电子设计自动化教学研究

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电子设计自动化教学研究:电子设计自动化课程教学探讨

所谓EDA技术，是指以计算机和EDA软件为设计工具、以硬件描述语言为系统逻辑描述手段，以可编程逻辑器件设计载体、以电子系统设计和专用集成电路设计为目标的电子产品自动化设计过程。EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写。随着电子设计自动化技术的发展，其在众多领域得到了越来越广泛的应用，社会对此类技术人才的需要也不断增加，传统教学模式已不利于培养出适应市场需要的、具有较强动手能力的应用型人才，教学改革势在必行。提高EDA技术课程的教学质量与教学水平，形成有利于培养学生创新实践能力的先进教学理念和教学模式，培养出一大批符合时代要求和具有较强动手能力的学生。

一、教学中存在的问题

我国长期以来形成的教育模式较为封闭、单调，满堂灌的传统教学模式在教学中仍占据主体地位。在EDA技术这类实践性、应用性很强的专业课程的讲授中，如何提高学生实践能力是需要教师不断探究的问题。目前，课程教学归纳起来主要存在以下几个方面问题：教学方式上，除了大量采取了多媒体教学形式外，教学方式仍是单向灌输，学生在大多数情况下为被动接受，学习兴趣和积极性不高；教学过程中，以教师为中心，教学目标主要是知识的传播，但对知识运用涉及较少，且大多数由教师直接介绍给学生，侧重于讲解概念和机械式的演练，而要求学生独立思考并进行问题解决的不多，同时，由于课时有限而内容较多，以至于在课堂上没有学生发挥的时间；实验，多为验证性实验，缺少设计性和综合性实验，学生理论联系实际的能力不强；考核方式，仍采取传统考试的方式，重点考察对知识的记忆程度，缺乏对学生思维方法、分析和解决问题的训练。

二、改革措施

在EDA技术课程教学过程中，我们一直在研究如何提高教学效果，逐步完善教学大纲，不断整合教学内容，同时在教学方式、考核方式等方面也做了一定改革。“学中做，做中学”开启教学模式，激发学生学习兴趣　本课程主要讲授：EDA技术的基本知识；可编程逻辑器件的结构原理；VHDL语言；EDA开发系统的使用。如果在课程讲授初期按部就班从单纯介绍基本知识入手，学生对可编程器件和EDA技术设计流程没有感性的认识，这样听课会感到比较枯燥，没有学习兴趣，接受起来也比较困难。EDA技术实践性很强，侧重于应用，不需深入了解可编程逻辑器件的结构，就可完成一些数字电路的设计。

为了更好更高效地利用有限的学时，从EDA技术开发工具和实验系统介绍入手，帮助学生在感性上对EDA技术产生一定的认识，第一次课可以在实验室以绘制原理图的方式设计一个简单的电路，教师演示整个设计的过程，然后让学生学着再做一遍，这样学生很快对EDA技术设计流程有了很清晰的认识，调动了学习积极性，以后再接受其他知识时会有整体性的概念，也不再有盲目性。

“学为主，教为辅”的教学探索　实施素质教育，培养创新人才，提高学生的动手实践能力，应以学生自主学习为主，教师给予一定的引导。在VHDL语言的学习中，教师无需逐字逐句介绍语法规范语法要素及语句，在每次课结束后布置下次课学生应具备的电子电路知识，学生在课下可以利用一些时间进行相关知识资料的查询和学习，增强主观能动性。课堂上，教师对语句和相关语法简单介绍后，学生就可以用这些语句自行设计预习的逻辑电路，遇到问题大家共同探讨解决，培养学生获取知识的能力。以不同的项目为载体学习VHDL语言，让学生快速掌握EDA技术的基本内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。实践环节教学改革探索　精心设计实验内容，包括验证性、设计性和综合性实验。验证性实验主要是巩固所学的基础理论知识，熟练掌握软件开发工具的操作，综合性实验是课程的重点实验，学生是实验的首要开发者，可以培养学生的综合设计能力，提高学生分析问题、解决问题的能力，可以多设计一些综合性实验内容供学生选择。设计性实验不做具体要求，以自主学习为主，为对此知识领域感兴趣的同学作为课外的学习补充。另外，鼓励学生参与创新创业训练、电子设计大赛等各种实训活动，做好后续的课程设计和毕业设计工作。学生的设计成果如图一、图二所示：完善考核方式　采用“平时＋实验＋期末考试”相结合的考核方式，分值划分比例是：平时考勤10%、实验40%、期末考试50%，避免考试前突击背诵授课内容，更多重视平时学习过程的考核，注重动手实践能力的考核，充分调动学生的上课积极性。实验考核中包括预习情况、操作过程、实验结果和实验报告，严格考核每一环节。

三、结论

EDA技术课程在高校电子类专业教育中发挥着不容忽视的作用。本文从分析EDA课程教学中存在的问题出发，探讨了如何从教学方法、考核评价方式和教学模式等方面进行改革，提高了学生开发数字系统的能力，培养了学生主动获取知识、灵活运用知识的能力，为将来从事电子通信工程、测控技术等领域的工程应用打下坚实基础。

