实验室自动化设计范文

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电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)技术是以计算机科学和微电子技术发展为先导,依赖功能强大的计算机,在EDA工具软件平台上,完成布局布线、逻辑优化仿真、实现既定电子线路功能。当前EDA技术已成为现代电子设计工程师所必备的重要技术。

重庆邮电大学从2003年筹备建立EDA实验室,开设《电子设计自动化》实验教学课程。由于电子设计自动化技术更新迅速,大概每三年硬件软件就会更新一次,而我们的实验教学内容仍然局限于基本的理论知识的验证,教学的深度和广度明显不够;另外实验教学条件也难以跟上技术更新,不能反映当前流行技术,不能体现现代电子系统设计的思想,更难谈到学生综合实践能力和创新能力的培养。因此,我们从2009年开始着手《电子设计自动化》课程建设,在中央与地方共建实验室,以及学校教育教学改革项目资金资助下展开课题研究,并取得了一些阶段性的成果。

1.构建先进合理的实验教学理念

为适应EDA技术的快速发展,实验教学是整个教学体系中更加重要的组成部分,我们将其定位为通过一流的管理体制与制度、一流的实验教学队伍、一流的实验平台与一系列新型实验内容的建设,培养具有较宽专业面的学生的综合能力,同时成为教师创新研发的基地。

1.1通过课程学习,以培养实践型、创新型人才为目标,与国际培养模式逐渐接轨。

通过对国外一些高校的调研,我们发现许多著名高校EDA技术本科教学有两个明显的特点:一是课程在各专业的普及率极高;二是在实验中大量引入新技术、新方法与新器件,更多地注重创新性、设计性、综合性项目,突出EDA技术的实用性,以及面向工程实际的特点。

另外,国际通用的工程与技术评估条例(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)列出了工科大学生必须具备的11项能力要求,即:

(1)应用数学、科学与工程等知识的能力;

(2)设计和进行试验、分析与解释数据的能力;

(3)设计一个系统、部件或工艺过程以满足需求的能力;

(4)在多学科团队中发挥作用的能力;

(5)发现、明确表达和解决工程问题的能力;

(6)了解职业道德,以及解决工程问题的能力;

(7)有效进行交流的能力;

(8)懂得工程问题对全球、经济、环境、社会的影响;

(9)认识到终生学习的需求,以及从事终生学习的能力;

(10)关于当代问题的知识;

(11)用解决实际问题所必须的各种技术、技能和现代工程工具的能力。

结合国外高校对EDA教学的要求,ABET对工科大学生综合能力的培养要求,以及目前我国正在积极努力构建符合华盛顿协议的专业认证,因此在课程建设过程中,我们将《电子设计自动化》实验课程的教学定位为以ABET所提出的11项基本能力为基础,培养实践型、创新型人才为目标。

1.2在基础实验模块的基础上,宽口径融合相关知识;结合现代EDA设计技术,与企业需求接轨,提升学生就业竞争能力。

实验教学内容不再局限于逻辑行为的实现,即用EDA工具完成数字电路实验中的内容,如:数字电子钟、数字频率计的设计等。而应该扩宽知识面,加入控制、接口、通信等的设计,突出EDA技术的优势;更上一层将设计对象上升到系统级,进行嵌入式甚至SOPC的开发设计。实验教学融合本科教学和研究生教学,根据其要求不同进行不同的实验层次,整合不同的实验要求和内容。整个实验教学侧重于实用电子系统的设计,注重引入现代EDA技术,与企业需求接轨,培养专业动手型人才,提升学生的就业竞争能力。具体实验教学内容分层如表1。

1.3自制教学设备,鼓励学生积极参加设备研发及各类电子竞赛活动。

目前我校实验中心教学实验室仪器设备为2003年购置的GW48型EDA实验箱,陈旧老化,功能单一,阻碍了学生能力和素质的培养。作为以电工电子技术为支柱的大学,如果没有自制仪器设备的能力,就难取得高水平的教学质量。因此在课程改革中,我们自行研发了EDA、单片机综合实验设备,目前已投入40台教学使用。在研发过程中,我们鼓励优秀的本科生和研究生积极参与,培养其团队协作及综合设计、动手能力。

