基于EDA技术的课程整合教学研究

当前几乎所有高校的电子信息类专业均开设了电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理这几门课程，该类课程是电子信息类专业的核心课程，也是重要专业基础课程。学生对这几门课程相关知识的掌握程度在很大程度上体现了其专业素质水平，因此该类课程教学的重要性不言而喻。

EDA(Electronic design automation)技术是指电子设计自动化技术，其以计算机软件为平台，融合电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术进行电子系统的自动设计。EDA技术与相关技术的发展相辅相成，其主要包括电子系统的仿真、综合、实现三方面。可以说当前电子电路的设计已经离不开EDA技术，因此对于电子信息类专业学生来说，掌握良好的EDA技术已经成为必不可少的专业技能。因而，在电子信息类专业的教学实践中，基于EDA技术实现专业基础课程的整合教学的探索十分重要且必要。

课程整合教学的背景及目的

目前大部分高校均将EDA 技术作为电子信息类专业的一门专业选修课，而在教学计划上通常是将电路原理、数字电子技术、模拟电子技术作为先修的专业基础必修课，将EDA 技术、单片机技术等作为后续综合提升课程。而电子电路专业基础课程的教学模式通常采用理论教学和实践教学结合的方式。学生对于理论的学习在课后只能通过做课后习题的方式来补充，无法及时对理论进行验证和扩展。在实践教学中受限于实验硬件条件，往往采用验证性实验为主的方式，学生自主设计实验不足，从而导致学生无法将理论学习真正用到电子电路的设计中去，使得学生学习效果不理想，对专业基础知识的掌握和应用不到位。

EDA技术是一门实践性很强的课程，学生利用EDA软件可以不受实验硬件条件的限制，在计算机上学习电子电路的仿真设计、可编程器件的开发、PCB的设计及集成电路的设计等技术。然而先修基础理论课程的掌握不够，使得EDA课程教学中大部分学生没有足够的电子电路理论知识来支撑实践，无法解决实际的问题。

为了克服传统教学模式的缺点，充分利用EDA技术的优点，可以将EDA技术充分融合到电路原理、模拟电子技术、数字电子技术及单片机原理的课程教学中，探索课程整合教学，实现多元化教学模式。

课程整合教学的优势

基于EDA技术的课程整合教学相较于传统各门课程独立教学的模式具有以下明显优势：

EDA技术主要使用计算机作为设计平台，克服了实验室开放时间的限制和硬件条件不足及器件更新不及时的缺点，学生可以随时随地在自己计算机上利用EDA软件进行自主学习、自由探索、创新设计，学习成本低、效率高、效果好。

教师改变课堂授课、课后作业的传统教学模式，将EDA技术贯穿到教师的课堂理论教学中，可以实现教学模式多元化，有助于提高学生的学习兴趣，培养探索精神。

随着集成电路和计算机技术的发展，实验室器件及设备更新较慢，成本较高，而EDA技术的软件更新成本低，可以以较低的教学成本获得较好的教学效果。

课程整合教学的探索

为了更好地利用EDA技术实现课程的整合教学，当前各门课程的理论教学和实践教学的教学模式都需要做出调整，进行教学改革，将EDA技术贯穿到学生在课堂内和课堂外的学习中，将学生自主实践引入到培养计划的范畴之内。

培养计划的调整。为将EDA技术充分利用到各专业基础课程的教学中，可将原先第6学期开设的EDA技术课程调整到第三学期，以便在数字电子技术、模拟电子技术、单片机原理等课程开设时教师和学生可以充分利用EDA技术，为教学提供多元化模式。

理论教学模式的改革。电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理等专业基础课程的传统教学模式通常以学生课堂听教师授课、课后完成作业为主，教学内容也是以基础理论为主，对实际电子电路设计问题很少涉及，使得学生很难更深入地学习。为将EDA技术引入课堂，教师必须对教学内容做出调整，教学方式必须多元化。