作者：娄莹 门英辉 单位：辽宁科技大学电子与信息工程学院

电子设计自动化教学研究:电子设计自动化课程教学创新

电子设计自动化（EDA：ElectronicDesignautomation）是将计算机技术应用于电子设计过程中而形成的一门新技术，[1]它已经被广泛应用于电子电路的设计和仿真、集成电路的版图设计、印刷电路板（PCB）的设计和可编程器件的编程等各项工作中。随着半导体技术及电子信息工业的不断发展，电子设计自动化技术在信息行业中的应用范围越来越广泛，应用领域也涉及产业链中的几乎任何一个环节。一方面是社会上对电子设计自动化人才的急需，另一方面是我国高校中电子设计自动化人才培养的落后，两者之间的矛盾也促使众多的高校开始在电子信息、微电子技术等专业中开设“电子设计自动化”课程。如今，该课程已成为众多信息类学科的专业必修课，这为我国电子设计自动化人才的培养和充实做出了巨大的贡献。“电子设计自动化”课程教学效果直接影响着人才培养的质量，因此，优秀的教学方法和教学质量是教学过程中必须重视的。笔者根据近几年的教学经历，总结经验，开拓创新，形成了一套特有的教学方法，旨在培养出基础牢、思路清、知识广、能力强的电子设计自动化人才。

一、“电子设计自动化”课程教学的特点

电子设计自动化是一个较为宽泛的概念，它涵盖了电路设计、电路测试与验证、版图设计、PCB板开发等各个不同的应用范围。而当前“电子设计自动化”课程设置多数侧重电路设计部分，即采用硬件描述语言设计数字电路。因此，该课程的教学具非常突出的特点。

1.既要有广度，又要有深度

有广度即在教学过程中需要把电子设计自动化所包含的各个不同的应用环节都要让学生了解，从而使学生从整个产业链的角度出发，把握电子设计自动化的真正含义，以便于他们建立起一个全局概念。有深度即在教学过程中紧抓电路设计这个重点，着重讲解如何使用硬件描述语言设计硬件电路，使学生具备电路设计的具体技能，并能够应用于实践和工作当中。

2.突出硬件电路设计的概念

在众多高校开设的“电子设计自动化”课程中，多数是以硬件描述语言VHDL作为学习重点的。而VHDL语言是一门比较特殊的语言，与C语言、汇编语言等存在很大的不同。因此，在教学过程中首先要让学生明白这门语言与前期所学的其他语言的区别，并通过实例，如CPU的设计及制造过程，让学生明白VHDL等硬件描述语言的真正用途，并将硬件电路设计的概念贯穿整个教学过程。

3.理论与实践并重

“电子设计自动化”是一门理论性与实践性都很强的课程，必须两者并重，才能收到良好的教学效果。在理论学习中要突显语法要点和电路设计思想，[2]并通过实践将这些语法与设计思想得以加强和巩固，同时在实践中锻炼学生的创新能力。

二、“电子设计自动化”课程教学方法总结

良好的教学方法能起到事半功倍的效果。因此，针对“电子设计自动化”课程的教学特点，笔者根据近几年的教学经验总结了一些行之有效的教学方法。

1.以生动的形式带领学生进入电子设计自动化的世界

电子设计自动化对学生来说是一个全新的概念。如何让他们能够快速地进入到这个世界中，并了解这个世界的大概，从而对这个领域产生兴趣，是每个老师在这门课授课之前必须要做的一件事情。教师可以采用一些现代化的多媒体授课技术，让学生更直观地了解电子设计自动化。由于电子设计自动化是一个很抽象的概念，因此，可以通过播放视频、图片等一些比较直观的内容来让学生了解这个领域。从学生最熟悉的电脑CPU引入，通过一段“CPU从设计到制造过程”的视频，让学生了解集成电路设计与制造的流程与方法，并引出集成电路这个概念。通过早期的集成电路与现在的集成电路的图片对比，引出EDA的概念，并详细讲解EDA对于集成电路行业的发展所作的巨大贡献。在教学过程中，通过向学生介绍一些使用EDA技术实现的当前比较主流的产品及其应用，提高学生对EDA的具体认识。这些方法不仅使学生对EDA相关的产业有了相应的了解，更激发了学生的学习兴趣，使学生能够踊跃地投入到“电子设计自动化”的学习中。

2.以实例展开理论教学

“电子设计自动化”的学习内容包含三大部分：[3]硬件描述语言（以VHDL语言为学习对象）、开发软件（以QUARTUSII为学习对象）和实验用开发板（以FPGA开发板为学习对象）。硬件描述语言的学习属于理论学习部分，是重中之重。对于一门编程语言的学习来说，语法和编程思想是学习要点。在传统的编程语言学习的过程中，通常都是将语法作为主线，结合语法实例逐渐形成编程思想。这种学习方法会使学生陷入到学编程语言就是学习语法的误区中，不仅不能学到精髓，还会因为枯燥乏味而产生厌倦感。如何能使学生既能掌握电路设计的方法，又轻松掌握语法规则是一个教学难题。笔者改变传统观念，将编程思想的学习作为教学主线，在理论学习过程中，以具体电路实例为基础，引导学生从分析电路的功能入手，熟悉将电路功能转换为相应的程序语句的过程，并掌握如何将这些语句按照规则组织成一个完整无误的程序。在此过程中，不断引入新的语法规则。由于整个过程中学生的思考重点都放在电路功能的实现上，而语法的学习就显得不那么突兀，也不会产生厌倦感。由于语法时刻都需要用到且容易忘记，因此在后期的实例讲解过程中需要不断地巩固之前所学过的语法现象，以避免学生遗忘，以此让学生明白，学习编程语言的真正目的是为了应用于电路设计。通过一些实践，学生体会到语言学习的成就感，进一步提高了学习兴趣，此方法收到了良好的教学效果。