自制教学设备的组织与实践,能够促使实验室引进新的技术,是教学改革的重要内容,能够直接推动教学内容体系及方法的改革。

一方面,我们把《电子设计自动化》课程与各类课外创新活动结合起来,从多渠道促进学生创新能力的培养。我们从课程学习中选择优异的学生,进行进一步的培训。另一方面,我们也根据各届竞赛的题目与要求对教学内容作适当的添加更改,将技术进步等要求及时反映到教学中来。课程改革进行一年多来,成果显著。我校有两位老师在2009年全国大学生电子设计竞赛中担任指导老师,并获得全国一等奖一项,重庆市一等奖四项、二等及优秀奖等多项奖项。

2.采取传统实验教学、开放式教学及项目研究式教学相结合的教学方式

在教学方式上,我们采用传统实验教学方式与开放式教学相结合的方法,并在此基础上提出了项目研究式教学,目的在于强化优秀学生的培养,利用课余时间与假期时间,选择有兴趣的优秀学生进行更高一层次的培训,鼓励其参加各类科技活动和能力认证,等等。

2.1传统实验教学。

采取教师引导的形式,讲解部分基础实验理论知识,帮助学生尽快入门。但并不采用理论课的教学模式,用大量的时间讲授研究的内容。在教师讲解演示后,学生仍需要自行动手完成实验内容。此部分实验内容主要涉及硬件平台、开发软件和部分基础应用实验的讲解。如:重点讲解平台所用核心可编程逻辑器件的结构和特点,要求学生课下详细阅读器件的数据手册;讲解原理图设计、硬件描述语言设计的方法,学会如何仿真与硬件调试,等等,为后续开发做准备。基础应用型实验包括逻辑表决器、频率计、电子钟等属于第一层次逻辑行为的实验项目。

2.2开放式实验教学。

提倡自主式学习,帮助学生树立“学习是自己的事”的理念,提倡在做中学,在学中做,培养学生研究性学习的思维方法,不采用学徒式的教育模式,努力使学生从灌输式教学模式中走出来,培养其独立自主地分析问题、解决问题的能力。

开放式实验教学有以下几个特点。

(1)采用刷卡形式进入实验室,实现时间、内容、元器件“三开放”的模式。学生可以根据个人情况自己安排实验时间,选择实验内容,掌握实验进度。

(2)实验采取1人一组。

(3)实验学时结束以后,由学生自己抽取考试项目,能够在规定时间场地内完成,则认定成绩合格,可进入下一阶段的学习;如不合格,则需要下一学期补考或者重修本门实验,再次进行本轮实验。

(4)可提交电子小制作等应用作品,通过者认定成绩优秀。

2.3项目研究式教学。

采取学生自主研发、参与教师科研、参加各类电子竞赛、电子工程师设计认证等形式,由学生自行拟定项目或从提供项目中选择,配备指导老师。考评采用测试演示+答辩30分钟/组的形式。此方法能够拓展实验教学的视野,增加实验教学的内容,激发学生对科技创新实践的兴趣,同时也能够培养学生的组织能力、团队精神和领导才能,使他们的创新思维能力和综合实验能力显著提高。

3.实验教学的考核

根据具体的教学情况和效果,我们改革传统的“统一题目、统一考核”的形式。考核要求体现出既强调基本理论知识的扎实,又强调方法的运用,对不同的教学模块采用不同的考核形式。

对基本本科生教学采用平时上课20分+作业10分+实验成绩40分和最后综合自主电路设计30分成绩相结合的考核方式。在综合自主电路设计的考核中,也采用学生自主选择考核项目的方式,给出多个难易程度不同的项目,由学生根据自己学习情况进行选择,最后成绩结合考题难度和学生完成情况给出。

