EDA技术在电专业实验系统中的应用

摘 要：本文根据电专业教学的发展，以课堂教学为基点，以计算机EDA辅助工具为手段拓展实验内容，实施传统教学与现代教学相结合的方法，培养学生的创新思维和创新能力。

关键词：实验步骤 教学模式 EDA设计

实验教学是教学的一个重要环节，对专业人才的综合素质培养有重要的作用。改革电子技术实验教学应立足于现有资源，融入计算机新技术，将传统的实验教学与新型的计算机仿真教学相互结合，探索建立综合性、开放性的实验教学新模式。随着计算机辅助教学(CAI)技术的不断发展，“电子设计自动化”(Electronic Design Automation，EDA)也进入了实验教学课堂，它是一种利用计算机技术对电子技术实验进行仿真和模拟的应用软件系统，具有较高的推广和运用价值。以计算机技术与现代教育思想为手段，培养学生对数字电路的设计能力和综合应用能力，加强对学生分析问题、解决问题能力的训练和培养，可以更好地将理论与实践相结合，为后继课程和毕业设计打下良好的基础。

一、电子课程教学与实验教学现状分析

1．教学内容单一、陈旧，不能满足学生的实际需求。

多年来电子教学使用的教材鲜有变化，仍以传统电子技术内容为主。而电子技术的发展却一刻也没有停止过，各种新技术、新产品层出不穷。现有教学模式缺乏对新技术的了解和掌握，学生毕业后无法很快融入社会。

2．实验设备数量不足。

由于学校扩招和资金短缺的压力，实验设备短缺，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。

3．传统的实验教学方法不利于提高教学质量。

通常，在电子电路实验教学和课程设计中，采用面包板搭接各种中、小规模数字集成电路(MSI，SSI)存在很多不足之处，如学生在实验过程中电源没有接好，超过TTL电路的工作电压时，极容易损坏TTL电路，这样既增加了元器件的消耗，又浪费了时间。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。

4．实验内容对学生能力培养不够。

当前，电类学科实验教学中安排的内容多以验证型实验为主，设计型特别是系统设计型实验较少，制约了学生技术应用能力的提高，也不符合当前对人才培养目标的要求。

二、在电子实验教学中引入EDA技术的优势

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，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，并且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。在电子技术实验教学中引入EDA技术，将促进教师对这项新技术的学习和掌握，利于将EDA技术广泛应用于高校电专业的实验教学中。

三、EDA技术在实验教学的应用

传统的实验教学依附于理论课并以验证理论为主。学生通过教学实验，一方面可加深理解理论知识，另一方面，还可学会用实验的方法研究、解决问题，培养综合能力和创造能力。为了达到这一目的，应在学生掌握一定的基本实验方法、技能和实验理论基础上，开设设计型的教学实验，并将EDA技术引入实验教学中，让学生研究实验的目的和要求，设计实验方案，选择实验所需的仪器设备和实验条件，培养学生的基本实验技能。这样，既培养了学生的基本实验技能与实验能力，又让学生了解了当前电子设计领域的先进技术。有利于学生接触业界先进技术和成果，了解当前业界先进技术和成果，从而加强学校教学与社会实用的联系，大大增强学生就业的竞争能力。

1．丰富了实验教学内容，提高实验成功率。

随着电子技术的迅速发展，实验设备的先进性不断提高。传统的实验以实物为主，由于采用搭接线路进行调试，设备易磨损老化，出现故障较多，数量也要有所增减，对于较为复杂的实验，学生在规定时间内难以调试成功。用EDA软件工具做实验，实验环境是一个虚拟环境，克服了实验室仪器设备与元器件在品种、规格和数量上不足的限制，随着软件的不断发展和完善，能够做的实验不断地增加和扩展，把以前繁琐的实验室验证调试和人工制板全部在电脑上完成，可以在短暂的实验时间里快速完成较复杂的电路连接、测试工作，避免元器件损坏、接触不良、仪器损坏等不利因素，对于一些抽象、繁杂的变化过程也可以借助EDA工具用波形、图像等形式生动形象地进行表现；电路设计简单方便，实现了“硬件软化”，采用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功能，节省了实验费用，缩短了实验时间，提高了实验效率。

2．开放性(自由)实验法，激发学生的实验积极性。

传统的实验需要用到许多专门仪器，而实验室的规模和开放时间是有限的，学生在课后的时间无法继续自己的实验，虽然可采取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。以EDA技术为基础的实验教学，克服了传统实验教学必须在规定时间、规定地点进行这一弊端，打破了空间、时间的限制，学生可以在计算机的环境里不受时空限制来完成实验。充分利用EDA软件中丰富的“实验器材”，学生可以根据自已的学习进度安排实验时间，在有限的实验教学时数进行练习。软件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件，还提供了各种丰富的调试测量工具，是一个全开放性的仿真实验平台。学生可以根据自己的兴趣爱好选修实验室提供的实验项目，也可以根据自己的一些新的想法、自己择业的需要，完成一些实用的开发项目，或参与科研项目中的一些子项目或功能模块，解决了因经费短缺、使用不当、管理不善等诸多因素对实验实践的严重制约，大大提高了学生的学习兴趣，有利于学生对知识的掌握。

3．以实验教学为载体，构造创新人才培养平台。

为了激发学生的主动学习兴趣，要求电子课题设计的题目与内容富有趣味性和实用性。在电子教学中开设课外EDA(电子设计自动化)课程设计，是我们实施研究型教学模式的一个重要环节。在这个教学环节中能够引导学生自己研究问题，培养学生的创新意识，根据电子电路课程设计教学的发展，以基础教学为基点，拓展了课程与其它学科的纵向与横向联系，以计算机EDA辅助工具为手段，实施传统教学与现代教学相结合的方法。

EDA工具给学生创造了一个优良的环境，强化了学生在教学活动中的主体地位，使学生有了更大的设计自由度，给学生以极大的创造空间，学生可以尽情发挥想象力、创造力，在计算机上对设计内容进行仿真测试，改变元件(或元器件的参数)，调整元件连通方式，进行多种设计方案的比较和优化，大胆实践而不必考虑元器件的损坏，在计算机上主动、反复地设疑和实验，不断地即时得到不同实验结果，然后再用实际硬件安装调试，从而选择最佳设计或实验方案，在验证、测试、设计、纠错和创新等方面进行不同形式的训练，使学生的动手实践能力得到较好的锻炼，逐步培养学生的综合设计能力、创新能力和应用新技术的能力，提高其工程技术素质，有利于学生个性和才能的全面发展。

在电基础实验教学中，引入EDA技术，把传统的实验教学方法与新型的计算机仿真教学相互结合，建立综合性、开放性的实验教学模式是电专业实验教学的新模式，这种教学模式有利于培养学生的动手能力和创新能力，有利于实验教学质量的提高。

参考文献：

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[2]教育部高教司.2004国家精品课程，2004.5.

[3]潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2002.