3.将硬件电路设计的概念贯穿始终

硬件描述语言与软件语言有本质区别。很多学生由于不了解硬件描述语言的特点，在学习过程中很容易将之前所学的C语言等软件编程语言的思维惯性的应用于VHDL语言的学习过程中，这对于掌握硬件电路设计的实质有非常大的阻碍。因此，在教学过程中，从最初引入到最后设计电路，都要始终将硬件电路设计的概念和思维方式贯穿其中。在讲述应用实例时，需要向学生分析该例中的语句和硬件电路的关系，并强调这些语句与软件语言的区别。以if语句为例，在VHDL语言中，if语句的不同应用可以产生不同的电路结构。完整的if语句产生纯组合电路，不完整的if语句将产生时序电路，如果应用不当，会在电路中引入不必要的存储单元，增加电路模块，耗费资源。[4]而对于软件语言，并没有完整if语句与不完整if语句之分。为了让学生更深刻地理解不同的if语句对应的硬件电路结构特性，可以通过一个小实例综合之后的电路结构图来说明。

（1）（2）两个程序唯一的不同点在于：程序（1）中使用的是elsif语句，是一个不完整的if语句描述，而程序（2）使用的是else语句，是一个完整的if语句描述。这一条语句的区别却决定了两个程序的电路结构有很大的不同。（1）综合的结果是一个时序电路，电路结构复杂，如图1所示。而（2）综合的结果是一个纯组合电路，电路结构非常简单，如图2所示。通过综合后的电路图比较，学生更深刻理解这两类语句的区别。强化硬件电路设计的思想，可以促使学生逐渐形成一种规范、高效、资源节约的设计风格，培养一个优秀的硬件电路设计工程师。

4.通过实践拓展强化学生动手能力

“电子设计自动化”是一门实用性很强的课程，学生在学完该课程后必须具备一定的硬件电路设计和调试的能力，因此在教学中需要不断地用实践训练来强化学生在课堂所学习的理论知识，并使他们达到能够独立设计较复杂硬件电路的能力。笔者在教学过程中鼓励学生将课程实践和毕业设计内容相结合的方法，让学生强化实践能力，收到了良好的效果。学习“电子设计自动化”课程的学生基本上都是即将进入大四，此时他们的毕业设计已经开始进入选题，开始了初步设计的过程。笔者先在实验课堂向学生布置一些常用硬件电路设计的题目，比如交通灯、自动售货机、电梯控制器等，让学生体会电子设计自动化课程的实用性，激发他们的思考和学习兴趣。在此基础上分组组建实践小团队，让每组学生共同完成一个较复杂的电路系统，比如遥控小车、温度测控系统等，鼓励他们将所做的内容与毕业设计对接。其中大部分同学通过这些训练都可以掌握硬件电路设计的基本方法和流程，有一部分同学还能设计出比较出色的作品。此过程不仅让学生体会到了学习知识的快乐，也培养了他们的团队协作精神，为他们以后的继续深造和工作做了铺垫。

三、结束语

掌握“电子设计自动化”课程的特点，有针对性地改善教学方法，充分调动学生的学习积极性，强化理论和实践教学相结合，一方面使学生把握课程的全局性，了解和熟悉电子设计自动化行业的状况和最新动态；另一方面培养学生具有扎实的理论基础和良好的动手能力，培养出厚基础、重实践、有创新的高素质人才，具有重要的社会意义。

电子设计自动化教学研究:电子设计自动化的课程特点与教学革新

电子设计自动化（EDA：ElectronicDesignautomation）是将计算机技术应用于电子设计过程中而形成的一门新技术，[1]它已经被广泛应用于电子电路的设计和仿真、集成电路的版图设计、印刷电路板（PCB）的设计和可编程器件的编程等各项工作中。随着半导体技术及电子信息工业的不断发展，电子设计自动化技术在信息行业中的应用范围越来越广泛，应用领域也涉及产业链中的几乎任何一个环节。一方面是社会上对电子设计自动化人才的急需，另一方面是我国高校中电子设计自动化人才培养的落后，两者之间的矛盾也促使众多的高校开始在电子信息、微电子技术等专业中开设“电子设计自动化”课程。如今，该课程已成为众多信息类学科的专业必修课，这为我国电子设计自动化人才的培养和充实做出了巨大的贡献。

“电子设计自动化”课程教学效果直接影响着人才培养的质量，因此，优秀的教学方法和教学质量是教学过程中必须重视的。笔者根据近几年的教学经历，总结经验，开拓创新，形成了一套特有的教学方法，旨在培养出基础牢、思路清、知识广、能力强的电子设计自动化人才。