考核方式还将进一步改革改进,以便更充分地调动学生学习的积极性,更好地反映课程学习的效果。

我们根据考核题目建立了庞大的试题库,用于学生在开放实验室内自行研究完成。学生可根据自己的兴趣和特长进行选择,既有利于培养自学能力,又能够锻炼综合设计能力。

4.结语

本次实验教学改革从教学理念、教学内容层次、教学方式入手,以06、07级本科学生作为试点。调查结果表明,学生对EDA课程的教学方式满意,教学效果显著,能够有效地增强综合能力。

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由于集成电路技术和计算机技术的高度发展，设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中，始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视，专门成立了EDA(实验)中心，旨在负责全校EDA实验教学，EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设，EDA中心已初具规模，为全校的EDA教学提供了良好的实验环境，促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1 EDA实验环境的建设

EDA(实验)中心的建设起始于1998年初，学校先后投入资金近百万元，第一期工程建立起配备有40台Pentium 166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程，又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在EDA中心的建设中，我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握，同时EDA的实验环境也是一个窗口，代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设，应该具有EDA特色，那就是要有丰富的EDA软硬件支持，要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境，我们成立了专家指导小组指导环境的建设，并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点，我们将中心80台机器内部互连，整个内部网络完全按照Internet技术规范设计，能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12，工作站安装了DOS 6.22、Win-dows 98(中、英文)、Windows NT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关，高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究，并严格的检测，对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机，检测后发现配置与样机不符，立刻退货，重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设，尽管EDA软件投资较大，为保证实验质量，划出专项资金，引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联，寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持，为了做好这方面的工作，我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系，可以从中得到了许多必不可少的帮助，如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备，美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早，并已取得了不少成就，EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展，目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置，全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约，变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害，为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机，建成了硬件机房，很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

2 EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生，行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理，两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作，我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课，我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务，我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统，中心工作人员经过多次试验，使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外，保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外，还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导，学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快，我们利用中心与外界联系较多的优势，不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法，与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3 效果分析

(1) EDA中心自投入使用以来，已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验，部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2) EDA中心的构建，推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言，迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法，EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作，使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法，而把一些繁琐的计算交给EDA工具，学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理，方便了学生，激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现，原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法，结果在现场却发现，不少学生已初步学会了EWB的使用，其原因是他们已主动地到EDA中心，通过自学，进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力，反映了他们高度的学习热情和求知欲，这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4) EDA中心成为学生第二课堂的场地，培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛，取得很好的效果，受到了学生的欢迎。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0029-02

一、电气工程及其自动化教学团队的建设目标

结合高等教育的发展要求和我校教学改革的自身特点，电气工程及其自动化教学团队建设的目标主要是更新高等教育理念，建立高素质的师资队伍，改革专业人才培养模式，构建完善的专业核心课程体系，为学生营造良好的成才氛围，为其成功奠定基础，满足培养高素质复合型应用型人才的需要。

二、电气工程及其自动化教学团队建设的基本思路

（一）以专业核心课程构建为平台，搭建教学团队的框架结构

1.实施电气专业核心课程制度。在原有的培养方案中，电气专业基础课、专业限选课和专业选修课的门数超过25门，目前急切需要构建的专业核心课程是要对原有课程知识体系进行重组。电气专业的核心课程应满足关联性、整体性和独立性原则。在电气专业众多主干课程中，电路原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字电子技术、电磁场、电力电子技术、电机学、电力系统分析之间承启关系清晰，内在联系紧密，同时又各自形成相对独立的知识体系，比较适宜作为电气专业核心课程建设。

确定电气专业核心课程门数及课程名称之后，教学团队建设的一个重要内容是挑选具有高级职称或具有博士研究生学历且教学经验丰富、师德高尚的教师担任专业核心课程负责人。同时，加强专业核心课程的网络化建设，提高课程教学的现代化水平。本教学团队的成员承担的电气工程及其自动化专业核心课程均须建设网上教学平台，丰富核心课程的网络教学资源，建立优质的网上试题库和教研成果共享资料库，采用多媒体课件和板书相结合的方式进行课堂讲授。为了能更好地解决学生答疑困难，实践以学生为中心的教学理念，教师不但每周进行定时定点答疑，均会使用E-mail、QQ、博客等网络平台答疑方式，加强对学生学习的指导。