以数字电子技术理论教学为例，首先教学内容应做出调整，在基础理论教学基础上增加电子电路系统设计和具体工程实例讲解。在教学方式上可利用EDA软件，对不易理解的知识点采用课堂上软件仿真的教学方式，将电子电路的仿真设计带进课堂，使学生能够形象、直观理解芯片的功能以及应用。且在EDA软件上对设计的修改方便快捷，仿真结果直观易懂，而且能让学生了解EDA开发的过程，加深学生对数字电子技术知识的认知度。此外，学生的课后作业也在以前单纯做题基础上增加电子电路仿真设计的课题，并将这种自主实践环节加入到课程考核中，激发学生课后拓展学习。EDA技术与数字电子技术课程的融合，提高了学生自主学习的积极性，激发了学生设计创造的兴趣，提高了学生的动手能力和创新能力，有利于取得更好的教学效果。

实践教学模式的改革。在传统实践教学中，由于受到实验室硬件条件的限制，实验内容多以演示型、验证型实验为主，缺少设计型特别是系统设计型实验，忽视了学生自主设计和创新能力的培养。将EDA技术引入实践教学中，可以在很大程度上弥补硬件不足及更新缓慢的缺陷，使得专业基础课程的实践教学不再局限于试验箱、实验室。实践教学内容可在基础实验基础上，增加更多的设计型实验和自主创新设计课题，学生可以在自己的计算机上利用EDA技术进行系统的仿真设计与验证，对设计过程中产生的疑问和难点可以在课堂上与教师讨论寻找解决方案，这样将实践教学延展到课堂外，使得课堂内的实践教学效率大大提高，学生也可以根据自身情况拓展不同深度的学习。

以单片机原理实践教学为例。单片机原理课程内容相对抽象，属于实践性较强的课程，因此实践教学的质量非常重要。然而在传统的单片机原理实验课堂上，常常受到实验课时间和实验箱硬件条件的限制，实验内容通常以基础实验为主，主要让学生实践单片机的基础应用。而自主设计的系统型实验很少，教学效果不太理想。然而把Proteus仿真软件加入到实验教学中后，对于如并口、定时器之类的基础实验，学生可以先在仿真软件中进行系统仿真，可以直接观察结果，修改电路也非常方便。仿真无误再在实验箱上连接电路调试，大大提高了实验效率。此外，在仿真软件上可以完成功能更强大的综合性系统，可鼓励学生自主设计，激发学生创新精神。EDA技术的融入使得教学效率和教学效果均取得了较大改善。

形成培养学生实践创新能力的机制。在课程整合教学的基础上，建立创新设计实验室，结合各种电子设计类的比赛和市场的需求，鼓励学生积极参加电子设计类竞赛，将理论知识与硬件、软件设计更有效地进行结合，让学生自主完成从方案设计、软件仿真编程到硬件电路的制作与调试，整个过程由学生自主完成，教师仅提供技术指导。鼓励学生关注前沿专业技术和市场需求，开展创新设计项目，让学生真正体验到从理论知识到实践成果的转化，更好地提高学生解决工程能力和创新能力的培养，完善学生知识体系的构建，培养具有探索精神、创新能力和实践经验的专业人才。

课程整合教学的成效

近年我校在电路原理、数字电子技术、模拟电子技术、单片机原理等课程教学中相继实践了基于EDA技术的课程整合教学，各方面均取得了良好的成效。

基于EDA技术的课程整合教学改革，促成了课程教学模式的多元化，促进了学生课内学习与课外巩固拓展的融合，使学生真正成为教学活动的主体，教学效率和教学效果明显提高。

将EDA技术融入到专业基础课程教学中，有利于培养学生的自主学习能力、创新能力和综合专业素质，促进优秀人才和优秀成果的出现，为在我校近年在省级、国家级各类大学生科技创新大赛中取得优异成绩奠定了良好的基础。

有利于培养具有探索精神、创新能力和实践经验的专业人才，使得学生具有较好的工程意识、具有团队协作能力、善于发现问题解决问题，使得毕业生在激烈的职场竞争中具有更大优势，近年毕业生的就业率逐步提高。