基于EDA技术的电子技术实验改革与创新

2014-10-22林喜荣董敬峰

黑龙江教育·高校研究与评估 2014年10期

林喜荣　董敬峰

摘要：电子技术实验作为电子技术课程的重要实践环节，对巩固学生所学的理论知识、培养学生的实践动手能力起着非常重要的作用，将EDA技术充分运用到电子技术教学中已成为当前高校电子类课程教学的发展趋势。文章从电子技术实验教学存在的问题出发，梳理了基于EDA技术的电子技术实验教学改革实践，并提出了EDA技术与电子技术实验内容融合的策略。

关键词：电子技术；实验；EDA

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）10-0008-02

电子技术这门课程是哈尔滨理工大学通信、测控、电气、自动化等专业的非常重要的一门专业基础课，这门课程学习的好坏直接影响到后续专业课程的学习。在电子技术的课程教学中，电子技术的实验无疑是一个最基础也是最重要的实践环节，而EDA技术作为世界电子设计的最新技术潮流和主要技术方向已经成为当前高校电子类课程教学的热点和趋势。本文针对哈尔滨理工大学近几年来将EDA技术应用到电子技术实验中所做的改革和创新实践做了一些总结。

一、电子技术实验教学存在的问题

在长期从事电子技术教学的过程中，笔者发现学校原有的电子技术的实验教学存在着一些弊端和问题，主要表现在以下几方面。

（一）实验环节学时少

过去的电子技术教学一直是以理论教学为核心，实验教学所占的学时非常少。以学校的计算机专业的学生为例，在模拟电子和数字电子这两门课程中，实验总共才占20学时，所做的内容十分有限。

（二）教师讲解内容过多、过细

在实验课中，实验老师往往把实验内容、步骤、方法一一详细地讲给学生，学生只要按照老师讲的按部就班地完成就行，留给学生自己思考和创造的余地太少。

（三）实验设备的局限性限制和影响了实验的内容和效果

传统的电子技术实验教学通常都使用专门的实验箱来完成，学生所做的实验内容只能限于实验箱所提供的元器件，在功能上很难进行扩展，因此，当学生想做一些实验课程之外的实验内容时，在现有条件下就很难完成，在一定程度上影响了学生实践动手能力和创新能力的培养。

（四）实验教学与生产实际结合不紧密

实验教学内容没有或较少向生产应用延伸，当学生走上工作岗位时会发现在学校所做的实验内容与真正的生产实际差距很大，不能很快地为生产实际服务[1]。

为了解决以上在电子技术实验中存在的问题，我们经过不断地探索、研究和实践，在电子技术的实验方面做了大量的改进和创新，也取得了一些明显的效果，其中最主要的就是将EDA技术应用到电子技术的实验教学中。

二、基于EDA技术的电子技术实验教学改革

EDA即电子设计自动化（Electronic Design Automation），它是以计算机和微电子技术为先导，汇集了图形学、逻辑学、结构学和计算机数学等多种计算机应用科学最新成果的先进技术[2]。在我国，由于EDA应用技术先进，软硬件结合，知识面宽，实践性强[3]，几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了 EDA 课程的学习[4]。为了将EDA技术与电子技术的教学更好地融合到一起，我们在多个方面也做了建设和改革。

（一）基础设施建设

1.硬件设施建设：为了能更好地将EDA技术运用到电子技术的实验教学中，我们首先建立了两个EDA实验中心，配备了近百台性能先进的计算机，并购进了与EDA教学相配套的实验箱，学生在利用计算机上安装的软件和与之配套的实验箱可以完成由程序设计到硬件下载的全部过程。

2.软件设施建设：硬件设施只是基础框架，要想真正学好EDA技术，具备与之相配套的应用软件更为重要。现阶段，国内流行的、市场占有率比较高的 EDA 软件主要有6种[5]。根据电子技术这门课程的特点，我们主要选择了其中的三种软件：即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim这个软件最大的特点就是给出了类型相对完善、实用性更强的虚拟电子库以及各种仿真仪器，操作简单，仿真结果形象逼真，功能十分强大、实用。Max+ PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成电路的设计输入、编译仿真、编程下载等功能，并且其设计输入具有多种方式，可以满足不同层次的需求，同时可以实现电路的时序分析，实验结果简单、直观。