2.电气工程及其自动化专业教学团队的构架。建设好专业核心课程，关键在于建设优秀的教学团队，而优秀的教学团队又必须具备稳定的构架。电气工程及其自动化教学团队建设的总体构架是“所在二级学院主管、团队负责人总管、团队责任教师具体负责”的三级管理体制，三级之间分工明确，有机协调。

二级学院负责从体制与机制上为教学团队建设提供保障，是教学团队的指导者、支持者和服务者，而不是发号令者。

教学团队负责人统管团队的各项事务，在教学模式改革、团队工作计划制订、团队成员组成、内部经费使用、考核与评价成员等方面均应有相当的自。在团队领导上，选择合适的团队负责人对建设好团队十分重要。团队负责人应善于开拓创新，具备丰富的教学经验和较高的学术水平，具有较强的号召力和组织管理能力，以便在沟通、协调与尊重的基础上为团队建设提供组织与服务。

根据电气专业核心课程建设的需要，教学团队对各门核心课程均应设置一个责任教师岗位，下设2～3个中青年主讲教师岗位，责任教师和主讲教师可兼任。教学团队的建设应形成以研究生（硕士、博士）学历为主力、中青年教师为重心、中高级职称教师为主体的团队结构。

在教学团队的建设过程中，应积极引进电气类企业有知名度的高级工程师加入到团队中来，作为团队和企业沟通的桥梁，为践行为地方发展提供支撑的办学理念夯实基础;成立由专兼职教师共同组成的专业建设指导委员会，共同研讨、设计人才培养方案，设计开发教学项目和项目课程，将企业的人才需求引入到培养方案中。

（二）以实行教学实施大纲为契机，提高教学团队的教学水平

以前实行的教学大纲主要是根据教学计划以纲要的形式编写的教学内容指导性文件，被视为一种教学辅助文件。大多数情况下，学生无法看到教师编写的教学大纲，不能充分理解所学课程的概貌，不能充分了解教师讲课的重点和进度，这导致教学大纲与教师教学脱节、与学生学习脱节。

而课程实施大纲详细地描述相关课程的目的、任务、要求、进度安排、评分标准等。在教学团队建设过程中，要求团队教师必须撰写所上课程的教学实施大纲，在撰写过程中对课程整体进行一次再把握，对整个教学流程做到心中有数，对相关重难点能思虑透彻。为了学生在选课时可以用作参考和做上课准备，教师需要将电子课程实施大纲，上传到教学资料共享平台，与学生共享。在教学中严格按照课程实施大纲组织教学，每一轮授课结束以后，教师要进行教学反思，及时发现问题，不断修订更新，从而提高课程的教学水平。在组织教学过程中，团队教师要以学生为中心，充分发挥主观能动性引导学生主动学习，善于发现问题，敢于质疑，善于综合，正确思辨，勤于实践。

（三）大力培养青年教师

在教学方面，团队应大力加强对青年教师的培养，指定经验丰富、治学严谨的老教师作为青年教师的指导教师，对青年教师“传、帮、带”，实行一对一的指导，指导青年教师的课程教学和科研工作，着力夯实青年教师的理论基础，掌握教学艺术，提高教学水平。

教学团队把青年教师培养与管理纳入团队工作的议事日程，围绕学院青年教师培养计划，落实青年教师在教学方面的培养措施。让青年教师进实验室，协助指导课程实验、课程设计和毕业设计等实践工作，要求青年教师与学生一样完成实验和课程设计的全部实践内容，增加实践指导能力，为以后的工作做好准备。

要求青年教师听老教师全程授课，在经过集体备课、逐章试讲、严格评议后才能独立授课。对青年教师的授课情况定期旁听和评议，了解他们的课堂授课情况，对教学过程中存在的问题进行研讨，研究改进教学方法的途径，提出建议和意见。

