【摘 要】隨著我校教學(xué)綜合改革的推進(jìn)，為了給為社會(huì)培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，本文探討了基于EDA技術(shù)在電子信息類專業(yè)進(jìn)行理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的改革方案，最后結(jié)合我校實(shí)際情況搭建創(chuàng)新能力培養(yǎng)教學(xué)平臺(tái)，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】EDA；電子信息類；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力；教學(xué)平臺(tái)

現(xiàn)代高等教育需要面向社會(huì)，為社會(huì)培養(yǎng)出具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。目前電子技術(shù)已進(jìn)入大規(guī)模集成電路時(shí)代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展， EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)在電子信息類專業(yè)教學(xué)中勢(shì)必發(fā)揮更加重要的作用。如何利用EDA 工具提升電子信息類學(xué)生專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才、積極穩(wěn)妥地開展教學(xué)綜合改革的探索與實(shí)踐是一件值得深入探究的課題。

1 借助EDA技術(shù)豐富理論教學(xué)

電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)與線性系統(tǒng)、高頻電子線路、單片機(jī)原理及應(yīng)用等是電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)課程，傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法要畫出許多復(fù)雜的電路圖及公式推導(dǎo)，許多學(xué)生都反映教學(xué)內(nèi)容抽象難懂，難以理解所求解題目與實(shí)際問(wèn)題間的相互關(guān)系。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，功能強(qiáng)大的EDA技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，我們將它引入到理論教學(xué)中，將極大的豐富理論教學(xué)方式。在電子信息類專業(yè)理論教學(xué)中采用多媒體技術(shù)，利用EDA軟件創(chuàng)建電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、進(jìn)行電路的功能仿真演示，開展直觀的、互動(dòng)的啟發(fā)式教學(xué)，能大大提高教學(xué)效率與教學(xué)效果。

EDA技術(shù)所涉及的范圍有電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真和系統(tǒng)分析三個(gè)方面。目前IC領(lǐng)域經(jīng)常使用的EDA軟件有：Multisim、Protel、QuartusII、Proteus等。一般的EDA工具都能提供龐大的元件庫(kù)，虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，完全能滿足電子信息類專業(yè)理論教學(xué)的需求。

表1 電子信息類專業(yè)主要專業(yè)課程對(duì)應(yīng)的EDA工具

教師可以在課堂上先講授基本的理論與方法，然后借助各種EDA平臺(tái)演示晦澀難懂的電路定理與各種復(fù)雜的電路圖分析，同時(shí)教授學(xué)生這些EDA軟件的使用方法，讓學(xué)生在課后在自己的計(jì)算機(jī)上也能反復(fù)驗(yàn)證，加深對(duì)知識(shí)的理解運(yùn)用，并學(xué)習(xí)到一些常用EDA工具的使用方法。

借助EDA工具，在理論教學(xué)中推行討論式、啟發(fā)式、案例式教學(xué)方法，采取課堂討論、專題研討、案例分析等多種形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。適應(yīng)時(shí)代要求，加強(qiáng)現(xiàn)代化教學(xué)方法和手段，采用多媒體和EDA技術(shù)輔助電子信息類專業(yè)理論教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，打造立體的教學(xué)新模式。

2 建立基于EDA的實(shí)踐教學(xué)體系

目前，電子信息類專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)是以課程為單元，實(shí)踐內(nèi)容主要是為本門課程服務(wù)的，從而忽略了各門專業(yè)課程之間的銜接。通過(guò)分析電子信息類專業(yè)的課程設(shè)置可以發(fā)現(xiàn)，EDA 技術(shù)與多門專業(yè)課程之間存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，借助EDA 工具完全可以把各門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)，整合成統(tǒng)一的實(shí)踐教學(xué)體系。我們可以適當(dāng)調(diào)整電子信息類專業(yè)課程群內(nèi)容，整合專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)并進(jìn)行合理的梯度設(shè)置。

我們可以運(yùn)用 Multisim、Quartus II、Proteus 等最新的EDA軟件搭建電子信息類課程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，整合《電路分析》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《高頻電子線路》、《EDA技術(shù)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》等專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)，與此同時(shí)再配合一些相關(guān)硬件制作訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，形成一套完整全面的實(shí)踐教學(xué)體系。

構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系時(shí)要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，考慮學(xué)生由低到高不同的學(xué)習(xí)階段。對(duì)低年級(jí)學(xué)生主要通過(guò)課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)其基礎(chǔ)技能；一旦學(xué)生掌握了基礎(chǔ)技能，就要充分重視其系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，這要通過(guò)課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)；而獨(dú)立工作能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)主要通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)、參與工程實(shí)際項(xiàng)目等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排和實(shí)驗(yàn)手段的選擇上，應(yīng)盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并借助現(xiàn)代 EDA 技術(shù)，整合各門專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，將實(shí)踐教學(xué)按學(xué)分制獨(dú)立設(shè)課。將實(shí)踐環(huán)節(jié)分成必修、選修兩類，把專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)置為必修，把根據(jù)不同專業(yè)方向的綜合實(shí)驗(yàn)、根據(jù)項(xiàng)目為依托的應(yīng)用型實(shí)踐設(shè)為選修，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。

