馮玲

結(jié)合EDA技術(shù)的優(yōu)點，將EDA技術(shù)融合到電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)及單片機(jī)原理的課程教學(xué)中，探索課程整合教學(xué)，實現(xiàn)多元化教學(xué)模式，有利于克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和綜合專業(yè)素質(zhì)。

當(dāng)前幾乎所有高校的電子信息類專業(yè)均開設(shè)了電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理這幾門課程，該類課程是電子信息類專業(yè)的核心課程，也是重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。學(xué)生對這幾門課程相關(guān)知識的掌握程度在很大程度上體現(xiàn)了其專業(yè)素質(zhì)水平，因此該類課程教學(xué)的重要性不言而喻。

EDA（Electronic design automation）技術(shù)是指電子設(shè)計自動化技術(shù)，其以計算機(jī)軟件為平臺，融合電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的自動設(shè)計。EDA技術(shù)與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展相輔相成，其主要包括電子系統(tǒng)的仿真、綜合、實現(xiàn)三方面?？梢哉f當(dāng)前電子電路的設(shè)計已經(jīng)離不開EDA技術(shù)，因此對于電子信息類專業(yè)學(xué)生來說，掌握良好的EDA技術(shù)已經(jīng)成為必不可少的專業(yè)技能。因而，在電子信息類專業(yè)的教學(xué)實踐中，基于EDA技術(shù)實現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課程的整合教學(xué)的探索十分重要且必要。

• 課程整合教學(xué)的背景及目的

目前大部分高校均將EDA 技術(shù)作為電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)選修課，而在教學(xué)計劃上通常是將電路原理、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)作為先修的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，將EDA 技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等作為后續(xù)綜合提升課程。而電子電路專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式通常采用理論教學(xué)和實踐教學(xué)結(jié)合的方式。學(xué)生對于理論的學(xué)習(xí)在課后只能通過做課后習(xí)題的方式來補(bǔ)充，無法及時對理論進(jìn)行驗證和擴(kuò)展。在實踐教學(xué)中受限于實驗硬件條件，往往采用驗證性實驗為主的方式，學(xué)生自主設(shè)計實驗不足，從而導(dǎo)致學(xué)生無法將理論學(xué)習(xí)真正用到電子電路的設(shè)計中去，使得學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想，對專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用不到位。

EDA技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生利用EDA軟件可以不受實驗硬件條件的限制，在計算機(jī)上學(xué)習(xí)電子電路的仿真設(shè)計、可編程器件的開發(fā)、PCB的設(shè)計及集成電路的設(shè)計等技術(shù)。然而先修基礎(chǔ)理論課程的掌握不夠，使得EDA課程教學(xué)中大部分學(xué)生沒有足夠的電子電路理論知識來支撐實踐，無法解決實際的問題。

為了克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點，充分利用EDA技術(shù)的優(yōu)點，可以將EDA技術(shù)充分融合到電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)及單片機(jī)原理的課程教學(xué)中，探索課程整合教學(xué)，實現(xiàn)多元化教學(xué)模式。

• 課程整合教學(xué)的優(yōu)勢

基于EDA技術(shù)的課程整合教學(xué)相較于傳統(tǒng)各門課程獨立教學(xué)的模式具有以下明顯優(yōu)勢：

EDA技術(shù)主要使用計算機(jī)作為設(shè)計平臺，克服了實驗室開放時間的限制和硬件條件不足及器件更新不及時的缺點，學(xué)生可以隨時隨地在自己計算機(jī)上利用EDA軟件進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、自由探索、創(chuàng)新設(shè)計，學(xué)習(xí)成本低、效率高、效果好。

教師改變課堂授課、課后作業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，將EDA技術(shù)貫穿到教師的課堂理論教學(xué)中，可以實現(xiàn)教學(xué)模式多元化，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)探索精神。

隨著集成電路和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，實驗室器件及設(shè)備更新較慢，成本較高，而EDA技術(shù)的軟件更新成本低，可以以較低的教學(xué)成本獲得較好的教學(xué)效果。

• 課程整合教學(xué)的探索

為了更好地利用EDA技術(shù)實現(xiàn)課程的整合教學(xué)，當(dāng)前各門課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)的教學(xué)模式都需要做出調(diào)整，進(jìn)行教學(xué)改革，將EDA技術(shù)貫穿到學(xué)生在課堂內(nèi)和課堂外的學(xué)習(xí)中，將學(xué)生自主實踐引入到培養(yǎng)計劃的范疇之內(nèi)。

培養(yǎng)計劃的調(diào)整。為將EDA技術(shù)充分利用到各專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，可將原先第6學(xué)期開設(shè)的EDA技術(shù)課程調(diào)整到第三學(xué)期，以便在數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)原理等課程開設(shè)時教師和學(xué)生可以充分利用EDA技術(shù)，為教學(xué)提供多元化模式。

理論教學(xué)模式的改革。電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理等專業(yè)基礎(chǔ)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式通常以學(xué)生課堂聽教師授課、課后完成作業(yè)為主，教學(xué)內(nèi)容也是以基礎(chǔ)理論為主，對實際電子電路設(shè)計問題很少涉及，使得學(xué)生很難更深入地學(xué)習(xí)。為將EDA技術(shù)引入課堂，教師必須對教學(xué)內(nèi)容做出調(diào)整，教學(xué)方式必須多元化。

