時間：2022-07-24 02:39:49
導語：在電子設計自動化教學研究的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
所謂EDA技術(shù)，是指以計算機和EDA軟件為設計工具、以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述手段，以可編程邏輯器件設計載體、以電子系統(tǒng)設計和專用集成電路設計為目標的電子產(chǎn)品自動化設計過程。EDA是電子設計自動化（ElectronicDesignAutomation）的縮寫。隨著電子設計自動化技術(shù)的發(fā)展，其在眾多領域得到了越來越廣泛的應用，社會對此類技術(shù)人才的需要也不斷增加，傳統(tǒng)教學模式已不利于培養(yǎng)出適應市場需要的、具有較強動手能力的應用型人才，教學改革勢在必行。提高EDA技術(shù)課程的教學質(zhì)量與教學水平，形成有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的先進教學理念和教學模式，培養(yǎng)出一大批符合時代要求和具有較強動手能力的學生。
一、教學中存在的問題
我國長期以來形成的教育模式較為封閉、單調(diào)，滿堂灌的傳統(tǒng)教學模式在教學中仍占據(jù)主體地位。在EDA技術(shù)這類實踐性、應用性很強的專業(yè)課程的講授中，如何提高學生實踐能力是需要教師不斷探究的問題。目前，課程教學歸納起來主要存在以下幾個方面問題：教學方式上，除了大量采取了多媒體教學形式外，教學方式仍是單向灌輸，學生在大多數(shù)情況下為被動接受，學習興趣和積極性不高；教學過程中，以教師為中心，教學目標主要是知識的傳播，但對知識運用涉及較少，且大多數(shù)由教師直接介紹給學生，側(cè)重于講解概念和機械式的演練，而要求學生獨立思考并進行問題解決的不多，同時，由于課時有限而內(nèi)容較多，以至于在課堂上沒有學生發(fā)揮的時間；實驗，多為驗證性實驗，缺少設計性和綜合性實驗，學生理論聯(lián)系實際的能力不強；考核方式，仍采取傳統(tǒng)考試的方式，重點考察對知識的記憶程度，缺乏對學生思維方法、分析和解決問題的訓練。
二、改革措施
在EDA技術(shù)課程教學過程中，我們一直在研究如何提高教學效果，逐步完善教學大綱，不斷整合教學內(nèi)容，同時在教學方式、考核方式等方面也做了一定改革?！皩W中做，做中學”開啟教學模式，激發(fā)學生學習興趣 本課程主要講授：EDA技術(shù)的基本知識；可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)原理；VHDL語言；EDA開發(fā)系統(tǒng)的使用。如果在課程講授初期按部就班從單純介紹基本知識入手，學生對可編程器件和EDA技術(shù)設計流程沒有感性的認識，這樣聽課會感到比較枯燥，沒有學習興趣，接受起來也比較困難。EDA技術(shù)實踐性很強，側(cè)重于應用，不需深入了解可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)，就可完成一些數(shù)字電路的設計。
為了更好更高效地利用有限的學時，從EDA技術(shù)開發(fā)工具和實驗系統(tǒng)介紹入手，幫助學生在感性上對EDA技術(shù)產(chǎn)生一定的認識，第一次課可以在實驗室以繪制原理圖的方式設計一個簡單的電路，教師演示整個設計的過程，然后讓學生學著再做一遍，這樣學生很快對EDA技術(shù)設計流程有了很清晰的認識，調(diào)動了學習積極性，以后再接受其他知識時會有整體性的概念，也不再有盲目性。
“學為主，教為輔”的教學探索 實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，提高學生的動手實踐能力，應以學生自主學習為主，教師給予一定的引導。在VHDL語言的學習中，教師無需逐字逐句介紹語法規(guī)范語法要素及語句，在每次課結(jié)束后布置下次課學生應具備的電子電路知識，學生在課下可以利用一些時間進行相關(guān)知識資料的查詢和學習，增強主觀能動性。課堂上，教師對語句和相關(guān)語法簡單介紹后，學生就可以用這些語句自行設計預習的邏輯電路，遇到問題大家共同探討解決，培養(yǎng)學生獲取知識的能力。以不同的項目為載體學習VHDL語言，讓學生快速掌握EDA技術(shù)的基本內(nèi)容，讓學生在完成具體項目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識。實踐環(huán)節(jié)教學改革探索 精心設計實驗內(nèi)容，包括驗證性、設計性和綜合性實驗。驗證性實驗主要是鞏固所學的基礎理論知識，熟練掌握軟件開發(fā)工具的操作，綜合性實驗是課程的重點實驗，學生是實驗的首要開發(fā)者，可以培養(yǎng)學生的綜合設計能力，提高學生分析問題、解決問題的能力，可以多設計一些綜合性實驗內(nèi)容供學生選擇。設計性實驗不做具體要求，以自主學習為主，為對此知識領域感興趣的同學作為課外的學習補充。另外，鼓勵學生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、電子設計大賽等各種實訓活動，做好后續(xù)的課程設計和畢業(yè)設計工作。學生的設計成果如圖一、圖二所示：完善考核方式 采用“平時＋實驗＋期末考試”相結(jié)合的考核方式，分值劃分比例是：平時考勤10%、實驗40%、期末考試50%，避免考試前突擊背誦授課內(nèi)容，更多重視平時學習過程的考核，注重動手實踐能力的考核，充分調(diào)動學生的上課積極性。實驗考核中包括預習情況、操作過程、實驗結(jié)果和實驗報告，嚴格考核每一環(huán)節(jié)。
三、結(jié)論
