电子设计自动化大全11篇

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电子设计自动化技术（简称EDA技术）是现代电子设计领域的一门新技术，它以计算机软件为工作平台，融合微电子、计算机、现代电子理论等学科和技术，培养学生的电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法，提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能。苏州经贸职业技术学院自2004年开始，把“计算机辅助电子设计和分析、仿真（PROTEL、EWB、EDA）等软件的熟练使用”纳入学生培养的核心技能之一，为本地区电子设计行业的生产、服务和管理一线培养了一批从事电路绘图与PCB（PrintedCircuitBoard，印制电路板）制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用与设计人员等高技能人才。电子设计自动化高技能人才培养是面向电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法，提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能，为电子设计行业的生产、服务和管理一线培养电子电路绘图与PCB设计及制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用、技术革新与设计人员等。

2培养的内容

以“工作过程系统化”理论为指导，以促进学生职业生涯发展为目标，以“工作过程导向”理念来开发构建培养电子设计自动化高技能人才的课程体系。即以职业分析为基础，到相关企业的工作岗位调研岗位职责，分析职业岗位的工作过程，归纳汇总技能培养的典型工作任务；把行动领域的典型工作任务引领到学习领域的课程，构建实施典型工作任务的课程体系；遵循学生认知学习、职业成长两方面规律，对学习情境进行设计，形成特色课程。依据培养的目标，走访苏州市工业园区、高新区内飞利浦、诺基亚、华硕、三星等著名企业，基本明确电子设计自动化工作岗位的职责。在此基础上，重构电子设计自动化高素质技能型人才的工作结构和知识结构，归纳汇总出十大典型工作任务：电子电路原理图设计绘制，电子电路PCB设计绘制，电子电路PCB制作，CPLD开发工具的使用，CPLD的组合逻辑电路设计，CPLD的时序逻辑电路设计，CPLD的图形输入法设计，CPLD设计的VHDL语言实现，CPLD设计的仿真、下载和调试，综合CPLD应用的设计实现。根据归纳汇总出的典型工作任务，以基本电路、元件为基础，到电子CAD技术（Protel电子电路原理图与PCB设计）起步，再到电子电路的仿真设计、PLD（ProgrammableLogicDevice，可编程逻辑器件）的设计与应用，最后是EDA综合应用及开发技术的由简单到复杂、由易到难、由硬件到软件、从实物验证到数字仿真的课程内容体系，形成电子设计自动化高素质技能型人才培养计划和方案。

3培养实践

3.1以课程建设为载体，实现教学过程特色化，教学建设精品化

课程的教学实施以学生为中心，把教学内容以真实工作任务或社会产品为载体，综合采取讨论式、开放式、探究式、实践式等教学方法，融“教、学、做”为一体。充分利用电子设计软件平台和多媒体现代化教学手段，构建基于网络的电子设计、仿真、验证等教学环境，增强教学效果。通过4年的建设，课程链中的课程已建成1门省级精品课程（含实训），1门院级精品课程，1门课程的教材分别获省级、院级精品教材建设立项，并于2009年12月正式出版使用。

3.2课程教学案例化，实训内容产品化，实战内容项目化

电子综合设计技能的培养主要通过课程教学、综合实训和项目实战3个由浅入深、由简单到复杂的途径实现。学习内容以产品、工作任务或项目为载体，课程链中的模拟电路是以生活中的典型产品如整流器、助听器、楼道感应灯、手机充电器等作为内容载体；电子CAD课程、电子装配与工艺、EDA技术课程分别以电子元（部）件、单元（功能）电路或较小应用系统案例为内容载体；电子综合实训、EDA实训以出租车计费器、多功能数字钟、交通灯控制器和频率计等产品为载体。实战内容主要通过参与各类具体的科研项目实现，包括学生主持申报的江苏省高等学校大学生实践创新训练计划立项项目3项和教师主持、学生参加的项目1项。

3.3技能培养过程标准化、职业化

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中图分类号：F407文献标识码： A

一、前言

近些年，随着电子技术及计算机技术的不断发展，使用原来的方法进行系统及芯片的设计已经不能满足要求了，需要具有更高效率的设计方法，运用VHDL语言进行电子设计就是在这种情况下开发的，而且被越来越广泛地应用到电子设计自动化中，显著地提高了开发效率及产品的可靠性。