以數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)為例，首先教學(xué)內(nèi)容應(yīng)做出調(diào)整，在基礎(chǔ)理論教學(xué)基礎(chǔ)上增加電子電路系統(tǒng)設(shè)計和具體工程實例講解。在教學(xué)方式上可利用EDA軟件，對不易理解的知識點采用課堂上軟件仿真的教學(xué)方式，將電子電路的仿真設(shè)計帶進(jìn)課堂，使學(xué)生能夠形象、直觀理解芯片的功能以及應(yīng)用。且在EDA軟件上對設(shè)計的修改方便快捷，仿真結(jié)果直觀易懂，而且能讓學(xué)生了解EDA開發(fā)的過程，加深學(xué)生對數(shù)字電子技術(shù)知識的認(rèn)知度。此外，學(xué)生的課后作業(yè)也在以前單純做題基礎(chǔ)上增加電子電路仿真設(shè)計的課題，并將這種自主實踐環(huán)節(jié)加入到課程考核中，激發(fā)學(xué)生課后拓展學(xué)習(xí)。EDA技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)課程的融合，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)生設(shè)計創(chuàng)造的興趣，提高了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，有利于取得更好的教學(xué)效果。

實踐教學(xué)模式的改革。在傳統(tǒng)實踐教學(xué)中，由于受到實驗室硬件條件的限制，實驗內(nèi)容多以演示型、驗證型實驗為主，缺少設(shè)計型特別是系統(tǒng)設(shè)計型實驗，忽視了學(xué)生自主設(shè)計和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。將EDA技術(shù)引入實踐教學(xué)中，可以在很大程度上彌補(bǔ)硬件不足及更新緩慢的缺陷，使得專業(yè)基礎(chǔ)課程的實踐教學(xué)不再局限于試驗箱、實驗室。實踐教學(xué)內(nèi)容可在基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)上，增加更多的設(shè)計型實驗和自主創(chuàng)新設(shè)計課題，學(xué)生可以在自己的計算機(jī)上利用EDA技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的仿真設(shè)計與驗證，對設(shè)計過程中產(chǎn)生的疑問和難點可以在課堂上與教師討論尋找解決方案，這樣將實踐教學(xué)延展到課堂外，使得課堂內(nèi)的實踐教學(xué)效率大大提高，學(xué)生也可以根據(jù)自身情況拓展不同深度的學(xué)習(xí)。

以單片機(jī)原理實踐教學(xué)為例。單片機(jī)原理課程內(nèi)容相對抽象，屬于實踐性較強(qiáng)的課程，因此實踐教學(xué)的質(zhì)量非常重要。然而在傳統(tǒng)的單片機(jī)原理實驗課堂上，常常受到實驗課時間和實驗箱硬件條件的限制，實驗內(nèi)容通常以基礎(chǔ)實驗為主，主要讓學(xué)生實踐單片機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)用。而自主設(shè)計的系統(tǒng)型實驗很少，教學(xué)效果不太理想。然而把Proteus仿真軟件加入到實驗教學(xué)中后，對于如并口、定時器之類的基礎(chǔ)實驗，學(xué)生可以先在仿真軟件中進(jìn)行系統(tǒng)仿真，可以直接觀察結(jié)果，修改電路也非常方便。仿真無誤再在實驗箱上連接電路調(diào)試，大大提高了實驗效率。此外，在仿真軟件上可以完成功能更強(qiáng)大的綜合性系統(tǒng)，可鼓勵學(xué)生自主設(shè)計，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神。EDA技術(shù)的融入使得教學(xué)效率和教學(xué)效果均取得了較大改善。

形成培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的機(jī)制。在課程整合教學(xué)的基礎(chǔ)上，建立創(chuàng)新設(shè)計實驗室，結(jié)合各種電子設(shè)計類的比賽和市場的需求，鼓勵學(xué)生積極參加電子設(shè)計類競賽，將理論知識與硬件、軟件設(shè)計更有效地進(jìn)行結(jié)合，讓學(xué)生自主完成從方案設(shè)計、軟件仿真編程到硬件電路的制作與調(diào)試，整個過程由學(xué)生自主完成，教師僅提供技術(shù)指導(dǎo)。鼓勵學(xué)生關(guān)注前沿專業(yè)技術(shù)和市場需求，開展創(chuàng)新設(shè)計項目，讓學(xué)生真正體驗到從理論知識到實踐成果的轉(zhuǎn)化，更好地提高學(xué)生解決工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，完善學(xué)生知識體系的構(gòu)建，培養(yǎng)具有探索精神、創(chuàng)新能力和實踐經(jīng)驗的專業(yè)人才。

• 課程整合教學(xué)的成效

近年我校在電路原理、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)原理等課程教學(xué)中相繼實踐了基于EDA技術(shù)的課程整合教學(xué)，各方面均取得了良好的成效。

基于EDA技術(shù)的課程整合教學(xué)改革，促成了課程教學(xué)模式的多元化，促進(jìn)了學(xué)生課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外鞏固拓展的融合，使學(xué)生真正成為教學(xué)活動的主體，教學(xué)效率和教學(xué)效果明顯提高。

將EDA技術(shù)融入到專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和綜合專業(yè)素質(zhì)，促進(jìn)優(yōu)秀人才和優(yōu)秀成果的出現(xiàn)，為在我校近年在省級、國家級各類大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽中取得優(yōu)異成績奠定了良好的基礎(chǔ)。

有利于培養(yǎng)具有探索精神、創(chuàng)新能力和實踐經(jīng)驗的專業(yè)人才，使得學(xué)生具有較好的工程意識、具有團(tuán)隊協(xié)作能力、善于發(fā)現(xiàn)問題解決問題，使得畢業(yè)生在激烈的職場競爭中具有更大優(yōu)勢，近年畢業(yè)生的就業(yè)率逐步提高。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院）