EDA技術(shù)課程在高校電子類專業(yè)教育中發(fā)揮著不容忽視的作用。本文從分析EDA課程教學中存在的問題出發(fā)，探討了如何從教學方法、考核評價方式和教學模式等方面進行改革，提高了學生開發(fā)數(shù)字系統(tǒng)的能力，培養(yǎng)了學生主動獲取知識、靈活運用知識的能力，為將來從事電子通信工程、測控技術(shù)等領域的工程應用打下堅實基礎。
作者：婁瑩 門英輝 單位：遼寧科技大學電子與信息工程學院
電子設計自動化（EDA：ElectronicDesignautomation）是將計算機技術(shù)應用于電子設計過程中而形成的一門新技術(shù)，[1]它已經(jīng)被廣泛應用于電子電路的設計和仿真、集成電路的版圖設計、印刷電路板（PCB）的設計和可編程器件的編程等各項工作中。隨著半導體技術(shù)及電子信息工業(yè)的不斷發(fā)展，電子設計自動化技術(shù)在信息行業(yè)中的應用范圍越來越廣泛，應用領域也涉及產(chǎn)業(yè)鏈中的幾乎任何一個環(huán)節(jié)。一方面是社會上對電子設計自動化人才的急需，另一方面是我國高校中電子設計自動化人才培養(yǎng)的落后，兩者之間的矛盾也促使眾多的高校開始在電子信息、微電子技術(shù)等專業(yè)中開設“電子設計自動化”課程。如今，該課程已成為眾多信息類學科的專業(yè)必修課，這為我國電子設計自動化人才的培養(yǎng)和充實做出了巨大的貢獻。“電子設計自動化”課程教學效果直接影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量，因此，優(yōu)秀的教學方法和教學質(zhì)量是教學過程中必須重視的。筆者根據(jù)近幾年的教學經(jīng)歷，總結(jié)經(jīng)驗，開拓創(chuàng)新，形成了一套特有的教學方法，旨在培養(yǎng)出基礎牢、思路清、知識廣、能力強的電子設計自動化人才。
一、“電子設計自動化”課程教學的特點
電子設計自動化是一個較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設計、電路測試與驗證、版圖設計、PCB板開發(fā)等各個不同的應用范圍。而當前“電子設計自動化”課程設置多數(shù)側(cè)重電路設計部分，即采用硬件描述語言設計數(shù)字電路。因此，該課程的教學具非常突出的特點。
1.既要有廣度，又要有深度
有廣度即在教學過程中需要把電子設計自動化所包含的各個不同的應用環(huán)節(jié)都要讓學生了解，從而使學生從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)，把握電子設計自動化的真正含義，以便于他們建立起一個全局概念。有深度即在教學過程中緊抓電路設計這個重點，著重講解如何使用硬件描述語言設計硬件電路，使學生具備電路設計的具體技能，并能夠應用于實踐和工作當中。
2.突出硬件電路設計的概念
在眾多高校開設的“電子設計自動化”課程中，多數(shù)是以硬件描述語言VHDL作為學習重點的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言，與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此，在教學過程中首先要讓學生明白這門語言與前期所學的其他語言的區(qū)別，并通過實例，如CPU的設計及制造過程，讓學生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途，并將硬件電路設計的概念貫穿整個教學過程。
3.理論與實踐并重
“電子設計自動化”是一門理論性與實踐性都很強的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學效果。在理論學習中要突顯語法要點和電路設計思想，[2]并通過實踐將這些語法與設計思想得以加強和鞏固，同時在實踐中鍛煉學生的創(chuàng)新能力。
二、“電子設計自動化”課程教學方法總結(jié)
良好的教學方法能起到事半功倍的效果。因此，針對“電子設計自動化”課程的教學特點，筆者根據(jù)近幾年的教學經(jīng)驗總結(jié)了一些行之有效的教學方法。
1.以生動的形式帶領學生進入電子設計自動化的世界
電子設計自動化對學生來說是一個全新的概念。如何讓他們能夠快速地進入到這個世界中，并了解這個世界的大概，從而對這個領域產(chǎn)生興趣，是每個老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現(xiàn)代化的多媒體授課技術(shù)，讓學生更直觀地了解電子設計自動化。由于電子設計自動化是一個很抽象的概念，因此，可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內(nèi)容來讓學生了解這個領域。從學生最熟悉的電腦CPU引入，通過一段“CPU從設計到制造過程”的視頻，讓學生了解集成電路設計與制造的流程與方法，并引出集成電路這個概念。通過早期的集成電路與現(xiàn)在的集成電路的圖片對比，引出EDA的概念，并詳細講解EDA對于集成電路行業(yè)的發(fā)展所作的巨大貢獻。在教學過程中，通過向?qū)W生介紹一些使用EDA技術(shù)實現(xiàn)的當前比較主流的產(chǎn)品及其應用，提高學生對EDA的具體認識。這些方法不僅使學生對EDA相關(guān)的產(chǎn)業(yè)有了相應的了解，更激發(fā)了學生的學習興趣，使學生能夠踴躍地投入到“電子設計自動化”的學習中。
2.以實例展開理論教學