二、电子设计自动化和VHDL语言概述

1、电子设计自动化概述。电子设计自动化又称为EDA技术，它是在上世纪70年代的集成电路技术茂盛发展下诞生的，与集成电路的复杂度是紧密相关的。在第一代电子设计自动化EDA中，其主要功能是进行图形编辑交互及设计规则检查，所要解决的问题是进行PCB布局布线或者晶体管级版图的设计；第二代电子自动化设计EDA系统，主要包括逻辑图的设计输入、逻辑综合、芯片布图、模拟验证及印刷电路的版布图等，随着集成电路尺寸越来越小、规模越来越大、速度及频率越来越高、设计越来越复杂，HDL的设计方案应运而生，随后具有描述语言的VHDL被提出来了。

2、VHDL语言概述。VHDL语言是指超高速集成电路的硬件描述语言，它是一种很快的电路设计工具，其功能主要包括电路合成、电路描述及电路仿真等电路设计工作。VHDL语言是由抽象及具体硬件级别进行描述的工业标准语言，它已经成为了一种通用硬件设计的交换媒介，很多工程软件供应商已经把VHDL语言当做了EDA或CAD软件的输入/输出标准，很多EDA厂商还提供了VHDL语言编译器，同时在方针工工具、布图工具及综合工具中对VHDL语言提供了支持。

三、VHDL语言的特点

1、VHDL语言具有较强的描述功能，能够对支持系统的行为级、门级及寄存器传输级这三个层次进行设计，和其它硬件描述语言相比，VHDL语言的行为描述能力更强，这种较强的行为描述力能够有效地避开具体器件结构。对大规模的电子系统的逻辑行为进行描述与设计，VHDL语言已经成为高层次设计中的核心，也是它成为了电子设计系统领域最好的硬件语言描述。

2、VHDL语言能够支持大规模的设计分解，及已有设计再利用，大规模的设计不可能有一个人独立地完成，需要多个项目共同的组成，VHDL语言中的设计实体概念、设计库概念、程序包概念为设计的分解及再利用提供了有力的支持。

3、VHDL语言具有较为丰富的模拟库函数及仿真语句。这使它能够在任何设计系统中，很早地就能对设计系统功能中的可行性进行查验，并随时可以对设计进行模拟仿真，将设计中的逻辑错误消除在组装前，由于大规模集成电路及应用多层的印刷技术器件组装完毕之后。很难进行修改，这就使得逻辑模拟变得不可缺少，运用逻辑模拟还能够减少成本缩短调试及设计周期。对于中小规模的集成电路，仅运用模拟就能够获得成功数字系统设计；而大规模集成电路，则需要运用逻辑模拟进行逻辑网络设计的检查与分析。逻辑模拟系统对于集成电路来说，是不可缺少的重要手段。

4、VHDL语言本身生命周期就较长，在VHDL语言设计中，并不包含和工艺相关的信息，其设计和最终工艺实现是无关的，能够使设计通过门级仿真之后，在用合适的工具映射到不同的工艺当中，当工艺进行更新时，就不需要进行原设计的修改了，仅改变映射工具就可以了，对于已经完成的设计，尤其是和工艺技术相关的参数可以运用VHDL语言所提供的类属进行描述，或者进行子程序功能的调用，可以在源程序不改变的情况下，仅修改类属的函数及参量就可以了，这样就可以改变电子设计的规模及结构了。当然在VHDL语言也有些不足之处，像没有WAIT语句、不能处理动态结构、不能等待时序等，但它整体还是有很多优点的，并为硬件设计带来了很大地方便，被很多用户所接受，也得到了很多厂商的有力支持。

四、电子设计自动化应用VHDL语言的开发流程

VHDL语言的开发流程主要为文本编辑、功能仿真、逻辑综合、布局布线、时序仿真及编程下载。其中文本编辑器能够进行VHDL语言环境的编辑，其文件保存为，功能仿真是指将文件调入VHDL的仿真软件中，并进行功能的仿真，对其逻辑功能进行检查以验证是否正确，也称为前仿真，对于那些相对简单的电子设计可以忽略这一步，在布线完成之后直接进行时序仿真：逻辑综合是指将文件进行逻辑综合并在设定的约束条件下进行综合。就是把语言综合成布尔表达式及信号连接关系，综合之后会生成，电子设计自动化的工业标准文件：布局布线则是将文件调到PLD厂家所提供的软件之中进行布局布线，这样就可以把已设计好的逻辑安放到PLD 内了；时序仿真是指利用布局布线时所获得的精确参数进行后仿真的验证：编程下载所指当确认方针没有错误后，就将文件储存到目标芯片中。