一、“电子设计自动化”课程教学的特点

电子设计自动化是一个较为宽泛的概念，它涵盖了电路设计、电路测试与验证、版图设计、PCB板开发等各个不同的应用范围。而当前“电子设计自动化”课程设置多数侧重电路设计部分，即采用硬件描述语言设计数字电路。因此，该课程的教学具非常突出的特点。

1.既要有广度，又要有深度

有广度即在教学过程中需要把电子设计自动化所包含的各个不同的应用环节都要让学生了解，从而使学生从整个产业链的角度出发，把握电子设计自动化的真正含义，以便于他们建立起一个全局概念。有深度即在教学过程中紧抓电路设计这个重点，着重讲解如何使用硬件描述语言设计硬件电路，使学生具备电路设计的具体技能，并能够应用于实践和工作当中。

2.突出硬件电路设计的概念

在众多高校开设的“电子设计自动化”课程中，多数是以硬件描述语言VHDL作为学习重点的。而VHDL语言是一门比较特殊的语言，与C语言、汇编语言等存在很大的不同。因此，在教学过程中首先要让学生明白这门语言与前期所学的其他语言的区别，并通过实例，如CPU的设计及制造过程，让学生明白VHDL等硬件描述语言的真正用途，并将硬件电路设计的概念贯穿整个教学过程。

3.理论与实践并重

“电子设计自动化”是一门理论性与实践性都很强的课程，必须两者并重，才能收到良好的教学效果。在理论学习中要突显语法要点和电路设计思想，[2]并通过实践将这些语法与设计思想得以加强和巩固，同时在实践中锻炼学生的创新能力。

二、“电子设计自动化”课程教学方法总结

良好的教学方法能起到事半功倍的效果。因此，针对“电子设计自动化”课程的教学特点，笔者根据近几年的教学经验总结了一些行之有效的教学方法。

1.以生动的形式带领学生进入电子设计自动化的世界

电子设计自动化对学生来说是一个全新的概念。如何让他们能够快速地进入到这个世界中，并了解这个世界的大概，从而对这个领域产生兴趣，是每个老师在这门课授课之前必须要做的一件事情。教师可以采用一些现代化的多媒体授课技术，让学生更直观地了解电子设计自动化。由于电子设计自动化是一个很抽象的概念，因此，可以通过播放视频、图片等一些比较直观的内容来让学生了解这个领域。从学生最熟悉的电脑CPU引入，通过一段“CPU从设计到制造过程”的视频，让学生了解集成电路设计与制造的流程与方法，并引出集成电路这个概念。通过早期的集成电路与现在的集成电路的图片对比，引出EDA的概念，并详细讲解EDA对于集成电路行业的发展所作的巨大贡献。在教学过程中，通过向学生介绍一些使用EDA技术实现的当前比较主流的产品及其应用，提高学生对EDA的具体认识。这些方法不仅使学生对EDA相关的产业有了相应的了解，更激发了学生的学习兴趣，使学生能够踊跃地投入到“电子设计自动化”的学习中。

2.以实例展开理论教学

“电子设计自动化”的学习内容包含三大部分：[3]硬件描述语言（以VHDL语言为学习对象）、开发软件（以QUARTUSII为学习对象）和实验用开发板（以FPGA开发板为学习对象）。硬件描述语言的学习属于理论学习部分，是重中之重。对于一门编程语言的学习来说，语法和编程思想是学习要点。在传统的编程语言学习的过程中，通常都是将语法作为主线，结合语法实例逐渐形成编程思想。这种学习方法会使学生陷入到学编程语言就是学习语法的误区中，不仅不能学到精髓，还会因为枯燥乏味而产生厌倦感。如何能使学生既能掌握电路设计的方法，又轻松掌握语法规则是一个教学难题。笔者改变传统观念，将编程思想的学习作为教学主线，在理论学习过程中，以具体电路实例为基础，引导学生从分析电路的功能入手，熟悉将电路功能转换为相应的程序语句的过程，并掌握如何将这些语句按照规则组织成一个完整无误的程序。在此过程中，不断引入新的语法规则。由于整个过程中学生的思考重点都放在电路功能的实现上，而语法的学习就显得不那么突兀，也不会产生厌倦感。由于语法时刻都需要用到且容易忘记，因此在后期的实例讲解过程中需要不断地巩固之前所学过的语法现象，以避免学生遗忘，以此让学生明白，学习编程语言的真正目的是为了应用于电路设计。通过一些实践，学生体会到语言学习的成就感，进一步提高了学习兴趣，此方法收到了良好的教学效果。