“電子設計自動化”的學習內(nèi)容包含三大部分：[3]硬件描述語言（以VHDL語言為學習對象）、開發(fā)軟件（以QUARTUSII為學習對象）和實驗用開發(fā)板（以FPGA開發(fā)板為學習對象）。硬件描述語言的學習屬于理論學習部分，是重中之重。對于一門編程語言的學習來說，語法和編程思想是學習要點。在傳統(tǒng)的編程語言學習的過程中，通常都是將語法作為主線，結(jié)合語法實例逐漸形成編程思想。這種學習方法會使學生陷入到學編程語言就是學習語法的誤區(qū)中，不僅不能學到精髓，還會因為枯燥乏味而產(chǎn)生厭倦感。如何能使學生既能掌握電路設計的方法，又輕松掌握語法規(guī)則是一個教學難題。筆者改變傳統(tǒng)觀念，將編程思想的學習作為教學主線，在理論學習過程中，以具體電路實例為基礎，引導學生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉(zhuǎn)換為相應的程序語句的過程，并掌握如何將這些語句按照規(guī)則組織成一個完整無誤的程序。在此過程中，不斷引入新的語法規(guī)則。由于整個過程中學生的思考重點都放在電路功能的實現(xiàn)上，而語法的學習就顯得不那么突兀，也不會產(chǎn)生厭倦感。由于語法時刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學過的語法現(xiàn)象，以避免學生遺忘，以此讓學生明白，學習編程語言的真正目的是為了應用于電路設計。通過一些實踐，學生體會到語言學習的成就感，進一步提高了學習興趣，此方法收到了良好的教學效果。
3.將硬件電路設計的概念貫穿始終
硬件描述語言與軟件語言有本質(zhì)區(qū)別。很多學生由于不了解硬件描述語言的特點，在學習過程中很容易將之前所學的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應用于VHDL語言的學習過程中，這對于掌握硬件電路設計的實質(zhì)有非常大的阻礙。因此，在教學過程中，從最初引入到最后設計電路，都要始終將硬件電路設計的概念和思維方式貫穿其中。在講述應用實例時，需要向?qū)W生分析該例中的語句和硬件電路的關(guān)系，并強調(diào)這些語句與軟件語言的區(qū)別。以if語句為例，在VHDL語言中，if語句的不同應用可以產(chǎn)生不同的電路結(jié)構(gòu)。完整的if語句產(chǎn)生純組合電路，不完整的if語句將產(chǎn)生時序電路，如果應用不當，會在電路中引入不必要的存儲單元，增加電路模塊，耗費資源。[4]而對于軟件語言，并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學生更深刻地理解不同的if語句對應的硬件電路結(jié)構(gòu)特性，可以通過一個小實例綜合之后的電路結(jié)構(gòu)圖來說明。
（1）（2）兩個程序唯一的不同點在于：程序（1）中使用的是elsif語句，是一個不完整的if語句描述，而程序（2）使用的是else語句，是一個完整的if語句描述。這一條語句的區(qū)別卻決定了兩個程序的電路結(jié)構(gòu)有很大的不同。（1）綜合的結(jié)果是一個時序電路，電路結(jié)構(gòu)復雜，如圖1所示。而（2）綜合的結(jié)果是一個純組合電路，電路結(jié)構(gòu)非常簡單，如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較，學生更深刻理解這兩類語句的區(qū)別。強化硬件電路設計的思想，可以促使學生逐漸形成一種規(guī)范、高效、資源節(jié)約的設計風格，培養(yǎng)一個優(yōu)秀的硬件電路設計工程師。
4.通過實踐拓展強化學生動手能力
“電子設計自動化”是一門實用性很強的課程，學生在學完該課程后必須具備一定的硬件電路設計和調(diào)試的能力，因此在教學中需要不斷地用實踐訓練來強化學生在課堂所學習的理論知識，并使他們達到能夠獨立設計較復雜硬件電路的能力。筆者在教學過程中鼓勵學生將課程實踐和畢業(yè)設計內(nèi)容相結(jié)合的方法，讓學生強化實踐能力，收到了良好的效果。學習“電子設計自動化”課程的學生基本上都是即將進入大四，此時他們的畢業(yè)設計已經(jīng)開始進入選題，開始了初步設計的過程。筆者先在實驗課堂向?qū)W生布置一些常用硬件電路設計的題目，比如交通燈、自動售貨機、電梯控制器等，讓學生體會電子設計自動化課程的實用性，激發(fā)他們的思考和學習興趣。在此基礎上分組組建實踐小團隊，讓每組學生共同完成一個較復雜的電路系統(tǒng)，比如遙控小車、溫度測控系統(tǒng)等，鼓勵他們將所做的內(nèi)容與畢業(yè)設計對接。其中大部分同學通過這些訓練都可以掌握硬件電路設計的基本方法和流程，有一部分同學還能設計出比較出色的作品。此過程不僅讓學生體會到了學習知識的快樂，也培養(yǎng)了他們的團隊協(xié)作精神，為他們以后的繼續(xù)深造和工作做了鋪墊。
三、結(jié)束語
掌握“電子設計自動化”課程的特點，有針對性地改善教學方法，充分調(diào)動學生的學習積極性，強化理論和實踐教學相結(jié)合，一方面使學生把握課程的全局性，了解和熟悉電子設計自動化行業(yè)的狀況和最新動態(tài)；另一方面培養(yǎng)學生具有扎實的理論基礎和良好的動手能力，培養(yǎng)出厚基礎、重實踐、有創(chuàng)新的高素質(zhì)人才，具有重要的社會意義。
電子設計自動化（EDA：ElectronicDesignautomation）是將計算機技術(shù)應用于電子設計過程中而形成的一門新技術(shù)，[1]它已經(jīng)被廣泛應用于電子電路的設計和仿真、集成電路的版圖設計、印刷電路板（PCB）的設計和可編程器件的編程等各項工作中。隨著半導體技術(shù)及電子信息工業(yè)的不斷發(fā)展，電子設計自動化技術(shù)在信息行業(yè)中的應用范圍越來越廣泛，應用領域也涉及產(chǎn)業(yè)鏈中的幾乎任何一個環(huán)節(jié)。一方面是社會上對電子設計自動化人才的急需，另一方面是我國高校中電子設計自動化人才培養(yǎng)的落后，兩者之間的矛盾也促使眾多的高校開始在電子信息、微電子技術(shù)等專業(yè)中開設“電子設計自動化”課程。如今，該課程已成為眾多信息類學科的專業(yè)必修課，這為我國電子設計自動化人才的培養(yǎng)和充實做出了巨大的貢獻。