五、VHDL语言在电子设计自动化应用中的作用

VHDL语言在电子设计自动化中的应用，能够有效地打破传统硬件电路的设计界限，借助硬件的描述语言设计出与相关要求相符合的硬件系统，运用VHDL语言对电子设计自动化的应用，与C语言的语法类型是相似的，具有很好的可读性，掌握起来也较为简单，运用VHDL语言进行硬件电路的设计打破了原有地先画出电路的原理图，再进行元器件及实际电路定式的搭建，可以灵活地御用VHDL语言描述的硬件电路功能进行信号的连接和定时关系，在总体行为的设计一直到最终逻辑形成网络表的文件，对于每一步都要进行仿真的检查，在仿真结果分析中，能够发现电子自动化系统的设计中所存存在的问题，这样更有利于电子设计自动化应用的完整，并且其设计效率更高，时间周期更短，VHDL语言已经被广泛地应用在电子设计自动化中了。

六、VHDL 语言在电子设计自动化应用中所要注意的问题

1、文件名和实体名要相同，其后缀均为.Vhd，程序的存储路径不能有汉字出现，变量要放在结构体之中，变量并不是全局量，仅能在进程语句及子程序中进行使用。

2、关于顺序语句和并行语句问题，要把并行语句直接放人结构体里就可以了，而顺序语句就要放在process里了，虽然process自身是并行语句，但它的内部确是顺序语句。

3、在条件语句中，条件的覆盖是不完整的，综合器会把多余的锁存器引入进来，一定要对条件所覆盖的范围进行考虑，通常的处理方法是加上else语句进行条件补全，顶层的文件在进行存盘时，其文件名是不能和底层的文件名相同的。

七、结束语

随着电子技术和计算机技术的不断发展，电子产品也在迅速发展着，电子设计自动化技术改变了传统的数字系统设计方法及实现手段，而VHDL国际标准语言与电子设计自动化技术工具的结合，能够有效地降低设计的风险，缩短设计的时间周期，提高设计效率，随着VHDL语言在电子设计自动化的应用越来越广泛，并将会给硬件的设计领域带来很大的变革。

参考文献：

[1]王锁萍.电子设计自动化教程［M］.成都：电子科技大学出版社，2000

[2]丁明威.李引新.黄培中.VHDL与电子自动化［J］.计算机应用与研究，1999，13（1）：24-25

[3]平.张振荣.VHDL编程与仿真［M］.北京：人民邮电出版社，2000

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）49-0041-02

电路设计自动化EDA已成为不可逆转的时代潮流，其设计理念和手段普及到中小企业和相关专业的大专院校，利用EDA进行电路设计已成为大专院校各相关专业必须掌握的技能之一。因而我系将本课程定位为“电子信息工程技术”、“应用电子技术”、“电子设备与运行管理”和“微电子技术”等专业群的核心课程。经过多年的教学，笔者认为作为一个专业群的核心课程，原有的教学方法和手段有待于大量的改革，主要表现在：①传统的课程教学只从单纯的本课程为出发点，没有与相应课程沟通的整体专业概念，不能与相关课程相衔接，专业性不强，对培养专业素质方面尚有欠缺。②由于缺少课程设计这一实物制作的实践教学环节，使本课程偏重了软件设计的形式，而没有体现高职院校突出实践教学的特点，学生只是单纯地掌握设计软件的应用，不能做到理论联系实际，形成不了解决工程技术问题的能力。③传统的考试方式是以试卷定成绩，虽然卷面反映了一定的实践知识，但缺乏对应用能力，尤其是结合实际的工程实践操作能力的考查。④由于学生要参加技能鉴定中心“计算机辅助设计绘图员（电子CAD）”职业技能考核，传统的课程教学没有与之接轨，已经不能与之相适应。为了适应高职院校教学需要，针对以上存在的问题，我系成立了《电子设计自动化》课程改革小组，由笔者牵头进行了本课程的改革尝试，经过几年的实践，取得了较好的效果。