在科研方面，教学团队要努力为青年教师创造更好的科研环境，在申报、争取各类科研课题时及时提供信息，并给予具体指导和帮助。组织有丰富科研经历的教授、副教授从各方面，如科研选题、项目申报和论文指导等，负责对青年教师的科研指导。

（四）坚持“工学一体化”，为培养复合型的应用型人才做贡献

电气工程及其自动化专业具有强弱电相结合、电工与电子技术相结合、系统工程与控制技术相结合的特点。电气工程及其自动化教学团队的建设，应遵循专业特点，根据地区国民经济和社会发展对电气工程高级人才的需求，坚持工程应用与理论教学一体化的理念，培养复合型的应用型人才。

培养复合型、应用型人才，必须加强与生产实践一线的结合，更加重视实验教学、生产实习等实践性教学环节。为此，在学校多项措施与政策的帮助下，教学团队教师应积极展开与企业的合作，加强实验教学与科研、工程应用相结合，积极联系企业共建校内实践基地。团队教师与企业工程师一起，根据企业生产的最新需求，设计和引进包括供电、测量、微机保护屏、无线温湿度监控系统等一系列实验装置，建设和完善校内电工实习和专业综合实验基地。学生可在这个实验平台上充分动手实践，模拟工业现场运行，选做自己感兴趣的实验。这种模式可以做到教学实验与工业现场的高度逼真，弥补生产现场不能进行运行操作和安装接线的缺陷，使学生达到解决教学实验问题如同处理工程问题一样的效果。

（五）加强教学团队科研和教改能力，促进教改和科研项目与教学的结合

充分利用自身的科研优势，依托硕士点、省重点实验室，积极申报教学、科研课题，撰写教学、科研论文，以科研促教学。围绕课程教学目标、教学内容、教学方法与手段、教学评价、教学环境等内容开展相关教学项目改革研究，促进教学研究成果转化。通过科研项目和成果进课堂、进教材、进实验室等，积极促进科研成果向教学的转化，结合本课程的教学工作，不断丰富教学内容，提高教学、科研水平。

以申报国家级、省级、院级教改项目为契机，围绕专业核心课程建设、课程实施大纲撰写及课改热点、难点问题，引导教师积极申报和承担各级教改科研课题、质量工程等科研项目，让教师边实践、边研究、边改进，以科研形式开展教学工作，促进教学质量及教学效率的提高。

（六）建立团队建设的制度和机制，保障团队建设的可持续发展

1.制订教师培养计划。根据教学和课程建设需要，为各位教师量体裁衣，制订教师培养计划。同时，将教师培养计划和激励措施联系起来，积极努力工作、表现突出的教师有机会获得去国内外培训的学习机会，在课堂教学竞赛中获奖的教师，将获得团队经费奖励等，有效调动团队教师参与专业建设及课程改革、努力提高自身各方面能力的积极性。

2.建立团队定期教学活动制度。为了加强团队教师间的教学经验交流，提高教学质量，教学团队应按照教学活动制度定期积极开展各项教学活动，要求团队教师积极参加。

3.建立团队教师集体备课制度。两位以上教师教授同一课程要求必须进行集体备课，由各备课组长负责。集体备课的形式多样，每门课程都应有集体备课教案，各授课教师根据各班级的实际情况修改成个人备课教案。

4.完善兼职教师管理规定，制度上确保兼职教师参与专业建设及课程改革工作的积极性和有效性。

三、结语

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0257-02

《电子线路设计自动化》是电子信息工程和自动化等电类专业开设的一门专业基础课，讲授Altium Designer软件的使用方法，本课程主要包含了原理图设计、印制电路板（PCB）设计、设计原理图时需加载的元件库绘制与设计PCB时需加载的元件封装库绘制，即仅涉及AD软件的PCB项目工程的设计制作部分。这门课程的实践性非常强，单纯依靠教师的讲授远不能达到让学生掌握这门工具性课程的目的，必须想办法提高学生兴趣，让学生能够主动多练习、多实践，在有限的时间内让学生更好的掌握软件使用方法。作者在十余年的教学过程中，经过不断的研究与探索，在课堂中经过多次教学改革，取得了一些成效，学生的学习主动性及动手操作能力得到提高，教学效果得到明显改善。本文结合作者《电子线路设计自动化》课程多年的教学经验，对该课程的教学改革进行了探讨。