“電子設計自動化”課程教學效果直接影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量，因此，優(yōu)秀的教學方法和教學質(zhì)量是教學過程中必須重視的。筆者根據(jù)近幾年的教學經(jīng)歷，總結(jié)經(jīng)驗，開拓創(chuàng)新，形成了一套特有的教學方法，旨在培養(yǎng)出基礎牢、思路清、知識廣、能力強的電子設計自動化人才。
一、“電子設計自動化”課程教學的特點
電子設計自動化是一個較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設計、電路測試與驗證、版圖設計、PCB板開發(fā)等各個不同的應用范圍。而當前“電子設計自動化”課程設置多數(shù)側(cè)重電路設計部分，即采用硬件描述語言設計數(shù)字電路。因此，該課程的教學具非常突出的特點。
1.既要有廣度，又要有深度
有廣度即在教學過程中需要把電子設計自動化所包含的各個不同的應用環(huán)節(jié)都要讓學生了解，從而使學生從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)，把握電子設計自動化的真正含義，以便于他們建立起一個全局概念。有深度即在教學過程中緊抓電路設計這個重點，著重講解如何使用硬件描述語言設計硬件電路，使學生具備電路設計的具體技能，并能夠應用于實踐和工作當中。
2.突出硬件電路設計的概念
在眾多高校開設的“電子設計自動化”課程中，多數(shù)是以硬件描述語言VHDL作為學習重點的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言，與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此，在教學過程中首先要讓學生明白這門語言與前期所學的其他語言的區(qū)別，并通過實例，如CPU的設計及制造過程，讓學生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途，并將硬件電路設計的概念貫穿整個教學過程。
3.理論與實踐并重
“電子設計自動化”是一門理論性與實踐性都很強的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學效果。在理論學習中要突顯語法要點和電路設計思想，[2]并通過實踐將這些語法與設計思想得以加強和鞏固，同時在實踐中鍛煉學生的創(chuàng)新能力。
二、“電子設計自動化”課程教學方法總結(jié)
良好的教學方法能起到事半功倍的效果。因此，針對“電子設計自動化”課程的教學特點，筆者根據(jù)近幾年的教學經(jīng)驗總結(jié)了一些行之有效的教學方法。
1.以生動的形式帶領學生進入電子設計自動化的世界
電子設計自動化對學生來說是一個全新的概念。如何讓他們能夠快速地進入到這個世界中，并了解這個世界的大概，從而對這個領域產(chǎn)生興趣，是每個老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現(xiàn)代化的多媒體授課技術(shù)，讓學生更直觀地了解電子設計自動化。由于電子設計自動化是一個很抽象的概念，因此，可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內(nèi)容來讓學生了解這個領域。從學生最熟悉的電腦CPU引入，通過一段“CPU從設計到制造過程”的視頻，讓學生了解集成電路設計與制造的流程與方法，并引出集成電路這個概念。通過早期的集成電路與現(xiàn)在的集成電路的圖片對比，引出EDA的概念，并詳細講解EDA對于集成電路行業(yè)的發(fā)展所作的巨大貢獻。在教學過程中，通過向?qū)W生介紹一些使用EDA技術(shù)實現(xiàn)的當前比較主流的產(chǎn)品及其應用，提高學生對EDA的具體認識。這些方法不僅使學生對EDA相關(guān)的產(chǎn)業(yè)有了相應的了解，更激發(fā)了學生的學習興趣，使學生能夠踴躍地投入到“電子設計自動化”的學習中。
2.以實例展開理論教學
“電子設計自動化”的學習內(nèi)容包含三大部分：[3]硬件描述語言（以VHDL語言為學習對象）、開發(fā)軟件（以QUARTUSII為學習對象）和實驗用開發(fā)板（以FPGA開發(fā)板為學習對象）。硬件描述語言的學習屬于理論學習部分，是重中之重。對于一門編程語言的學習來說，語法和編程思想是學習要點。在傳統(tǒng)的編程語言學習的過程中，通常都是將語法作為主線，結(jié)合語法實例逐漸形成編程思想。這種學習方法會使學生陷入到學編程語言就是學習語法的誤區(qū)中，不僅不能學到精髓，還會因為枯燥乏味而產(chǎn)生厭倦感。如何能使學生既能掌握電路設計的方法，又輕松掌握語法規(guī)則是一個教學難題。筆者改變傳統(tǒng)觀念，將編程思想的學習作為教學主線，在理論學習過程中，以具體電路實例為基礎，引導學生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉(zhuǎn)換為相應的程序語句的過程，并掌握如何將這些語句按照規(guī)則組織成一個完整無誤的程序。在此過程中，不斷引入新的語法規(guī)則。由于整個過程中學生的思考重點都放在電路功能的實現(xiàn)上，而語法的學習就顯得不那么突兀，也不會產(chǎn)生厭倦感。由于語法時刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學過的語法現(xiàn)象，以避免學生遺忘，以此讓學生明白，學習編程語言的真正目的是為了應用于電路設計。通過一些實踐，學生體會到語言學習的成就感，進一步提高了學習興趣，此方法收到了良好的教學效果。
