设计自动化(EDA)技术作为综合现代电子技术和计算机技术的最新研究成果,作为电子设计与制造中的主流技术已成为理工科专业学生必备技能之一，然而实际上现有的EDA技术的课程教学却是枯燥乏味的纸上谈兵式的教学，学生没有采用EDA技术亲自动手设计一个电子系统，从器件到印刷电路板，从电路图到电子系统，这样没有能够有效地激发学生学习的兴趣、调动学生学习的积极性和主动性。基于以上认识，笔者借鉴国内一些高校的相关教学经验和先进的教学理念，结合电子工艺实习教学中的存在问题，引入EDA技术到电子工艺实习教学中，将EDA技术和电子工艺实习教学结合起来，即在教学内容上加入基于EDA技术的电路仿真和PCB的设计，让学生自己动手设计并制作一个小型电子作品，学生根据老师提出的功能要求设计电路原理图，使用电路仿真软件对该电路进行电路仿真和功能演示，随后学生自己采用印制电路板CAD软件设计该电路的印制电路板图，并根据设计好印制电路板图完成印制电路板的制作，再进行电路的焊接、安装、调试，真正体验电子产品从设计到制造的全过程。

教学内容改革具体措施包括调整实习课程的教学安排、制作电路板电路内容的安排、引入EDA软件的进行电路仿真和PCB的设计、引入新的印刷电路板（PCB）制作方式等4个方面。

第一，调整实习课程的教学安排，大大压缩电子元器件辨识等的课时，增加学生自学内容部分，在教学内容上加入基于EDA技术电路仿真和PCB的设计，由于采用EDA软件可以在学生的电脑上运行，这样话学生可以在课余时间自己熟悉和学习EDA软件的使用，并最终在老师的指导下完成电路仿真和PCB设计，这样做弥补了课堂课时不够的不足，同时也充分调动学生学习的热情和积极性，以上这些需要指导老师在教学内容和时间安排方面要精心准备。

第二，制作电路板电路内容的安排要根据学生的实际水平针对性选择一些经典的电路提出设计制作题目，电路包括模拟和数字电路，以数字电路为主，为了保证教学实效，老师设计多个题目让学生根据个人兴趣爱好自主选择，题目的复杂度控制要适合学生实际动手水平和实验设备，使每个学生从中都能得到最大锻炼。

第三，根据学生的实际情况有选择性地将E D A技术引入到电子工艺实习，选择采用Multisim2001和Protel99se实现电路仿真和PCB的设计。其中Multisim2001是一种应用非常广泛的EDA软件，适用于板级的模拟/数字电路的设计和仿真工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，仿真结果非常接近实际，该软件人机界面友好、操作方便。学生可以利用Multisim2001进行电路设计和电路仿真，再用真实的元器件进行实际电路的安装和调试，避免实际操作中元器件的耗损，而且节约了大量时间。Protel99se同样是一款应用非常广泛、功能强大的EDA软件，具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点，可实现多层电路板的布线设计，是业界应用最广泛的印制电路板（PCB）的设计工具之一，可以说电子信息类专业学生必须熟练掌握的工具。随后的教学实践证明这两个EDA软件是非常适合学生使用，而且该软件在业界的普遍使用，对未来学生的就业也是非常有利的。

第四，引入新的印刷电路板（PCB）制作方式，采用性价比较高的PCB制版实验系统,使学生学习到更多的PCB制作技术，为学生以后的电子设计竞赛和毕业设计打下坚实的实践基础。电子工艺实习有关印刷线路板制作的讲述占据较大的篇幅,是学生动手实验的一个很重要的环节，为了方便Protel99se设计的PCB图生成电路板，而且制作出相对精细的电路板，改变原有简陋原始的印刷电路板制作方式，引入新的电路板制作实验模式即热转印法，学生将自己设计好的PCB图采用激光打印机打印到热转印纸上,再通过热转印机将PCB的图形转移到敷铜板上,最后经过腐蚀过程就可以制作出精美的印制线路板,过程简单容易操作,一般完成一个电路板的制版过程大约只需半小时左右，而且电路板制作和设备成本都比较低，比较适合大批量的学生制作印刷电路板。

1.2 教学方法改革

改变以往教师为中心被动学习的教学模式为以学生为中心的主动学习模式，教学过程中老师首先讲授基础部分内容，并布置学生课后自学的目标和任务，EDA软件的熟练掌握和电路原理图设计的主要通过学生自学完成。由以课本为中心转变为以“题目”为中心，由以课堂为中心转变为以实验室为中心，把整个学习过程分解为一个个具体目标任务，教师边教边训,学生边学边做，另外加强和学生的互动，采用教师带学生 ,先进生带后进生、老手带新手相结合方法，学生在教师的指导下和同学的帮助下去寻找完成这个任务的途径，并最终完成这个任务。教学实践已经证明这种教学模式非常有效激发了学生自主性和创造性学习的兴趣和热情，并使学生从中得到最大限度的技能和思维方面训练。

2 教学效果

由于采用的EDA软件人机界面友好方便使用，加上指导老师的精心安排和指导，大部分学生可以在短时间内完成从电路原理仿真验证、印制电路板设计制造直到元器件检测、焊接、安装、调试的产品设计制造全过程。整个的实践过程有效地激发了学生自主性学习和创造性学习的热情，大部分学生能够为了设计和制作自己的第一个电路板作品往往是废寝忘食，这种情形在其他的实践课程是很难看到的，这个过程让学生的硬件设计与制作能力和信心均得到很大的提高，同时培养学生初步的创新思维能力和严谨认真的工作态度。

3 今后发展的思路

以上有关电子工艺实习教学的一些教学改革措施仅仅是一个开始，今后我们在教学内容改革方面还会有进一步措施，具体的思路是：选择一些新兴的、更加实用EDA软件引入到电子工艺实习教学；焊接方面教学方面加入表面安装器件的手工焊接内容，由于表面安装器件的大范围的应用和普及，焊接方面仍然仅采用通孔焊接技术训练学生已经是远远不够的，这样既有利于学生掌握最新的技能，同时又增加了电子工艺实习设计和制作电路板的灵活性；电子工艺实习的制作电路的选择上与后续课程如电子相关专业各类课程设计、毕业设计的内容紧密结合起来，形成一个有机的、系统的电子技术实践教学体系；电子工艺实习的教学和教师的科研相结合，逐步向产、学、研相结合的方向发展。

[1]张立毅.电子工艺学教程[M].北京:北京大学出版社,2006

[2]韦思健.EDA实践——电子工艺课程改革探索与实践[C].北京高校电子工艺实习首届年会论文集,2002

[3]李鸿儒，王天曦，韦思健.在工程训练中注重“电子实习”课程的建设与改革[J].实验技术与管理,2007,24(12)：4～7

Abstract: Based on review of the current problems of teaching of electronic process practice at universities, this paper puts forward some measures of teaching reformation of electronic process practice based on EDA technology，mainly including optimizing teaching contents and improving teaching methods.The practical teaching effect shows that the measures can stimulate the learning enthusiasm and interest of the students，simultaneously cultivate the operating ability and creative ability as soon as rigorous attitude of working of the students.

Key words: EDA；electronic process practice；reformation on the teaching contents

The practice and teaching reformation of electronic process practice based on EDA technology

Zhang Wei, Wang Peiliang
Huzhou teachers college, Huzhou, 313000, China

2010-09-25

章伟，硕士，讲师。

湖州师范学院高等教育研究项目(编号：GJC10040)的研究成果。