一、教学方式研究

2002年开设本课程时，采用的教学方法是任课教师在多媒体教室上课，专任的实验教师在机房指导学生上机，课时分配上课堂授课学时较多，占■，上机学时较少，占■。上课时学生只能看任课教师操作，两次课堂学习后才能进行实际的上机练习，学生在上机操作中很容易遗忘课堂讲述的内容，而且当时学生中个人拥有计算机的并不多，除了上机课之外也不方便进行练习。上机时由专业实验教师进行指导，也不利于任课教师了解学生的学习进度，无法针对学生实际掌握情况调整后续课程的讲解。总体说来，这种教学方式，学生练习时间太少，软件使用不够熟练，教学效果并不理想。为增加学生练习时间，增强教师对学生的了解，本课程于2006年进行了第一次教学改革。本次改革将课时重新进行了分配，授课学时减少到■，上机学时增加到■，一次课堂教学后进行一次上机练习；同时，上机时由任课教师进行指导，方便任课教师了解学生的软件掌握程度。这种教学方式，增加了上机练习时间，任课教师对学生知识掌握程度有一定的了解，授课效果有所改善。但是学生课堂学习与上机练习仍然不同步，虽然增加了练习时间，但是上机时依然有些内容会被遗忘，所以，本课程的教学方式仍有很大的改善空间。本课程于2013年进行了“理实一体化”的教学改革，即理论与实践一体化的教学方法。采用小班化授课，以1个自然班（40人左右）为单位进行教学活动；本课程直接在新建的专用机房授课，不再区分授课学时和上机学时。在讲授过程中学生计算机受教师控制与教师计算机同步，学生无法操作计算机，从而提高学生的注意力，使其专心学习。一部分内容讲解之后，学生先操做一遍教师讲授的内容，再进行教师布置的新任务的练习，教师全程辅助指导。这种教学方式大大增加了学生的练习时间，也便于任课教师掌握学生的学习情况，同时对出现较集中的问题可以随时讲解演示。

二、教学内容研究

本课程主要讲授AD软件设计原理图与设计PCB板图的功能。学生在学习电路、模拟电子技术和数字电子技术等基础课程的过程中对原理图已经非常熟悉，学习起来相对容易一些。而电路板虽然在生活中常常用到，但因其都置于电子设备的内部，不易被看到，因此学生了解不多，学习起来相对困难一些。课程开设之初，任课教师仅仅是拿印制电路板厂家的成品PCB板到课堂上，让学生观察，然后结合电路板设计环境进行授课，学生在学习之后对PCB的结构仍然一知半解，不能完全掌握。之后教师将实验室做的基础PCB板带到课堂让学生观察、学习，使学生对电路板的基本组成有了进一步了解，但学生对于元件封装的型号、焊盘大小、铜膜线的线宽等细节问题仍然不够明白，缺乏实际操作经验。“理实一体化”改革之后，本课程的实践练习环节在原本仅进行上机练习的基础上增加了实物PCB板的制作与元件的焊接。一个具体的实物制作贯穿在整个课程的教学过程中，从设计原理图到设计PCB板图，再到实物PCB板的制作与元件的焊接，在整个学习过程中学生能更好的理解元件封装、焊盘、铜膜线在AD软件中与实物的对应关系，从而达到更好的掌握AD软件应用的目的。举例来说，选取心形流水彩灯电路让学生制作成品。这是一个有趣的小制作，设计制作完成之后LED灯循环点亮，非常漂亮。学生也可以将LED灯设计成其他形状，在LED位置变化的同时，可以更好的理解电路板的布局、布线规则。虽然本课程学时数有限，不能很好地掌握复杂电路的设计制作，但通过实际电路的制作，学生更好地理解了电路板上元件封装和焊盘等设计对象之间的关系，为今后在实际工作中设计制作复杂电路打下了坚实的基础。