3.將硬件電路設計的概念貫穿始終
硬件描述語言與軟件語言有本質(zhì)區(qū)別。很多學生由于不了解硬件描述語言的特點，在學習過程中很容易將之前所學的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應用于VHDL語言的學習過程中，這對于掌握硬件電路設計的實質(zhì)有非常大的阻礙。因此，在教學過程中，從最初引入到最后設計電路，都要始終將硬件電路設計的概念和思維方式貫穿其中。在講述應用實例時，需要向?qū)W生分析該例中的語句和硬件電路的關(guān)系，并強調(diào)這些語句與軟件語言的區(qū)別。以if語句為例，在VHDL語言中，if語句的不同應用可以產(chǎn)生不同的電路結(jié)構(gòu)。完整的if語句產(chǎn)生純組合電路，不完整的if語句將產(chǎn)生時序電路，如果應用不當，會在電路中引入不必要的存儲單元，增加電路模塊，耗費資源。[4]而對于軟件語言，并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學生更深刻地理解不同的if語句對應的硬件電路結(jié)構(gòu)特性，可以通過一個小實例綜合之后的電路結(jié)構(gòu)圖來說明。這一條語句的區(qū)別卻決定了兩個程序的電路結(jié)構(gòu)有很大的不同。（1）綜合的結(jié)果是一個時序電路，電路結(jié)構(gòu)復雜，如圖1所示。而（2）綜合的結(jié)果是一個純組合電路，電路結(jié)構(gòu)非常簡單，如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較，學生更深刻理解這兩類語句的區(qū)別。強化硬件電路設計的思想，可以促使學生逐漸形成一種規(guī)范、高效、資源節(jié)約的設計風格，培養(yǎng)一個優(yōu)秀的硬件電路設計工程師。
4.通過實踐拓展強化學生動手能力
“電子設計自動化”是一門實用性很強的課程，學生在學完該課程后必須具備一定的硬件電路設計和調(diào)試的能力，因此在教學中需要不斷地用實踐訓練來強化學生在課堂所學習的理論知識，并使他們達到能夠獨立設計較復雜硬件電路的能力。筆者在教學過程中鼓勵學生將課程實踐和畢業(yè)設計內(nèi)容相結(jié)合的方法，讓學生強化實踐能力，收到了良好的效果。學習“電子設計自動化”課程的學生基本上都是即將進入大四，此時他們的畢業(yè)設計已經(jīng)開始進入選題，開始了初步設計的過程。筆者先在實驗課堂向?qū)W生布置一些常用硬件電路設計的題目，比如交通燈、自動售貨機、電梯控制器等，讓學生體會電子設計自動化課程的實用性，激發(fā)他們的思考和學習興趣。在此基礎上分組組建實踐小團隊，讓每組學生共同完成一個較復雜的電路系統(tǒng)，比如遙控小車、溫度測控系統(tǒng)等，鼓勵他們將所做的內(nèi)容與畢業(yè)設計對接。其中大部分同學通過這些訓練都可以掌握硬件電路設計的基本方法和流程，有一部分同學還能設計出比較出色的作品。此過程不僅讓學生體會到了學習知識的快樂，也培養(yǎng)了他們的團隊協(xié)作精神，為他們以后的繼續(xù)深造和工作做了鋪墊。
三、結(jié)束語
掌握“電子設計自動化”課程的特點，有針對性地改善教學方法，充分調(diào)動學生的學習積極性，強化理論和實踐教學相結(jié)合，一方面使學生把握課程的全局性，了解和熟悉電子設計自動化行業(yè)的狀況和最新動態(tài)；另一方面培養(yǎng)學生具有扎實的理論基礎和良好的動手能力，培養(yǎng)出厚基礎、重實踐、有創(chuàng)新的高素質(zhì)人才，具有重要的社會意義。
一、EDA技術(shù)概述
EDA（ElectronicDesignAutomation）是指以計算機為工作平臺，融合應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成功的電子CAD通用軟件包。主要能輔助進行三方面的設計工作，既IC設計、電子電路設計和PCB設計。EDA技術(shù)經(jīng)過了三個階段的發(fā)展。從70年代的（CAD）階段和80年代的（CAE）階段，到90年代的電子系統(tǒng)設計自動化（EDA）階段。EDA技術(shù)代表了當今電子設計技術(shù)的最新發(fā)展方向。它不僅為電子技術(shù)設計人員提供了“自頂向下”的設計理念，同時也為教學提供了一個極為便捷的、科學的實驗教學平臺。電工電子類專業(yè)課程中的電工基礎、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)都可以通過EDA仿真軟件，進行電路圖的繪制、設計、仿真試驗和分析。應該說將EDA仿真軟件應用到電工、電子類專業(yè)的教學中是一種教學手段的創(chuàng)新，也是提高教學質(zhì)量的優(yōu)選方法。
1.電子類課程引入EDA技術(shù)的必要性
電子線路課程是電子類專業(yè)的支柱性課程，它要求學生熟悉各種電子器件，掌握電路圖的識讀、繪制以及電路工作原理，還要學會掌握和合理運用分析方法。EDA軟件正是提供了各種支持，恰到好處地符合這樣的教學要求。同樣，電子線路課程又是一個緊密聯(lián)系實踐的課程，EDA軟件的強大的仿真功能更是能把實踐帶入課堂，帶入教學的每一個環(huán)節(jié)中去。2.EDA人才的需要使EDA的應用逐步走向?qū)嵱没疎DA技術(shù)已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計和電子產(chǎn)品研制開發(fā)的最有效的工具，是電子工程師們使用的一種基本工具。市場對EDA人才有著迫切的需求，熟悉EDA技術(shù)的學生將受到用人單位的歡迎。因此，將EDA技術(shù)引入高校電子類專業(yè)的課程中，是培養(yǎng)創(chuàng)新和實用人才的需要。