3.将硬件电路设计的概念贯穿始终

硬件描述语言与软件语言有本质区别。很多学生由于不了解硬件描述语言的特点，在学习过程中很容易将之前所学的C语言等软件编程语言的思维惯性的应用于VHDL语言的学习过程中，这对于掌握硬件电路设计的实质有非常大的阻碍。因此，在教学过程中，从最初引入到最后设计电路，都要始终将硬件电路设计的概念和思维方式贯穿其中。在讲述应用实例时，需要向学生分析该例中的语句和硬件电路的关系，并强调这些语句与软件语言的区别。以if语句为例，在VHDL语言中，if语句的不同应用可以产生不同的电路结构。完整的if语句产生纯组合电路，不完整的if语句将产生时序电路，如果应用不当，会在电路中引入不必要的存储单元，增加电路模块，耗费资源。[4]而对于软件语言，并没有完整if语句与不完整if语句之分。为了让学生更深刻地理解不同的if语句对应的硬件电路结构特性，可以通过一个小实例综合之后的电路结构图来说明。这一条语句的区别却决定了两个程序的电路结构有很大的不同。（1）综合的结果是一个时序电路，电路结构复杂，如图1所示。而（2）综合的结果是一个纯组合电路，电路结构非常简单，如图2所示。通过综合后的电路图比较，学生更深刻理解这两类语句的区别。强化硬件电路设计的思想，可以促使学生逐渐形成一种规范、高效、资源节约的设计风格，培养一个优秀的硬件电路设计工程师。

4.通过实践拓展强化学生动手能力

“电子设计自动化”是一门实用性很强的课程，学生在学完该课程后必须具备一定的硬件电路设计和调试的能力，因此在教学中需要不断地用实践训练来强化学生在课堂所学习的理论知识，并使他们达到能够独立设计较复杂硬件电路的能力。笔者在教学过程中鼓励学生将课程实践和毕业设计内容相结合的方法，让学生强化实践能力，收到了良好的效果。学习“电子设计自动化”课程的学生基本上都是即将进入大四，此时他们的毕业设计已经开始进入选题，开始了初步设计的过程。笔者先在实验课堂向学生布置一些常用硬件电路设计的题目，比如交通灯、自动售货机、电梯控制器等，让学生体会电子设计自动化课程的实用性，激发他们的思考和学习兴趣。在此基础上分组组建实践小团队，让每组学生共同完成一个较复杂的电路系统，比如遥控小车、温度测控系统等，鼓励他们将所做的内容与毕业设计对接。其中大部分同学通过这些训练都可以掌握硬件电路设计的基本方法和流程，有一部分同学还能设计出比较出色的作品。此过程不仅让学生体会到了学习知识的快乐，也培养了他们的团队协作精神，为他们以后的继续深造和工作做了铺垫。

三、结束语

掌握“电子设计自动化”课程的特点，有针对性地改善教学方法，充分调动学生的学习积极性，强化理论和实践教学相结合，一方面使学生把握课程的全局性，了解和熟悉电子设计自动化行业的状况和最新动态；另一方面培养学生具有扎实的理论基础和良好的动手能力，培养出厚基础、重实践、有创新的高素质人才，具有重要的社会意义。

电子设计自动化教学研究:电子设计自动化教学尝试及分析

一、EDA技术概述

EDA（ElectronicDesignAutomation）是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成功的电子CAD通用软件包。主要能辅助进行三方面的设计工作，既IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术经过了三个阶段的发展。从70年代的（CAD）阶段和80年代的（CAE）阶段，到90年代的电子系统设计自动化（EDA）阶段。EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向。它不仅为电子技术设计人员提供了“自顶向下”的设计理念，同时也为教学提供了一个极为便捷的、科学的实验教学平台。电工电子类专业课程中的电工基础、模拟电子技术、数字电子技术都可以通过EDA仿真软件，进行电路图的绘制、设计、仿真试验和分析。应该说将EDA仿真软件应用到电工、电子类专业的教学中是一种教学手段的创新，也是提高教学质量的优选方法。

1.电子类课程引入EDA技术的必要性

电子线路课程是电子类专业的支柱性课程，它要求学生熟悉各种电子器件，掌握电路图的识读、绘制以及电路工作原理，还要学会掌握和合理运用分析方法。EDA软件正是提供了各种支持，恰到好处地符合这样的教学要求。同样，电子线路课程又是一个紧密联系实践的课程，EDA软件的强大的仿真功能更是能把实践带入课堂，带入教学的每一个环节中去。2.EDA人才的需要使EDA的应用逐步走向实用化EDA技术已成为现代电子系统设计和电子产品研制开发的最有效的工具，是电子工程师们使用的一种基本工具。市场对EDA人才有着迫切的需求，熟悉EDA技术的学生将受到用人单位的欢迎。因此，将EDA技术引入高校电子类专业的课程中，是培养创新和实用人才的需要。

3.教学方式改革的需要

在电子类课程的教学中，将一些内容较难、图形较多、用语言和文字难以表达或不易理解的抽象、复杂的变化过程，通过EDA的仿真，以波形或曲线的形式生动直观地演示出来，不仅可以提高学生的学习兴趣，有利于学生对所授内容的理解，提高教学质量，还可以节省课堂板书时间，扩展讲授内容，获得事半功倍的效果。此外由于EDA软件向用户提供了各种电子测试仪器和分析工具，应用EDA进行实验教学可以节省实验经费，缩短实验时间，提高实验的效率和效果。因此，在教学中引入EDA也是教学内容与手段改革的必然趋势。