（二）电子技术实验教学内容的改革和创新

在基础建设完善之后，我们在电子技术实验教学的内容上也做了调整和改革。我们首先把实验内容分阶段、分层次地分成了三类，使更多的实验适合在EDA实验中心完成。

1.基础验证型实验。这部分的实验内容所占比例较少，主要是对理论教学中最基础的内容的一个测试：例如共发射极单管放大电路、集成运放的线性应用、基本门电路的功能测试等。这类实验的主要目的在于帮助学生认识常用的电子器件，了解实验设备，学会各种仪器的使用方法，掌握电子实验的基本知识、实验方法和实验技能[6]，学会观察和分析实验结果等。

2.训练提高型实验。这部分的实验内容主要要求学生在具备一定的基础知识和操作技能的基础上，能把所学的不同内容、不同类型的知识和电路有机地结合在一起，形成一个相对完整的逻辑功能。这部分实验主要侧重于理论知识的综合应用，其目的是培养学生综合运用所学理论知识和解决问题的能力。

3.综合设计型实验。这部分的实验内容主要是以学生自行设计为主，教师指导为辅，要求学生根据实验题目的设计要求独立地完成查阅资料、设计电路、选择器件、安装调试等任务，分析实验数据，并独立写出实验报告。这类实验的开设，对于提高学生的实践动手能力、综合运用能力和创新设计能力有着非常重要的作用。

三、EDA技术与电子技术实验内容融合的策略

前面我们提到的是实验内容上的改革，那我们如何具体做到将EDA技术更好地应用到电子技术的实验中呢？我们从多个方面入手，加强EDA技术与电子技术实验的融合。

1.在正常实验教学中增大EDA实验的比例。以前我们所做的实验全部都是在实验箱上搭接完成，现在我们将部分实验内容转移到计算机，增大了EDA实验的比例，让学生在正常的教学计划内就可以接触到两种不同的实验方式，体会它们不同的特点，得到不同的训练。

2.充分利用学生自身的资源和业余时间加强EDA

技术的学习。要完成我们上面所说的内容，单纯依靠教学计划内的几个实验是远远不够的。我们首先想到的就是充分利用学生自身的资源，现在计算机在学生中十分普及，几乎人人都有，我们将常用的仿真软件推荐给学生，让学生安装在自己的电脑中，这样学生就可以利用自己的业余时间来完成一些内容，以弥补课堂实验时间上的不足。

3.将实验内容延伸到电子实习、课程设计等实践环节。各个专业的学生在学期末都会有和理论教学相配合的课程设计和电子实习。在这些实践环节中都会安排专门的时间来让学生进行相关内容的EDA仿真测试，因此学生可以把实验中学习的内容延伸到其他的实践环节中，大大提高了学生的实践动手能力和理论知识的综合运用能力。

4.充分利用学校为学生提供的各种课外训练机会。学校为了给学生创造更多培养和训练实践动手能力的机会，在学校设立了多种训练项目。例如国家级、省级、校级的大学生创新创业训练计划并且提供相应的资金支持。在教师的指导帮助和学生的共同努力下，经过一段时间的学习和训练后，学生在这方面的技能有了很大的提高。

近年来，社会对大学毕业生的需求也发生了一些转变，要求大学毕业生要具备更强的多学科的综合运用能力和实践创新能力。因此我们的教学内容和重点也要做相应的改变，在今后的教学中我们还要不断地学习和探索，不断地更新我们的教学模式和方法，将比较先进和前沿的知识和技术融入和应用到教学实践中，培养学生的自主学习能力、实践动手能力和创新能力[7]，使我们培养出来的学生具有更强的社会竞争力，真正地做到为社会所需，为社会所用[8]。

参考文献：

[1]张波.“EDA 技术”课程的创新性实验教学[J].实验室科

学，2013，（4）.

[2]高有堂，徐源.EDA 技术与创新实践[M].北京：机械工业

出版社，2010.

[3]郭来功，周孟然，蔡俊.“EDA 技术”教学对大学生创新能

力培养的探索[J].中国电力教育，2010，（31）.

[4]张晓燕，李洋.EDA技术在电子技术实验教学中的应用

[J].实验技术与管理，2010，（11）.

[5]钟晓旭.基于EDA的数字电子技术实验及其应用[J].宿

州学院学报，2013，（2）.

[6]葛汝明.电子线路实验与课程设计[M].济南：山东大学