3.教學方式改革的需要
在電子類課程的教學中，將一些內(nèi)容較難、圖形較多、用語言和文字難以表達或不易理解的抽象、復雜的變化過程，通過EDA的仿真，以波形或曲線的形式生動直觀地演示出來，不僅可以提高學生的學習興趣，有利于學生對所授內(nèi)容的理解，提高教學質(zhì)量，還可以節(jié)省課堂板書時間，擴展講授內(nèi)容，獲得事半功倍的效果。此外由于EDA軟件向用戶提供了各種電子測試儀器和分析工具，應用EDA進行實驗教學可以節(jié)省實驗經(jīng)費，縮短實驗時間，提高實驗的效率和效果。因此，在教學中引入EDA也是教學內(nèi)容與手段改革的必然趨勢。
二、EDA技術(shù)在教學中的作用
1.EDA技術(shù)在電子技術(shù)課程實驗教學中的作用
實驗教學是電子線路教學的重要環(huán)節(jié)，通過實驗能夠鞏固電子線路基礎知識，培養(yǎng)學生的實踐技能、動手能力和分析問題及解決問題的能力，啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維潛力。TinaPro這款優(yōu)秀的EDA軟件提供了上千種電子元器件和十數(shù)種儀器儀表，完全能夠虛擬各種電子實驗，區(qū)別于應用實體的實際硬件實驗，它叫虛擬實驗。
虛擬實驗在實驗教學中的應用主要表現(xiàn)在以下三個方面：
（1）學校缺少某項實驗的實驗設備時，虛擬實驗可以代替硬件實驗有些學校由于缺少實驗設備，部分硬件實驗無法展開，就完全可以用虛擬實驗代替。虛擬實驗的一大特點就是不受實驗設備、場地的條件限制，只要有計算機，有EDA軟件（如TinaPro），幾乎所有的實驗都難不住它。（它的元器件庫無所不包，而且具有網(wǎng)上更新的功能，它的虛擬儀器也是應有盡有，而且直觀性強）。
（2）同一實驗課題，在開展硬件實驗的同時，可以輔以虛擬實驗硬件實驗和虛擬實驗在教學效果上各有所長，硬件實驗的主導地位是勿庸置疑的，它使學生直接面對真實對象，進行真實操作，獲得直接經(jīng)驗，這是虛擬實驗所無法作到的。而虛擬實驗有更為優(yōu)秀的分析技術(shù)，例如在很多儀器儀表中引入指針，使實驗數(shù)據(jù)更易獲得，實驗現(xiàn)象更為明顯，EDA軟件中又具有經(jīng)典的仿真分析方法，能輕而易舉地實現(xiàn)瞬時現(xiàn)象的捕捉，也能把很長時間的現(xiàn)象展現(xiàn)于一秒，這也是實際儀器不能敵的。所以，同一個課題，開展實際硬件實驗可使學生鍛煉動手能力，獲得直接經(jīng)驗。開展虛擬實驗，有助于對實驗現(xiàn)象的觀察和實驗數(shù)據(jù)的獲得，最終有利于分析和實驗結(jié)論的獲得。
（3）開展具有創(chuàng)造性的開放式實驗以前在作實驗前，教師處于對實驗器材和學生安全的保護必先囑咐學生不準動這，不準動那，使學生做起實驗來束手束腳，學生的想象力和創(chuàng)造力得不到發(fā)揮。其實很多時候，學生對實驗內(nèi)容是有自己的獨到的想法的。如果能夠利用虛擬實驗技術(shù)，拿出有意義的課題，進行開放式的實驗，學生在實驗中，可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，對電路進行別出心裁的修改，對電路的分析和測試做不同的嘗試，使學生完全成為實驗電路的剖析者和探索者，又不必擔心會損壞任何器件或儀器。這樣既拓展了實驗范圍，又培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識。
2.EDA在課程設計和畢業(yè)設計中的應用
課程設計和畢業(yè)設計是高等職業(yè)教學的一個非常重要的環(huán)節(jié)。目前課程設計和畢業(yè)設計工程應用類題目不少，但是由于畢業(yè)設計經(jīng)費較少、器件、儀器設備不足及其它原因，畢業(yè)設計結(jié)果往往是原理性討論和分析。不能進行實際的調(diào)試和驗證，學生仍停留在原理分析上，而不能經(jīng)歷實際研究設計的實踐過程。畢業(yè)設計的效果大打折扣。我院電子系在畢業(yè)設計過程中引入EDA技術(shù)，對所設計的電路進行模擬仿真，在答辯時進行演示，并要求學生制作樣機，樣機的印刷電路板必須用Protel軟件進行繪制，這樣既保證畢業(yè)設計質(zhì)量，又能提高學生的實踐動手能力和開發(fā)能力，不失是克服現(xiàn)在畢業(yè)設計存在的問題的一種途徑。
另外從幾屆畢業(yè)生就業(yè)的情況分析，掌握了CAD技術(shù)和EDA技術(shù)，在就業(yè)時就表現(xiàn)出較強的競爭力。我院在三年多的EDA教學實踐中取得了一些效果和體會，通過一段時間EDA教學實踐，使學生了解和初步掌握了最先進的電子系統(tǒng)設計技術(shù)，學習了電子設計自動化方法和設計思想，并培養(yǎng)了他們的抽象思維能力，提高了學生學習應用電子技術(shù)課程知識解決實際問題的能力，鍛煉了學生應用EDA技術(shù)解決小型電子電路系統(tǒng)設計的能力，對畢業(yè)設計及將來在工作中應用EDA技術(shù)打下初步的基礎。學生通過學習，普遍認識到EDA技術(shù)在當今社會的重要性，認為EDA技術(shù)是一門十分有用的學科，它必將取代傳統(tǒng)設計方法而成為主要的設計手段。EDA技術(shù)是一門實踐性很強的課程，我們把高職EDA教學的重點放在要求學生掌握印刷線路板設計與制作能力，掌握利用EDA技術(shù)進行電路分析與仿真的基本技能，同時要求學生把理論課上學習的知識應用到學生自己的實踐環(huán)節(jié)中去。我們通過加強學生上機操作訓練和實際動手操作環(huán)節(jié)，使學生在掌握理論課所學內(nèi)容的同時獲得了實際的操作訓練，提高了本課程的教學質(zhì)量。