一、课程教学改革的思路

1.教学目标要具有明确的导向性。高职院校作为教育体系中的一个类型，与其他高校不同的是在人才培养目标的具体规格和标准上，是为生产、建设、管理、服务第一线培养高端技能型专门人才。这就要求教学必须有明确的导向性。

2.教学要求必须具有够用性。要求教学应“必须够用”，我认为“必须够用”体现在四个方面：一是专业知识必须够用；二是专业技能和操作能力必须掌握；三是基本职业素质和职业道德必需具备；四是创新精神、开拓意识和创业能力必须强化。本课程必须根据电子类专业群的需要，以必需够用为原则制定合理的大纲，编写适用性强的教材。

3.教学内容要具有实用性和针对性。

4.教学方法要具有实践性。高职教育的教学方法更加强调实践性，这既是高职教育的教学特色所在，也是培养技术技能性人才的基本保证。

5.教学考评要具有技能性。注重考评学生的技能水平及实践能力主要体现以下几个方面：一是注重专业技术水平和职业能力的考评；二是整个教学过程注意恰当渗透职业技能考核教育，努力使学生取得“职业技能证书”，具有“双成果”。

二、课程教学改革的实施

1.制定符合高职特点的教学大纲。在制定课程教学大纲时主要考虑解决以下几个问题：一是专业群的适用性。根据教育部《普通高等学校高职高专教育指导性专业介绍》要求，电子信息类专业群把电子设计自动化（EDA）作为专业核心课程，因此大纲所指向的内容必须为电子类各专业所适用；二是工具应用性的掌握。本课程是以使用设计软件进行电路设计为主要内容，熟练应用软件工具进行各种电路设计是重点内容；三是要与电子技术等专业课程进行关联。使学生既掌握了设计知识和技能，又进一步增进了对专业课程电路的理解，具有整体专业观念；四是充分体现以应用性、技能性为核心的考核方案。

2.进行教材的改革与建设。现有的教材不能满足高职院校教学的实际需要的，一定要改，系成立了《电子设计自动化》教材编写小组，着力注意解决以下几个问题：一是应体现出最基本的足够的理论与操作知识，面面俱到的软件操作知识要省略，但原理图元器件知识、PCB知识、封装知识、制板知识等理论要详细突出；二是如何应用到实际电路的设计，将电子技术课程的具有典型性的项目作为教学的一部分编入教材和讲义，让学生掌握实际电路的设计流程，将理论和实践有机结合起来，使学生学用结合；三是如何成为产品化的PCB，这也是进行教材建设的重点，增加实物制作内容，其目的是让学生通过实际实物制作，既掌握电路设计技能，又熟悉了工作流程，形成了产品化的印刷板，实现了在课程中的工学结合。

3.实操内容与相关课程的结合与应用。工学结合、解决实际工程问题是高职院校教学切入点，而实训是最好的载体，为此笔者在教学中根据总体改革方案的要求，对实验实训教学也进行了相应的改革。一是将本课程的训练与相关课程连接、沟通。如与模拟、数字、综合实训、毕业设计相互衔接，将相关课程的电路作为基础，由于学生比较熟悉，进行设计时得心应手。二是除了正常的实操训练外，进一步增加了课程设计内容，让学生动手制作实物，通过实物制作这个工程实践环节，真正掌握书本知识在实际中的应用。在训练掌握基本操作方面，将训练课改为任务驱动方式。根据教学内容，将教学任务分为六大块（即模板制作、原理图库元件制作、PCB库封装制作、层次原理图设计、PCB设计、课程设计），十小块（增加原理图检查、设计规则设置、原理图综合训练、PCB综合训练），每一块独立为一个任务，所有任务完成了，教学总体任务也相应完成。具体执行如下：①制订实训任务书。将每一个任务以《XXX实训指导报告》形式出现，提出本次实训的工作题目和实现目标，给出主要实现的主要步骤，学生当堂工作，得到结果，完成任务，同时让学生回答问题找到解决问题的方法。②教师指导。在实训中教师主要负责两方面指导：一是解决学生遇到的问题，如在绘制原理图元器件时，有的学生将管脚方向放置反了，教师要纠正而且进行强调其方向的重要性；二是介绍相应的技能技巧，提高学生掌握的熟练性及工作效率，笔者通过教学实践和网上交流，编写了教材上没有的应用技巧15例，在训练中不断让学生掌握，提高了学生设计速度和质量。③单元任务与综合任务相结合。在设计教学任务时，做到两个结合：一是单元任务与技能考核相结合，争取让学生获得技能鉴定证书，具备国家认可的电路设计绘图员资格；二是单元任务与实践结合，通过课程设计，让学生掌握实际设计与制作电路印刷板的方法，通过参与工程实践，全面掌握课程知识与技能。在训练成为产品化PCB板方面，增加课程设计部分，采取实物制作训练方式，课时约为6～10学时，该训练要求采取“电子技术（模拟、数字电路）”课程提供电路，为了搞好训练，笔者与数字电子技术等相关课程教师组成了项目开发小组，研究如何有效地进行课程设计有关实训环节，我们制订了“先易后难，稳步提高”的训练计划，为此我们为学生准备了两个训练项目，一是在数字电路中已经用万能板做过的“三人表决电路”，由于学生掌握了其工作原理，并有制作经验，因此在设计PCB设计中能有效结合，提高了工作效率；二是选用较为复杂一点的“循环彩灯电路”，这是选做训练，该电路既可以作为复杂的单面板电路训练，又可以作为双面板电路制作，有很强的课程代表性。