在高年級(jí)階段的實(shí)踐環(huán)節(jié)中引入項(xiàng)目教學(xué)法，根據(jù)不同的專業(yè)方向，讓學(xué)生分組加入導(dǎo)師的實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目中來(lái)，例如，在智能控制系統(tǒng)方向我們可以開設(shè)智能小車控制系統(tǒng)作為實(shí)踐內(nèi)容。學(xué)生借助EDA工具，先進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)，通過(guò) Multisim 軟件對(duì)原理圖進(jìn)行仿真分析，參數(shù)驗(yàn)證以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；再利用Protel 軟件進(jìn)行 PCB 板設(shè)計(jì)制作，然后完成電路的焊接與硬件調(diào)試；再借助 Proteus 軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真，最后完成軟硬件聯(lián)合調(diào)試。通過(guò)這樣一系列的設(shè)計(jì)、仿真、制作和調(diào)試，學(xué)生掌握了電子系統(tǒng)制作的全過(guò)程，提高了學(xué)生工程實(shí)踐能力，增加了學(xué)生動(dòng)手的樂(lè)趣，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的研發(fā)能力及團(tuán)隊(duì)精神。

3 結(jié)合我校實(shí)際建立創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)

3.1 整合資源建立開放實(shí)驗(yàn)室

我院擁有湖北省電工電子示范中心，可以整合已經(jīng)建立的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，軟件實(shí)驗(yàn)室，充分利用已有的實(shí)驗(yàn)條件，創(chuàng)建全新的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。目前3個(gè)實(shí)驗(yàn)室共配備了最新的PC機(jī) 200 臺(tái)、專用服務(wù)器1臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1部、教師控制臺(tái)3臺(tái)，完全能滿足一個(gè)年級(jí)一次上機(jī)的需求。為了充分利用校園網(wǎng)絡(luò)資源，200 臺(tái) EDA 用機(jī)通過(guò)一臺(tái)服務(wù)器管理構(gòu)成一個(gè) 100M的實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)，并通過(guò)校園網(wǎng)與 INTERNET 連接。根據(jù)當(dāng)前IC技術(shù)的發(fā)展，目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)配備了最新版本的 Protel、Pspice、Multisim、Quartus II、Matlab、Proteus 等EDA軟件。成立開放式實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供課外實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所和條件。借助開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生掌握從原理圖到電路仿真再到制作PCB 板，最后完成電子產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程；也讓學(xué)生學(xué)習(xí)在 FPGA 開發(fā)板完成從 HDL 語(yǔ)言輸入到時(shí)序仿真、適配芯片、編程下載、測(cè)試硬件的現(xiàn)代EDA電子工業(yè)設(shè)計(jì)流程。實(shí)踐教學(xué)應(yīng)采取以學(xué)生自己動(dòng)手、自擬題目、自設(shè)實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)教師引導(dǎo)方向、創(chuàng)造條件為輔的啟發(fā)式教學(xué)模式，并將現(xiàn)代教學(xué)方法與手段，如多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)交互教學(xué)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。

3.2 搭建基于EDA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)交互平臺(tái)

電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)課程大都需要大量課時(shí)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐來(lái)配合課程的教學(xué)，才能收到好的教學(xué)效果。傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)儀器設(shè)備和元器件的依賴程度很高，實(shí)踐教學(xué)成本高、效率低。我們將搭建基于EDA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)交互平臺(tái)，建立（下轉(zhuǎn)第300頁(yè)）（上接第187頁(yè)）以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，基于網(wǎng)絡(luò)的開放型教學(xué)方式，應(yīng)用到學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中去。這個(gè)實(shí)驗(yàn)交互平臺(tái)采用EDA技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)生可以通過(guò)校園網(wǎng)以登陸方式進(jìn)入到虛擬實(shí)驗(yàn)交互平臺(tái)服務(wù)器上調(diào)用 EDA工具完成相應(yīng)課程實(shí)驗(yàn)。在上實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生可以先根據(jù)要求做仿真實(shí)驗(yàn)，反復(fù)驗(yàn)證通過(guò)后，再到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)物實(shí)驗(yàn)。這樣，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候會(huì)更有針對(duì)性，更容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。另外借助平臺(tái)還可以讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)和開發(fā)新的電子系統(tǒng)， 這樣不僅可以節(jié)約學(xué)校的硬件投資成本，還可以讓學(xué)生在寢室、圖書館也能隨時(shí)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。

3.3 提高教師工程實(shí)踐能力

要培養(yǎng)工程型的學(xué)生就必須有工程型的教師，我院積極組織教師培訓(xùn)交流，定期請(qǐng)企業(yè)中有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的工程師到學(xué)校給老師進(jìn)行工程培訓(xùn)；同時(shí)要求每名青年教師教師到企業(yè)頂崗實(shí)踐1年，以實(shí)際工程項(xiàng)目引領(lǐng)教師實(shí)踐能力的提高。而且我們也積極努力，引進(jìn)具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工程師到開放實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任專職實(shí)驗(yàn)導(dǎo)師，專門指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)；與對(duì)口企業(yè)深度交流，讓四年級(jí)的學(xué)生去企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，極大的提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，取得了良好的效果。

3.4 總結(jié)

利用EDA技術(shù)提升電子信息類課程教學(xué)質(zhì)量，是一個(gè)涉及辦學(xué)規(guī)模、效益和質(zhì)量的綜合性研究課題。我校正大力推行教學(xué)綜合改革，以培養(yǎng)社會(huì)需要的具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，基于EDA的電子信息類專業(yè)教學(xué)綜合改革的探索與實(shí)踐必將為我校教學(xué)綜合改革提供良好的啟示和示范作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]潘松，黃繼業(yè).EDA技術(shù)實(shí)用教程[M].4版.北京：科學(xué)出版社，2012：10-12.

[2]郭旻.EDA原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].科技資訊，2013（11）：13-15.

[3]閆璞，胡亞維.以EDA為基礎(chǔ)的培養(yǎng)電子信息類的創(chuàng)新人才相關(guān)體系的構(gòu)建[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（6）：25-25.

[4]沈劍敏，陳強(qiáng)，管利萍.培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的探索與思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009（10）：33-35.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]