我院EDA教學重點是要求學生掌握Protel和TinaPro軟件的使用，能夠獨立進行計算機電子電路輔助設計與電路分析、仿真，加強學生實際動手能力，在此基礎上我們還向?qū)W生介紹了其它EDA技術(shù)，如TinaPro軟件的仿真應用和Protel最新版本軟件等，從而擴大了學生的知識面，為將來學生從事電子產(chǎn)品開發(fā)奠定了基礎。EDA技術(shù)發(fā)展非?？?，作為教學不可能與學生畢業(yè)所面臨的工作一模一樣。EDA教學應立足于培養(yǎng)學生對EDA技術(shù)基本方法的掌握和應用，學生需要在今后的工作中不斷學習，對他們進行學習先進技術(shù)能力的培養(yǎng)更為重要。參與EDA教學的教師應不斷通過自身的學習提高，把世界上最先進的技術(shù)和最新的知識帶學生，起到拋磚引玉的作用。綜上所述，在當前高校電子技術(shù)課程的教學當中，為適應電子技術(shù)的發(fā)展和社會發(fā)展對人才的需求，引入EDA技術(shù)是十分必要的，它能加快教學手段現(xiàn)代化的進程，加強理論聯(lián)系實際，鞏固學生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，加強教師對所授課程的更深層次理解，極大地促進電子技術(shù)教學和科研水平的進一步提高。
1910年，美國哈佛商學院最先使用案例教學，開創(chuàng)了案例教學的先河，為社會培養(yǎng)了大量杰出的工商界驕子，使得案例教學法成為一種風靡全球的、被認為是代表未來教育方向的成功教育模式［1］。案例教學法于20世紀80年代初傳入我國，在我國的推廣實施已有30多年，它起初應用于法學和醫(yī)學專業(yè)的教學，其后運用于管理專業(yè)的教學，但應用于工科專業(yè)則鮮見報道。
一、在電子設計自動化教學中引入案例教學法的必要性
傳統(tǒng)的電子設計自動化課程的教學往往采用講授法，以“教”為中心，即以教師為主體，由教師提供教學資料，組織和控制教學過程?！敖谭ā敝萍s了“學法”，造成學生只能“照葫蘆畫瓢”，完全被動，使學生的知識遷移能力大大下降，阻礙了學生創(chuàng)造性的發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生獨立思考、分析、解決問題的能力［2］。案例教學法則通過教師采用案例引導來說明理論知識，學生通過案例的研究分析加深對理論知識的理解。在教學實踐中通過深入討論，激發(fā)學生的興趣，增加他們的感性認識，提高他們的分析、歸納、總結(jié)能力。在電子設計中，對于同一工程可能有不同的設計方案，因此，圍繞同一案例，促使學生思考，激發(fā)學生的潛能非常重要。此外，在教師指導下學生通過對電路實例故障的思考、分析和辯論，就問題做出判斷和決策，可以進一步提高學生思考、分析和解決問題的能力。教學過程不僅是學生掌握知識的過程，更是學生學會學習、獲得經(jīng)驗、啟發(fā)創(chuàng)造、激勵探索、提高能力的過程。在電子設計自動化的教學中引入案例教學法，對于適應課程的實踐性和綜合性要求，解決課時少、容量大的矛盾，調(diào)動學生學習的自覺性和主動性，提高學生自學能力和實踐能力，改善教學效果，大有裨益。
二、電子設計自動化教學中案例設計及選擇的原則
案例教學法以案例為教學的起點，選擇恰當?shù)陌咐浅晒嵤┌咐虒W的前提。案例也稱個案、個例、事例或?qū)嵗?，具體來講是指社會存在的、能夠?qū)虒W中的基本理論或原理進行說明、闡述、分析以及引起爭鳴討論的行為或事件［3］。教學案例的選擇直接影響教學效果的優(yōu)劣。案例教學的目的是讓學生在“做中學”，通過案例操作，掌握課程中的理論、原理、操作方法、技巧等，加深對課程重點和難點的理解和掌握［4］。一般而言，在選擇電子設計自動化課程的案例時應把握以下原則。
(一)針對性
教師在課前要依據(jù)教學目標有針對性地選擇案例，做到有的放矢。案例的內(nèi)容要與知識點有機結(jié)合。此外，還要考慮案例在教學環(huán)節(jié)中的適用性。
(二)實效性
電子設計自動化技術(shù)的發(fā)展非常迅猛，教師要多選用一些緊扣時代脈搏的典型事例作為關(guān)注點，這樣可以點燃學生的學習激情。
(三)趣味性
從案例內(nèi)容來講，趣味性是可讀性的主要元素;從學生心理來講，趣味性可以啟發(fā)學生的學習動機。因此，所選案例應生動有趣，內(nèi)容豐富多彩，貼近學生生活。
(四)適中性
案例的選擇要考慮學生的年齡特征和認知水平，做到難易適當。太難的案例往往使學生因知識儲備不足而無從下手，進而喪失參與的興趣;太簡單的案例，不僅降低了教學的要求，而且也無助于學生思維的鍛煉。
(五)完整性
案例教學不同于通常教學中的舉例，其最大區(qū)別是案例具有完整性、綜合性特征。
三、案例教學法實施實例
案例教學法是一種與傳統(tǒng)的教學方法迥異并且有諸多優(yōu)點的教學方法。盡管這種教學方法可以遷移到電子設計自動化的教學中，但如果教師對此不做深入的探究，實施起來很容易陷入誤區(qū)。作為一種比較成熟的教學方法，
案例教學法具有相對穩(wěn)定的操作模式(見圖1)。下面筆者以圖形輸入和文本輸入混合設計這一教學環(huán)節(jié)為例，談談電子設計自動化課程教學中案例教學法的實施過程。(一)案例設計
對于這一教學環(huán)節(jié)，筆者設計了一個生活中常見的四人智力競賽搶答器的案例。以此為契機，指導學生閱讀案例要求，力求引起學生的反應，喚起學生的問題意識，為下面的討論、交流奠定基礎。
(二)案例分析與功能分解