二、EDA技术在教学中的作用

1.EDA技术在电子技术课程实验教学中的作用

实验教学是电子线路教学的重要环节，通过实验能够巩固电子线路基础知识，培养学生的实践技能、动手能力和分析问题及解决问题的能力，启发学生的创新意识和创新思维潜力。TinaPro这款优秀的EDA软件提供了上千种电子元器件和十数种仪器仪表，完全能够虚拟各种电子实验，区别于应用实体的实际硬件实验，它叫虚拟实验。

虚拟实验在实验教学中的应用主要表现在以下三个方面：

（1）学校缺少某项实验的实验设备时，虚拟实验可以代替硬件实验有些学校由于缺少实验设备，部分硬件实验无法展开，就完全可以用虚拟实验代替。虚拟实验的一大特点就是不受实验设备、场地的条件限制，只要有计算机，有EDA软件（如TinaPro），几乎所有的实验都难不住它。（它的元器件库无所不包，而且具有网上更新的功能，它的虚拟仪器也是应有尽有，而且直观性强）。

（2）同一实验课题，在开展硬件实验的同时，可以辅以虚拟实验硬件实验和虚拟实验在教学效果上各有所长，硬件实验的主导地位是勿庸置疑的，它使学生直接面对真实对象，进行真实操作，获得直接经验，这是虚拟实验所无法作到的。而虚拟实验有更为优秀的分析技术，例如在很多仪器仪表中引入指针，使实验数据更易获得，实验现象更为明显，EDA软件中又具有经典的仿真分析方法，能轻而易举地实现瞬时现象的捕捉，也能把很长时间的现象展现于一秒，这也是实际仪器不能敌的。所以，同一个课题，开展实际硬件实验可使学生锻炼动手能力，获得直接经验。开展虚拟实验，有助于对实验现象的观察和实验数据的获得，最终有利于分析和实验结论的获得。

（3）开展具有创造性的开放式实验以前在作实验前，教师处于对实验器材和学生安全的保护必先嘱咐学生不准动这，不准动那，使学生做起实验来束手束脚，学生的想象力和创造力得不到发挥。其实很多时候，学生对实验内容是有自己的独到的想法的。如果能够利用虚拟实验技术，拿出有意义的课题，进行开放式的实验，学生在实验中，可以发挥自己的创造力，对电路进行别出心裁的修改，对电路的分析和测试做不同的尝试，使学生完全成为实验电路的剖析者和探索者，又不必担心会损坏任何器件或仪器。这样既拓展了实验范围，又培养了学生的创新意识。

2.EDA在课程设计和毕业设计中的应用

课程设计和毕业设计是高等职业教学的一个非常重要的环节。目前课程设计和毕业设计工程应用类题目不少，但是由于毕业设计经费较少、器件、仪器设备不足及其它原因，毕业设计结果往往是原理性讨论和分析。不能进行实际的调试和验证，学生仍停留在原理分析上，而不能经历实际研究设计的实践过程。毕业设计的效果大打折扣。我院电子系在毕业设计过程中引入EDA技术，对所设计的电路进行模拟仿真，在答辩时进行演示，并要求学生制作样机，样机的印刷电路板必须用Protel软件进行绘制，这样既保证毕业设计质量，又能提高学生的实践动手能力和开发能力，不失是克服现在毕业设计存在的问题的一种途径。

另外从几届毕业生就业的情况分析，掌握了CAD技术和EDA技术，在就业时就表现出较强的竞争力。我院在三年多的EDA教学实践中取得了一些效果和体会，通过一段时间EDA教学实践，使学生了解和初步掌握了最先进的电子系统设计技术，学习了电子设计自动化方法和设计思想，并培养了他们的抽象思维能力，提高了学生学习应用电子技术课程知识解决实际问题的能力，锻炼了学生应用EDA技术解决小型电子电路系统设计的能力，对毕业设计及将来在工作中应用EDA技术打下初步的基础。学生通过学习，普遍认识到EDA技术在当今社会的重要性，认为EDA技术是一门十分有用的学科，它必将取代传统设计方法而成为主要的设计手段。EDA技术是一门实践性很强的课程，我们把高职EDA教学的重点放在要求学生掌握印刷线路板设计与制作能力，掌握利用EDA技术进行电路分析与仿真的基本技能，同时要求学生把理论课上学习的知识应用到学生自己的实践环节中去。我们通过加强学生上机操作训练和实际动手操作环节，使学生在掌握理论课所学内容的同时获得了实际的操作训练，提高了本课程的教学质量。

我院EDA教学重点是要求学生掌握Protel和TinaPro软件的使用，能够独立进行计算机电子电路辅助设计与电路分析、仿真，加强学生实际动手能力，在此基础上我们还向学生介绍了其它EDA技术，如TinaPro软件的仿真应用和Protel最新版本软件等，从而扩大了学生的知识面，为将来学生从事电子产品开发奠定了基础。EDA技术发展非常快，作为教学不可能与学生毕业所面临的工作一模一样。EDA教学应立足于培养学生对EDA技术基本方法的掌握和应用，学生需要在今后的工作中不断学习，对他们进行学习先进技术能力的培养更为重要。参与EDA教学的教师应不断通过自身的学习提高，把世界上最先进的技术和最新的知识带学生，起到抛砖引玉的作用。综上所述，在当前高校电子技术课程的教学当中，为适应电子技术的发展和社会发展对人才的需求，引入EDA技术是十分必要的，它能加快教学手段现代化的进程，加强理论联系实际，巩固学生的专业知识，培养学生的实践动手能力，加强教师对所授课程的更深层次理解，极大地促进电子技术教学和科研水平的进一步提高。