4.考核系统的建设。①实用性。传统的考试方式是以试卷定成绩，虽然卷面能反映一定的实践知识，但缺乏对应用能力，尤其是实际的操作能力的考查。新的考核要求的设计都是可以成为现实的产品，这样学生在考试过程中既有设计的兴趣，又可以得到技能的提高。②与相关的课程的结合性。采取相关课程电路为基础进行设计，既可以较好地进行课程之间的沟通、复习，又可以增加设计的准确性和规范性。③与技能证书考核相结合。由于学生要参加广东省技能鉴定中心“计算机辅助绘图员（电子CAD）”职业技能考核，考试形式与之接轨，要使学生适应技能考核的环境和题型，提高考证的通过率。考试改革主要体现以下方面。改形式，期末考试全部上机实践考核，通过实际操作切实掌握知识和技能；改内容，试题与省高级技能考核形式相同，虽然难度有所降低，但考试的知识点和技能掌握的重点部分，在试卷上充分体现；改评卷，制定与行业标准相一致的评分标准，进行电子文档的教师评卷；改构成，平时占20%，主要是课程设计和平时实验报告得分，期末考试为大型综合实践技能考核，分数占80%。学期考核方式的改变，促使学生不断强化操作技能，才能在上机考试中得以应用，从另一方面激发学生的学习动机，也提高了学生设计应用能力。

三、教学改革的成效

1.教师技能水平不断提高。由于本课程设计是我们自己开发的项目，这就要求教师在备课中既要考虑学生的特点和训练的适用性，还要充分进行实验，在亲自设计并成功达到理想的效果以后才能给学生使用，在此过程中教师的技能水平得到长足提高。如在PCB板的制版方面，我们通过网上查询和自我反复实验，开发出背胶纸制版法和热转印制版法，尤其是热转印制版法的开发使用，提高了PCB板制作的效果，使学生作品更美观，更漂亮。2010年学院购置了两台PCB刻板机，使得优秀设计包括学生毕业设计得到了精密工具，教师的技能水平也得到长足的进步。

2.学生设计水平不断提高。2006年以前本课程没有课程设计，学生学习本课程后，除了参加技能证书考核外，不知道如何将学到的知识和技能应用到实际当中。随着实物制作教学的开展，学生将书本知识与实际相结合，通过学与做的统一，既提高了学生学习的热情，又使学生设计水平上了一个台阶。一是设计水平普遍提高，课改后的学生与上一级学生相比，无论从设计速度还是设计质量，都有显著进步；二是随着设计熟练程度的提高，一些制作的比较精致的学生设计作品涌现出来，为下一级学生有更大的进步奠定了基础。

3.技能证书考核水平不断提高。技能证书是行业标准的证明，考核是行业性考核，与行业相结合是典型的工学结合。从2006年开始参加技能证书考核以来，2006—2008年各有部分学生报考中级和高级，2009年开始，则全部参加高级考核，考核水平不断上升。2012年6月我系学生参加了广东省技能鉴定指导中心组织的“计算机辅助设计绘图员”（电子类）技能鉴定高级考核，参加考核人数为101人，合格88人，合格率为87.13%，成绩非常突出，也充分表明本课程教学已经步入先进行列。