三、教学技巧研究

《电子线路设计自动化》课程的操作性极强，学生要想熟练的掌握AD软件的应用，单纯靠教师的讲授是不行的，而且在有限的学时中教师也无法讲解全部的软件内容。因此，在课堂教学中教师更重要的任务是引导学生自主学习，以项目任务驱动学生兴趣，使软件的学习能有一个延续性。课程开设之初，由于所讲授的软件版本（Protel99se）较低且内容较少，因此课堂授课时间相对充足，授课内容比较详细，教师可以在授课过程中按照每个设计环境下的菜单及工具箱进行逐一讲解。学生虽然课堂上听的内容细致，但是听课学时多、上机学时少，到上机练习的时候具体操作方法反而记住的少、遗忘的多，因此操作中出现的问题也多，软件掌握情况较差。授课学时与上机学时调整后，教师仍然按照各设计环境下的菜单及工具箱逐一讲解，有些注意事项则留到学生进行上机练习时再做说明，同时亦根据学生的掌握程度差异进行不同的指导。上机课过后的授课学时中，教师再将上机时学生提问较多或出错较多的问题进行集中讲解，学生对软件操作过程加深了印象，取得了较好的学习效果。进行“理实一体化”改革之后，“教”“学”同步，教师将每节课按项目进行划分，每个项目的操作中包含不同的工具和设计对象，学生完成项目之后即掌握了这些工具的具体操作方法和设计对象的属性设置。每个项目包含的工具和设计对象不同，而各工具和设计对象之间是有共性的，比如各设计对象的属性设置，各个设计环境的参数设置等。项目教学的实施提高了学生的自学能力，使学生们可以举一反三，在将来遇到其他未曾使用过的工具和设计对象时，就可按照在课堂上的学习方法去学习新工具的使用。结束课堂练习后学生们再进行分组讨论，将自己的学习心得与大家分享，帮助同学们更快的掌握软件使用方法，也激发大家自主学习的兴趣。

四、考核方式改革

本课程实践性较强，而实践性强的课程在考核时采用单纯的笔试并不容易考察出学生的真实水平。课程开设之初，受机房设备等限制，只能采用笔试，笔试的考核仅反映了学生对软件的菜单、工具箱、设计对象的属性设置和PCB设计流程等的掌握程度，而不能反映学生在实际操作中可能出现的问题。但软件的使用，最重要的就是实际应用，因此这种考核方式成为了在教学条件限制下所采用的无奈之举。随着教学改革的逐步推进和机房设备的逐渐完善，课程考核采取笔试与上机考试相结合的方法。在机房进行考试，试卷上理论题占10%，上机操作设计PCB板所占比例为90%，此考核方式较大程度上反映了学生对软件实际应用的掌握程度。“理实一体化”改革之后，课程考核不再集中到期末一次进行，而是在课堂教学中增加两次考核，所有的考核全部采用上机考试模式，实行“2+2+6”考核模式。“2+2+6”考核模式的具体实施为：完成设计原理图的学习和设计PCB板的学习之后，分别进行一次考核，在最终成绩中各占20%，完成所有课程的学习之后再进行一次综合考试，占最终成绩的60%，最终成绩满分为100分。这种考核方式反映了学生对软件的掌握程度，并可以随时掌握学生的学习情况，也可以激励学生在学习整个课程的过程中刻苦努力，不会出现考试前集中突击的现象。

五、结论

《电子线路设计自动化》课程经过两次教学改革，尤其是实现“理实一体化”的教学模式后，激发了同学们的学习兴趣，创造了良好的学习氛围，取得了较好的学习效果。然而，Altium Designer软件是在不断更新的，随着软件的更新其内容会越来越多，而课堂学时毕竟有限，因此，如何在课堂上更好的让学生掌握软件应用，进而激起学生热爱电子设计制作的热情，从而自发去学习课堂上无法涉及的软件操作及电子设计制作的相关内容，是教学中要持续探索的。

参考文献：

[1]唐龙，陈静.Protel教学反思与改革[J].才智，2014，（5）.