筆者首先對相關(guān)資料用多媒體展示，引出數(shù)字電路設計過程，提出自上向下的設計思想，并用多媒體演示框圖，然后與學生一起分析討論，即以半開放式分析，指導學生從數(shù)碼顯示器到譯碼器、編碼器分步設計電路［5］。這時教師要對學生提出預先設計好的問題，例如如何使譯碼器正確顯示三號和四號選手的數(shù)碼3、4，以及如何使譯碼器和編碼器正確銜接，通過人為地在電路中設置故障，引導學生圍繞問題對案例進行分析，促使學生運用理論知識和實驗技能進行獨立思考和分析，發(fā)揮學生在教學過程中的主體作用，逐步提高學生分析問題和解決問題的能力。在這個階段，根據(jù)實際情況引導學生從多角度進行獨立思考或小組討論。
(三)設計理論與方法討論
經(jīng)過前面的“思維過程”，學生的情緒達到了亢奮狀態(tài)，急需交流自己的所看、所思、所想、所惑，急需針對老師提出的問題發(fā)表自己的看法。這時，筆者安排學生匯報分析結(jié)果，并組織學生評議。之后，再對案例進行全面、深刻的分析、講解、釋疑，概括出規(guī)律性的知識，幫助學生形成完整的認知體系。
(四)案例綜合評價，提升學習水平
學生在分析案例的過程中經(jīng)常會跟著思維慣性走，這樣在認識上難免產(chǎn)生一些偏差。為了規(guī)避這些偏差，筆者運用多種方式從閱讀案例的能力、分析案例的能力、已有經(jīng)驗、合作參與意識、思維拓展情況、知識遷移能力、語言表達能力等方面對學習活動的整個過程進行了總結(jié)、評價、反饋，促使學生查缺補漏，自我改進。
(五)及時進行總結(jié)反思
在案例學習結(jié)束后，筆者要求學生簡要寫一個案例學結(jié)報告。該報告中包含是否達到案例設計的目的和要求;在案例的基礎上是否有拓展和創(chuàng)新，并寫出創(chuàng)新和拓展的內(nèi)容與方案;對設計中仍然存在的困惑，通過反思進一步加深對案例的認識，真正做到理論和實踐的相結(jié)合［5］。
而筆者在課后也及時地從以下幾方面進行總結(jié)，以便更好地在教學實踐中運用案例教學法，包括案例的選擇是否合理，換成其他案例效果如何?教師的組織是否到位，學生的參與程度如何?案例分析是否深刻?討論氛圍是否和諧?評價是否科學合理?創(chuàng)新、不足之處分別在哪里等。這樣的總結(jié)和反思具有批判性和總結(jié)性的屬性，有助于使教和學雙方都顯得有活力，形成一種較好的良性循環(huán)。在電子設計自動化的理論授課過程中，我們實施了案例教學法，學生很好地掌握了本門課程的重點內(nèi)容EDA設計軟件及VHDL語言。在電子設計自動化的課程設計中同樣采用了案例教學法，學生發(fā)揮主觀能動性做出了各種各樣的作品。通過案例教學法的實施，學生在系統(tǒng)設計、方案論證、整機裝調(diào)、選用新器件及創(chuàng)新能力與合作精神等方面得到了全面提高，學習過電子設計自動化這門課程的學生中有多人因為熟悉了現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設計方法，有很強的思維能力及電子產(chǎn)品開發(fā)、設計制造、故障分析及調(diào)試維修的能力，在全國大學生電子設計大賽以及大學生桃戰(zhàn)杯中曾獲得全國一、二等獎及河南省一、二、三等獎。這類學生在畢業(yè)設計和科研中，獨立工作的能力較強，有很強的團隊協(xié)作精神，受到了教師的歡迎和好評，在應聘時全被用人單位優(yōu)選。
四、電子設計自動化課程案例教學法中需要注意的問題
案例教學法作為一種交互式教學方法，能夠調(diào)動學生學習的積極性、主動性和自覺性，提高理論知識的學習效率，促進學生思考能力和實際操作能力的提高。但在實施過程中也發(fā)現(xiàn)一些需要注意的問題，主要有以下幾方面。
1．案例教學法不能替代傳統(tǒng)的理論學習和講授，在課時安排上要兼顧理論講授和案例教學，教學方法本身并不具有普遍意義任何一種教學方法都有一定的適用性，案例教學法也不例外。電子設計自動化技術(shù)具有綜合性、實踐性、工具性、時代性等特點，基于這些特點，教學過程可采用多種教學方法。但無論采用哪種方法，都要考慮到教學方法本身的特性以及教學內(nèi)容的需求。在電子設計自動化課程的教學中，案例教學的比例不能強求，要因內(nèi)容不同而選擇適當?shù)慕虒W模式?；靖拍?、基本原理和基本方法必須通過課堂講授，要注意適當?shù)倪x擇案例，選擇合適的討論內(nèi)容。
2．案例教學法就目前的運用效果來看，仍然存在一些局限性案例的合理設計，特別是內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)新穎、可以舉一反三、觸類旁通的有典型代表意義的案例設計較為困難，需要教師花大量的時間和精力。學生長期接受傳統(tǒng)的講授法教學模式，學習積極性不高，難于適應勤于思考，踴躍發(fā)言探討的案例教學模式，所以教師要善于引導，牢牢把握教師主導、學生主體的宗旨，要采用多種教學手段，營造良好的學習氛圍，避免教學過程中的冷場。
3．不能將案例教學法和舉例教學法混為一談舉例教學法是從理論聯(lián)系實際的角度出發(fā)，在講解理論時列舉一些典型的例子來說明理論。而案例教學法以案例為基礎，通過師生的分析、討論、交流，旨在發(fā)現(xiàn)案例中所蘊涵的基本理論或原理。
4．組織實施過程名不符實在研究的過程中，筆者還發(fā)現(xiàn)了這樣一些情形:有些教師在課堂上引用了案例，但教學方式依然是傳統(tǒng)的“灌輸式”教學;有些教師在課堂上只把案例呈現(xiàn)給學生，教師不引導、不總結(jié)，甘做“甩手掌柜”;還有些教師招呼學生漫無邊際地議論一番，并未把握問題的實質(zhì)。
5．在教學中要盡量創(chuàng)造條件，如能提供模擬仿真的環(huán)境、教室、座位的布置等案例教學要求教師具備相當?shù)闹R、經(jīng)驗和技巧，能營造一種以學生為主體的環(huán)境氛圍。