高职院校教学有其明显的工学结合特点，课程建设是教学环节中的重中之重。高等职业教育课程改革成功之处在于：一是突出高职院校的教学特点，必须牢牢抓住这个核心才能明确方向；二是课程的改革是全局性的，它包含观念、计划、大纲、教材、指导书、实物等一系列配套改革共同实现；三是课程建设离不开过硬的教师团队，团结、奉献、进取是我们这支队伍的光荣。

参考文献：

[1]杨越.电子设计自动化课程教学改革与实践[J].理工高教研究，2006，（04）.

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电子设计自动化是一个较为宽泛的概念，它涵盖了电路设计、电路测试与验证、版图设计、PCB板开发等各个不同的应用范围。而当前“电子设计自动化”课程设置多数侧重电路设计部分，即采用硬件描述语言设计数字电路。因此，该课程的教学具非常突出的特点。

1.既要有广度，又要有深度

有广度即在教学过程中需要把电子设计自动化所包含的各个不同的应用环节都要让学生了解，从而使学生从整个产业链的角度出发，把握电子设计自动化的真正含义，以便于他们建立起一个全局概念。有深度即在教学过程中紧抓电路设计这个重点，着重讲解如何使用硬件描述语言设计硬件电路，使学生具备电路设计的具体技能，并能够应用于实践和工作当中。

2.突出硬件电路设计的概念

在众多高校开设的“电子设计自动化”课程中，多数是以硬件描述语言VHDL作为学习重点的。而VHDL语言是一门比较特殊的语言，与C语言、汇编语言等存在很大的不同。因此，在教学过程中首先要让学生明白这门语言与前期所学的其他语言的区别，并通过实例，如CPU的设计及制造过程，让学生明白VHDL等硬件描述语言的真正用途，并将硬件电路设计的概念贯穿整个教学过程。

3.理论与实践并重

“电子设计自动化”是一门理论性与实践性都很强的课程，必须两者并重，才能收到良好的教学效果。在理论学习中要突显语法要点和电路设计思想，[2]并通过实践将这些语法与设计思想得以加强和巩固，同时在实践中锻炼学生的创新能力。

二、“电子设计自动化”课程教学方法总结

良好的教学方法能起到事半功倍的效果。因此，针对“电子设计自动化”课程的教学特点，笔者根据近几年的教学经验总结了一些行之有效的教学方法。

1.以生动的形式带领学生进入电子设计自动化的世界

电子设计自动化对学生来说是一个全新的概念。如何让他们能够快速地进入到这个世界中，并了解这个世界的大概，从而对这个领域产生兴趣，是每个老师在这门课授课之前必须要做的一件事情。教师可以采用一些现代化的多媒体授课技术，让学生更直观地了解电子设计自动化。由于电子设计自动化是一个很抽象的概念，因此，可以通过播放视频、图片等一些比较直观的内容来让学生了解这个领域。从学生最熟悉的电脑CPU引入，通过一段“CPU从设计到制造过程”的视频，让学生了解集成电路设计与制造的流程与方法，并引出集成电路这个概念。通过早期的集成电路与现在的集成电路的图片对比，引出EDA的概念，并详细讲解EDA对于集成电路行业的发展所作的巨大贡献。在教学过程中，通过向学生介绍一些使用EDA技术实现的当前比较主流的产品及其应用，提高学生对EDA的具体认识。这些方法不仅使学生对EDA相关的产业有了相应的了解，更激发了学生的学习兴趣，使学生能够踊跃地投入到“电子设计自动化”的学习中。