电子设计自动化教学研究:电子设计自动化运用案例教学革新

1910年，美国哈佛商学院最先使用案例教学，开创了案例教学的先河，为社会培养了大量杰出的工商界骄子，使得案例教学法成为一种风靡全球的、被认为是代表未来教育方向的成功教育模式［1］。案例教学法于20世纪80年代初传入我国，在我国的推广实施已有30多年，它起初应用于法学和医学专业的教学，其后运用于管理专业的教学，但应用于工科专业则鲜见报道。

一、在电子设计自动化教学中引入案例教学法的必要性

传统的电子设计自动化课程的教学往往采用讲授法，以“教”为中心，即以教师为主体，由教师提供教学资料，组织和控制教学过程。“教法”制约了“学法”，造成学生只能“照葫芦画瓢”，完全被动，使学生的知识迁移能力大大下降，阻碍了学生创造性的发挥，不利于培养学生独立思考、分析、解决问题的能力［2］。案例教学法则通过教师采用案例引导来说明理论知识，学生通过案例的研究分析加深对理论知识的理解。在教学实践中通过深入讨论，激发学生的兴趣，增加他们的感性认识，提高他们的分析、归纳、总结能力。在电子设计中，对于同一工程可能有不同的设计方案，因此，围绕同一案例，促使学生思考，激发学生的潜能非常重要。此外，在教师指导下学生通过对电路实例故障的思考、分析和辩论，就问题做出判断和决策，可以进一步提高学生思考、分析和解决问题的能力。教学过程不仅是学生掌握知识的过程，更是学生学会学习、获得经验、启发创造、激励探索、提高能力的过程。在电子设计自动化的教学中引入案例教学法，对于适应课程的实践性和综合性要求，解决课时少、容量大的矛盾，调动学生学习的自觉性和主动性，提高学生自学能力和实践能力，改善教学效果，大有裨益。

二、电子设计自动化教学中案例设计及选择的原则

案例教学法以案例为教学的起点，选择恰当的案例是成功实施案例教学的前提。案例也称个案、个例、事例或实例，具体来讲是指社会存在的、能够对教学中的基本理论或原理进行说明、阐述、分析以及引起争鸣讨论的行为或事件［3］。教学案例的选择直接影响教学效果的优劣。案例教学的目的是让学生在“做中学”，通过案例操作，掌握课程中的理论、原理、操作方法、技巧等，加深对课程重点和难点的理解和掌握［4］。一般而言，在选择电子设计自动化课程的案例时应把握以下原则。

(一)针对性

教师在课前要依据教学目标有针对性地选择案例，做到有的放矢。案例的内容要与知识点有机结合。此外，还要考虑案例在教学环节中的适用性。

(二)实效性

电子设计自动化技术的发展非常迅猛，教师要多选用一些紧扣时代脉搏的典型事例作为关注点，这样可以点燃学生的学习激情。

(三)趣味性

从案例内容来讲，趣味性是可读性的主要元素;从学生心理来讲，趣味性可以启发学生的学习动机。因此，所选案例应生动有趣，内容丰富多彩，贴近学生生活。

(四)适中性

案例的选择要考虑学生的年龄特征和认知水平，做到难易适当。太难的案例往往使学生因知识储备不足而无从下手，进而丧失参与的兴趣;太简单的案例，不仅降低了教学的要求，而且也无助于学生思维的锻炼。

(五)完整性

案例教学不同于通常教学中的举例，其最大区别是案例具有完整性、综合性特征。

三、案例教学法实施实例

案例教学法是一种与传统的教学方法迥异并且有诸多优点的教学方法。尽管这种教学方法可以迁移到电子设计自动化的教学中，但如果教师对此不做深入的探究，实施起来很容易陷入误区。作为一种比较成熟的教学方法，

案例教学法具有相对稳定的操作模式(见图1)。下面笔者以图形输入和文本输入混合设计这一教学环节为例，谈谈电子设计自动化课程教学中案例教学法的实施过程。(一)案例设计

对于这一教学环节，笔者设计了一个生活中常见的四人智力竞赛抢答器的案例。以此为契机，指导学生阅读案例要求，力求引起学生的反应，唤起学生的问题意识，为下面的讨论、交流奠定基础。

(二)案例分析与功能分解

笔者首先对相关资料用多媒体展示，引出数字电路设计过程，提出自上向下的设计思想，并用多媒体演示框图，然后与学生一起分析讨论，即以半开放式分析，指导学生从数码显示器到译码器、编码器分步设计电路［5］。这时教师要对学生提出预先设计好的问题，例如如何使译码器正确显示三号和四号选手的数码3、4，以及如何使译码器和编码器正确衔接，通过人为地在电路中设置故障，引导学生围绕问题对案例进行分析，促使学生运用理论知识和实验技能进行独立思考和分析，发挥学生在教学过程中的主体作用，逐步提高学生分析问题和解决问题的能力。在这个阶段，根据实际情况引导学生从多角度进行独立思考或小组讨论。

