張麗萍 潘行心

[摘要]為實踐工學結合職業(yè)教育模式,應用EDA技術對數(shù)字電子技術課程進行教學改革,對教學質量有很大提高,并激發(fā)學生學習興趣。結合實際應用總結使用EDA輔助教學與傳統(tǒng)課堂教學方式相比的優(yōu)點,可以很好地實現(xiàn)理論教學與實踐教學的溝通與聯(lián)系,豐富教學內容,教學效果良好。

[關鍵詞]EDA數(shù)字電子技術教學改革

中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210189-01

高職、高專教育的培養(yǎng)目標是適應經濟社會發(fā)展需要的第一線的技術型、應用型人才,這種技術型、應用型人才應具有基礎理論知識適度、技術應用能力強、知識面較寬、素質高等特點。在高職高專電子、電氣、計算機及相關專業(yè)所開設的課程中數(shù)字電子技術又是一門重要的專業(yè)基礎課程,是一門直接面向應用技術、實踐性很強的課程。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中,數(shù)字化和集成化成為發(fā)展的必然趨勢,電子設計自動化(EDA)技術已經逐漸成為電子系統(tǒng)設計的主要方向和潮流,傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設計方法已經逐漸被淘汰,作為電子工程師和系統(tǒng)設計人員學習、掌握相關知識和技術已勢在必行。EDA就是利用計算機設計電子電路和系統(tǒng)的軟件工具,極大地提高了電路設計的效率和可靠性,減輕了設計者的勞動強度。

一、數(shù)字電子技術教學中引入EDA技術的研究

“工學結合”作為現(xiàn)代職業(yè)教育的重要特征已被大家所認識,數(shù)字電子技術的教學也多采用啟發(fā)式、討論式的教學方法,使學生成為課堂活動的中心和主體,而教師作為課堂教學的主導作用是:引導學生積極參與,主動接受本課程的知識。相應的EDA技術授課方式的引用即打破原有的教學模式,在多媒體教室,應用現(xiàn)代化的教學儀器,使用電子電路自動化設計軟件,給學生創(chuàng)造模擬實驗室的環(huán)境,使學生仿佛邊上理論課程,邊做實驗。學生由被動的接受知識轉變?yōu)楹献鲗W習、主動探索,課堂效率大大提高。

我們多采用的EDA軟件是數(shù)字電路仿真系統(tǒng)共享版2006SE和MAX+PlusII

軟件軟件設計工具。數(shù)字電路仿真系統(tǒng)軟件提供了邏輯層次的數(shù)字電路實驗環(huán)境,為用戶提供了各種門器件、編碼器、譯碼器、加法器、各種觸發(fā)器、組合邏輯器件、時序邏輯器件、脈沖信號源、發(fā)光二極管、數(shù)碼管等數(shù)字電路常用器件,用戶可以用這些器件自由的搭建各種數(shù)字電路,另外軟件提供的“真值表”和“時序圖”工具可以讓用戶方便的進行數(shù)字電路分析。MAX+PlusⅡ是Altera公司在Windows環(huán)境下開發(fā)的可編程邏輯器件設計軟件平臺,該設計平臺將數(shù)字電路設計集成在一個環(huán)境內,支持Altera

公司的各種可編程器件,允許包括圖形設計輸入、文本編輯輸入、波形輸入方式以及混合輸入方式輸入邏輯設計文件,經過系統(tǒng)編輯器的編譯、綜合等操作,它可對設計進行功能模擬,對數(shù)字電路的設計實現(xiàn)同步模擬分析、延時分析、器件裝配等。這些軟件可通過網(wǎng)站免費下載。

二、EDA在數(shù)字電路設計中的應用

(一)EDA的模擬仿真功能。數(shù)字電子技術是一門實踐形非常強的課程,需要理論和實驗共同配合完成教學。采用面包板和導線搭接或在簡單的實驗箱上進行調試的傳統(tǒng)方法,故障較多,對于較為復雜的實驗,很多學生在上課時間內難以成功完成內容,使得很多學生對電路有種挫敗和厭煩感,許多實驗做完后并沒有達到預期的目的。通過使用EDA,實驗課的內容就能在計算機中同時獨立進行,讓抽象的問題具體化、真實化,從而便于理解,學生能利用EDA方便地自行設計邏輯電路,不需擔心器件儀器被損壞。其次EDA技術的仿真功能,能及時發(fā)現(xiàn)并解決計中的問題。再次可以隨意改變電路參數(shù),觀察其對電路的影響。這樣,不僅提高了學生的實驗興趣和實驗效果,而且不受實際儀器設備的限制就可以完成實驗,訓練學生分析、判斷、設計和調試的能力。例如,數(shù)字電路中典型的計數(shù)電路,芯片引腳功能及連線的講解比較復雜,學生很難理解,利用數(shù)字電路仿真系統(tǒng),在軟件中建立一個計數(shù)電路,通過仿真可以直觀的看到各引腳接法及對應動態(tài)輸出結果。這樣不僅加強了學生的理解,而且還使學生們初步掌握了集成片的引腳連線。通過這樣的學習,學生普遍反映效果很好。

(二)EDA的編譯仿真功能。在數(shù)字電子技術課程的學習中,電路設計占有很大的比重,這是學生的弱勢,設計電路一旦出錯更讓其無從下手,Max+PlusII提供了強大的故障排除功能,在編譯源文件的過程中,若源文件有錯誤,Max+PlusII軟件可以自動指出錯誤類型和錯誤所在的位置,依據(jù)最優(yōu)化目標提供建議修改的參數(shù),使電路設計更加完美和實用。當設計文件通過保存、編譯,確認正確無誤后就可以進行邏輯功能仿真,在波形編輯器中將輸入波形編輯完畢后,通過仿真可以清楚地觀察信號的時序關系,檢驗設計的邏輯關系是否準確。

三、采用EDA輔助教學的好處

經過我們的實踐證明,用EDA輔助教學可以很好地實現(xiàn)理論教學與實踐教學的溝通與聯(lián)系,有很多優(yōu)點,具體體現(xiàn)在:1. 對于教學水平的提高十分有益,有些難以理解的內容采用EDA教學后更容易講解,利用模擬實驗和仿真結果說明問題,學生也反應更容易接受;2. 實驗項目增加,效率提高,通過EDA提供的虛擬實驗平臺,讓學生了解邏輯電路原理與設計,并掌握正確的測量方法和熟練使用儀器設備的技能,為真實的硬件實驗電路打下了很好的基礎,到實際實驗室實驗的效率和效果有很大提高;3. 學生的獨立自主思維和創(chuàng)新能力得到提高,計算機仿真使得設計效率大大提高,學生在設計時可以不受原器件的約束,給學生提供了極大的創(chuàng)造空間,激發(fā)和培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維、獨自解決問題的能力,同時也是對現(xiàn)代企業(yè)的適應能力、研究開發(fā)能力的培養(yǎng)。

四、結束語

將EDA技術應用于數(shù)字電子技術教學中,使理論教學、實踐教學相互融合,這需要編寫相應教材、合理設計實踐作業(yè)及新的考試內容,不僅增加了教師的備課量,同時也對教師的教學水平提出了更高的要求,加強應用技能的培養(yǎng)和使用現(xiàn)代設計方法,引入現(xiàn)代化的教學手段,增加反映最新電子技術發(fā)展的教學內容,讓學生將理論應用于實踐,鍛煉動手能力的同時,掌握電子設計自動化這一新技術。

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作者簡介:

張麗萍(1980-),女,漢族,上海人,碩士,臺州職業(yè)技術學院講師,從事電子技術方面教學、科研工作。