2.以实例展开理论教学

“电子设计自动化”的学习内容包含三大部分：[3]硬件描述语言（以VHDL语言为学习对象）、开发软件（以QUARTUSII为学习对象）和实验用开发板（以FPGA开发板为学习对象）。硬件描述语言的学习属于理论学习部分，是重中之重。对于一门编程语言的学习来说，语法和编程思想是学习要点。在传统的编程语言学习的过程中，通常都是将语法作为主线，结合语法实例逐渐形成编程思想。这种学习方法会使学生陷入到学编程语言就是学习语法的误区中，不仅不能学到精髓，还会因为枯燥乏味而产生厌倦感。如何能使学生既能掌握电路设计的方法，又轻松掌握语法规则是一个教学难题。笔者改变传统观念，将编程思想的学习作为教学主线，在理论学习过程中，以具体电路实例为基础，引导学生从分析电路的功能入手，熟悉将电路功能转换为相应的程序语句的过程，并掌握如何将这些语句按照规则组织成一个完整无误的程序。在此过程中，不断引入新的语法规则。由于整个过程中学生的思考重点都放在电路功能的实现上，而语法的学习就显得不那么突兀，也不会产生厌倦感。由于语法时刻都需要用到且容易忘记，因此在后期的实例讲解过程中需要不断地巩固之前所学过的语法现象，以避免学生遗忘，以此让学生明白，学习编程语言的真正目的是为了应用于电路设计。通过一些实践，学生体会到语言学习的成就感，进一步提高了学习兴趣，此方法收到了良好的教学效果。

3.将硬件电路设计的概念贯穿始终

硬件描述语言与软件语言有本质区别。很多学生由于不了解硬件描述语言的特点，在学习过程中很容易将之前所学的C语言等软件编程语言的思维惯性的应用于VHDL语言的学习过程中，这对于掌握硬件电路设计的实质有非常大的阻碍。因此，在教学过程中，从最初引入到最后设计电路，都要始终将硬件电路设计的概念和思维方式贯穿其中。在讲述应用实例时，需要向学生分析该例中的语句和硬件电路的关系，并强调这些语句与软件语言的区别。以if语句为例，在VHDL语言中，if语句的不同应用可以产生不同的电路结构。完整的if语句产生纯组合电路，不完整的if语句将产生时序电路，如果应用不当，会在电路中引入不必要的存储单元，增加电路模块，耗费资源。[4]而对于软件语言，并没有完整if语句与不完整if语句之分。为了让学生更深刻地理解不同的if语句对应的硬件电路结构特性，可以通过一个小实例综合之后的电路结构图来说明。如以下两个程序：

（1）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsifa<btheny<='0'；endif；endprocess；end；

（2）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsey<='0'；endif；endprocess；end；

（1）（2）两个程序唯一的不同点在于：程序（1）中使用的是elsif语句，是一个不完整的if语句描述，而程序（2）使用的是else语句，是一个完整的if语句描述。这一条语句的区别却决定了两个程序的电路结构有很大的不同。（1）综合的结果是一个时序电路，电路结构复杂，如图1所示。而（2）综合的结果是一个纯组合电路，电路结构非常简单，如图2所示。通过综合后的电路图比较，学生更深刻理解这两类语句的区别。强化硬件电路设计的思想，可以促使学生逐渐形成一种规范、高效、资源节约的设计风格，培养一个优秀的硬件电路设计工程师。

4.通过实践拓展强化学生动手能力

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电子设计自动化技术（简称EDA技术）是现代电子设计领域的一门新技术，它以计算机软件为工作平台，融合微电子、计算机、现代电子理论等学科和技术，培养学生的电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法，提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能。苏州经贸职业技术学院自2004年开始，把“计算机辅助电子设计和分析、仿真（PROTEL、EWB、EDA）等软件的熟练使用”纳入学生培养的核心技能之一，为本地区电子设计行业的生产、服务和管理一线培养了一批从事电路绘图与PCB（PrintedCircuitBoard，印制电路板）制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用与设计人员等高技能人才。电子设计自动化高技能人才培养是面向电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法，提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能，为电子设计行业的生产、服务和管理一线培养电子电路绘图与PCB设计及制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用、技术革新与设计人员等。