(三)设计理论与方法讨论

经过前面的“思维过程”，学生的情绪达到了亢奋状态，急需交流自己的所看、所思、所想、所惑，急需针对老师提出的问题发表自己的看法。这时，笔者安排学生汇报分析结果，并组织学生评议。之后，再对案例进行全面、深刻的分析、讲解、释疑，概括出规律性的知识，帮助学生形成完整的认知体系。

(四)案例综合评价，提升学习水平

学生在分析案例的过程中经常会跟着思维惯性走，这样在认识上难免产生一些偏差。为了规避这些偏差，笔者运用多种方式从阅读案例的能力、分析案例的能力、已有经验、合作参与意识、思维拓展情况、知识迁移能力、语言表达能力等方面对学习活动的整个过程进行了总结、评价、反馈，促使学生查缺补漏，自我改进。

(五)及时进行总结反思

在案例学习结束后，笔者要求学生简要写一个案例学结报告。该报告中包含是否达到案例设计的目的和要求;在案例的基础上是否有拓展和创新，并写出创新和拓展的内容与方案;对设计中仍然存在的困惑，通过反思进一步加深对案例的认识，真正做到理论和实践的相结合［5］。

而笔者在课后也及时地从以下几方面进行总结，以便更好地在教学实践中运用案例教学法，包括案例的选择是否合理，换成其他案例效果如何?教师的组织是否到位，学生的参与程度如何?案例分析是否深刻?讨论氛围是否和谐?评价是否科学合理?创新、不足之处分别在哪里等。这样的总结和反思具有批判性和总结性的属性，有助于使教和学双方都显得有活力，形成一种较好的良性循环。在电子设计自动化的理论授课过程中，我们实施了案例教学法，学生很好地掌握了本门课程的重点内容EDA设计软件及VHDL语言。在电子设计自动化的课程设计中同样采用了案例教学法，学生发挥主观能动性做出了各种各样的作品。通过案例教学法的实施，学生在系统设计、方案论证、整机装调、选用新器件及创新能力与合作精神等方面得到了全面提高，学习过电子设计自动化这门课程的学生中有多人因为熟悉了现代数字系统的设计方法，有很强的思维能力及电子产品开发、设计制造、故障分析及调试维修的能力，在全国大学生电子设计大赛以及大学生桃战杯中曾获得全国一、二等奖及河南省一、二、三等奖。这类学生在毕业设计和科研中，独立工作的能力较强，有很强的团队协作精神，受到了教师的欢迎和好评，在应聘时全被用人单位优选。

四、电子设计自动化课程案例教学法中需要注意的问题

案例教学法作为一种交互式教学方法，能够调动学生学习的积极性、主动性和自觉性，提高理论知识的学习效率，促进学生思考能力和实际操作能力的提高。但在实施过程中也发现一些需要注意的问题，主要有以下几方面。

1．案例教学法不能替代传统的理论学习和讲授，在课时安排上要兼顾理论讲授和案例教学，教学方法本身并不具有普遍意义任何一种教学方法都有一定的适用性，案例教学法也不例外。电子设计自动化技术具有综合性、实践性、工具性、时代性等特点，基于这些特点，教学过程可采用多种教学方法。但无论采用哪种方法，都要考虑到教学方法本身的特性以及教学内容的需求。在电子设计自动化课程的教学中，案例教学的比例不能强求，要因内容不同而选择适当的教学模式。基本概念、基本原理和基本方法必须通过课堂讲授，要注意适当的选择案例，选择合适的讨论内容。

2．案例教学法就目前的运用效果来看，仍然存在一些局限性案例的合理设计，特别是内容丰富、结构新颖、可以举一反三、触类旁通的有典型代表意义的案例设计较为困难，需要教师花大量的时间和精力。学生长期接受传统的讲授法教学模式，学习积极性不高，难于适应勤于思考，踊跃发言探讨的案例教学模式，所以教师要善于引导，牢牢把握教师主导、学生主体的宗旨，要采用多种教学手段，营造良好的学习氛围，避免教学过程中的冷场。

3．不能将案例教学法和举例教学法混为一谈举例教学法是从理论联系实际的角度出发，在讲解理论时列举一些典型的例子来说明理论。而案例教学法以案例为基础，通过师生的分析、讨论、交流，旨在发现案例中所蕴涵的基本理论或原理。

4．组织实施过程名不符实在研究的过程中，笔者还发现了这样一些情形:有些教师在课堂上引用了案例，但教学方式依然是传统的“灌输式”教学;有些教师在课堂上只把案例呈现给学生，教师不引导、不总结，甘做“甩手掌柜”;还有些教师招呼学生漫无边际地议论一番，并未把握问题的实质。

5．在教学中要尽量创造条件，如能提供模拟仿真的环境、教室、座位的布置等案例教学要求教师具备相当的知识、经验和技巧，能营造一种以学生为主体的环境氛围。