通过EDA技术促进中职电子实验实习教学改革创新

刘善培 朱春兰

（江苏省淮安工业中等专业学校，江苏 淮安223200）

随着计算机在人们的生产生活中的作用越来越显著和重要，电子电路的设计也逐渐开始借助计算机进行设计和分析，集成电路的广泛运用和迅速发展使得EDA软件成了电路设计和分析的有力工具，成了电子学行业的主要分支。DEA全称电路的计算机辅助设计和分析技术，英文名Electronic Design Automation，由于它实现了电路的模拟以及参数的设计修改，已成为电子行业设计人员完成电路设计所必具的技能，中职院校如若把EDA引入平日的教学中，必将大幅度地改善目前学生消极对待电子实验，实验效果微小的现状，无论在教学中还是为国家培育专业人才方面都具有深刻的意义。

1 中职院校传统电子实验课的现状

1.1 学生实验课上主动性差

中职院校传统的电子实验课往往是老师首先进行实验步骤的讲解和展示，而后将所有实验交给学生自己完成，但由于条件有限，只有少数坐在前边的同学能看到电路的详细情况，对原理有一定程度的认识，大多数学生则不能看到老师的具体操作过程，得到的只是结果，对实验原理并没有完全理解，在操作时也只是按着老师给定的程序模仿，关于连接线路的原理以及将要实现的结果都没有准确的认识和预测，一旦出现了意外就找不到解决的办法，反而会打击学生的实验热情，自信心受到挫伤，导致学生对实验课的兴趣并不高，只是抱着完成任务的态度，课堂教学鲜有成效。

1.2 实验演示偶有失误

实验本是一个探索的过程，老师在演示过程中也可能因为某些参数的控制失误而导致实验失败，而且整个操作仅仅有老师一人完成，如果老师不能及时发现问题所在，不仅会影响实验效果，而且这些偶尔出现的失误尽管是不可避免的，但仍会让学生产生不信任感，怀疑实验的合理性，如果能让学生参与到问题的发现和解决中，效果将会不同。

1.3 实验与实际操作容易脱节

尽管学生在课堂上对每一实验都有所了解，但属于小马过河，而且试验结束后缺少探索研究的激情，如果学期末让学生自己独立完成实验，包括元器件的选择、电路的设计都自己完成则会困难重重，无从下手。实验课的目的在于通过一定的引导，使学生对电路设计充满好奇心，积极主动地参与，与实际操作的脱轨会让他们觉得自己之前上的实验课完全没用。

1.4 条件简陋，设备不足

中职院校的实验条件往往比较简陋，不仅实验场地小，而且实验设备不足，仅有的设备只能提供给老师进行课堂指导，不能帮助学生深刻地理解理论知识，而且学生如果对实验理解不透还容易损坏实验设备，更不利于实验教学的良性发展。

2 为何要在中职院校实验教育中引入EDA

在中职院校的实验教学中，引入EDA将会给实验带来以下好处。

2.1 提高学生课堂上的积极性

首先，学生通过EDA软件，选择元器件后进行电路连接，然后添加合适的仪表观察仿真效果，每一个步骤都由学生自己一个人完成，在实验过程中如果出现了问题，可以回过头来仔细分析每一步，从而通过自己的探索找出问题并解决问题，这样学生才能够真正地理解，达到实验效果。再次，学生在实验中可以根据自己的理解对实验方案提出一些意见和修正方案，直接在EDA模拟电路中修改以直观地看到修改结果，验证假设的正确性和合理性，进而培养学生的处理实际问题的能力。

2.2 EDA便于实验结果的显示

EDA之所以能帮助中职院校提高实验教学的质量，主要在于此软件内包含诸多仿真功能，直观的显示出输出波形，用以帮助学生分析和判断结果的正确性。

2.3 节约教学经费

在电子实验教学中引入EDA属于低成本教育，循环利用率高，可以有效地解决因教学硬件设备不足导致的元器件供应不足等问题，所有无法为学生提供的设备器件都可以在软件模拟中得到，而且还可以避免操作失误造成的仪器设备的损坏，提高教学效率的同时还可以节约教学经费，减少实验时间有提高实验效率。

2.4 培养学生解决问题的能力

电路设计是电子教学中重要的内容，通过它的实验大多数是由学生独立完成的，通过EDA可以方便地完成电路的硬件设计和软件编程，进而在虚拟的学习环境中提升学生对专业课程的兴趣，同时锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，帮助学生提升实验能力，激发学生的创新思维能力，从整体上使得学生的综合能力得以增强，最终为国家培养出具有扎实的专业技术知识的人才。

2.5 突破实验模式的单一性

学生在通过计算机进行电路设计、模拟仿真时，让他们学会元器件的选择、电路线路的连接、实验结果正确性的检测，由此可以自主判断什么样的实验结果是正确的，什么样的实验结果是错误的，之后再让学生进入实验室在印刷版上实际地操作完成物理连接，亲身体会一个完整电路的设计与焊接过程，最后用仪器进行测量，比较仿真结果和实验结果的异同，从而能验证电路设计的正确与否。

3 软件的选择与运用

目前使用广泛的EDA软件有EWB、Multisim、PSPICE等等，其中EWB是20世纪80年代有IIT公司推出的用于电路设计和仿真的软件，它的特点是集成度高、界面直观便于观察、操作简单，而且同时具有数字/模拟、数字、模拟电路的仿真功能，软件的分析工具除了示波器等仪器外还有傅里叶分析和噪声与失真等分析仪。所以说，将EWB引入中职院校的的实验在教学中是非常合适的，当然对于PCB板的制作单通过EWB是无法完成的，可以再运用PROTEL对电路板进行布线，且可以直接用布好的电路图通过印刷厂制作PCB板，二者配合，可以将电子教学做得更好。

首先，用EWB设计电路原理图，接入仿真仪表验证电路的正确性与合理性，然后，导出PROTEL文件，设计PCB板，最后，进行电路的连接，调试、修改，组装成实物后，拿仪器检测一下与仿真结果对比，鉴定结果的正确与否。EWB软件和PROTEL软件工作界面如图1和图2。

图1 EWB软件工作界面

图2 PROTEL软件工作界面

4 结束语

通过EDA的引入实现中职院校对传统实验教学方法的改革，经过笔者长时间的探索和对视角教学效果的观察，认为在教学过程中，老师可以先对实验原理和过程进行讲解，然后让他们使用EDA软件对电路设计进行模拟和仿真观察，对实验有了充分的理解后，再把一些经典的电路做成PCB板，然后焊接成完整的可实现某种功能的实物，直观明了地观察实际结果和仿真数据的差异，软件硬件相结合，不但让学生深刻地理解了理论知识和电路设计原理，提升实际的动手能力，激发了学生对电子实验的兴趣，尤其是更深层次的探索激情，鼓励他们独立的设计心中所要的电路，学以致用，真正为国家，为社会培育技术专业人才。

［1］李东生.EDA仿真与虚拟仪器技术[M].高等教育出版社，2012（8）.

［2］黄永宝.电子实验综合实训教程分析[M].机械工业出版社，2013（22）.