2培养的内容

以“工作过程系统化”理论为指导，以促进学生职业生涯发展为目标，以“工作过程导向”理念来开发构建培养电子设计自动化高技能人才的课程体系。即以职业分析为基础，到相关企业的工作岗位调研岗位职责，分析职业岗位的工作过程，归纳汇总技能培养的典型工作任务；把行动领域的典型工作任务引领到学习领域的课程，构建实施典型工作任务的课程体系；遵循学生认知学习、职业成长两方面规律，对学习情境进行设计，形成特色课程。依据培养的目标，走访苏州市工业园区、高新区内飞利浦、诺基亚、华硕、三星等著名企业，基本明确电子设计自动化工作岗位的职责。在此基础上，重构电子设计自动化高素质技能型人才的工作结构和知识结构，归纳汇总出十大典型工作任务：电子电路原理图设计绘制，电子电路PCB设计绘制，电子电路PCB制作，CPLD开发工具的使用，CPLD的组合逻辑电路设计，CPLD的时序逻辑电路设计，CPLD的图形输入法设计，CPLD设计的VHDL语言实现，CPLD设计的仿真、下载和调试，综合CPLD应用的设计实现。根据归纳汇总出的典型工作任务，以基本电路、元件为基础，到电子CAD技术（Protel电子电路原理图与PCB设计）起步，再到电子电路的仿真设计、PLD（ProgrammableLogicDevice，可编程逻辑器件）的设计与应用，最后是EDA综合应用及开发技术的由简单到复杂、由易到难、由硬件到软件、从实物验证到数字仿真的课程内容体系，形成电子设计自动化高素质技能型人才培养计划和方案。

3培养实践

3.1以课程建设为载体，实现教学过程特色化，教学建设精品化

课程的教学实施以学生为中心，把教学内容以真实工作任务或社会产品为载体，综合采取讨论式、开放式、探究式、实践式等教学方法，融“教、学、做”为一体。充分利用电子设计软件平台和多媒体现代化教学手段，构建基于网络的电子设计、仿真、验证等教学环境，增强教学效果。通过4年的建设，课程链中的课程已建成1门省级精品课程（含实训），1门院级精品课程，1门课程的教材分别获省级、院级精品教材建设立项，并于2009年12月正式出版使用。

3.2课程教学案例化，实训内容产品化，实战内容项目化

电子综合设计技能的培养主要通过课程教学、综合实训和项目实战3个由浅入深、由简单到复杂的途径实现。学习内容以产品、工作任务或项目为载体，课程链中的模拟电路是以生活中的典型产品如整流器、助听器、楼道感应灯、手机充电器等作为内容载体；电子CAD课程、电子装配与工艺、EDA技术课程分别以电子元（部）件、单元（功能）电路或较小应用系统案例为内容载体；电子综合实训、EDA实训以出租车计费器、多功能数字钟、交通灯控制器和频率计等产品为载体。实战内容主要通过参与各类具体的科研项目实现，包括学生主持申报的江苏省高等学校大学生实践创新训练计划立项项目3项和教师主持、学生参加的项目1项。

3.3技能培养过程标准化、职业化

篇（6）

传统的电子设计自动化课程的教学往往采用讲授法，以“教”为中心，即以教师为主体，由教师提供教学资料，组织和控制教学过程。“教法”制约了“学法”，造成学生只能“照葫芦画瓢”，完全被动，使学生的知识迁移能力大大下降，阻碍了学生创造性的发挥，不利于培养学生独立思考、分析、解决问题的能力［2］。案例教学法则通过教师采用案例引导来说明理论知识，学生通过案例的研究分析加深对理论知识的理解。在教学实践中通过深入讨论，激发学生的兴趣，增加他们的感性认识，提高他们的分析、归纳、总结能力。在电子设计中，对于同一工程可能有不同的设计方案，因此，围绕同一案例，促使学生思考，激发学生的潜能非常重要。此外，在教师指导下学生通过对电路实例故障的思考、分析和辩论，就问题做出判断和决策，可以进一步提高学生思考、分析和解决问题的能力。教学过程不仅是学生掌握知识的过程，更是学生学会学习、获得经验、启发创造、激励探索、提高能力的过程。在电子设计自动化的教学中引入案例教学法，对于适应课程的实践性和综合性要求，解决课时少、容量大的矛盾，调动学生学习的自觉性和主动性，提高学生自学能力和实践能力，改善教学效果，大有裨益。

二、电子设计自动化教学中案例设计及选择的原则

案例教学法以案例为教学的起点，选择恰当的案例是成功实施案例教学的前提。案例也称个案、个例、事例或实例，具体来讲是指社会存在的、能够对教学中的基本理论或原理进行说明、阐述、分析以及引起争鸣讨论的行为或事件［3］。教学案例的选择直接影响教学效果的优劣。案例教学的目的是让学生在“做中学”，通过案例操作，掌握课程中的理论、原理、操作方法、技巧等，加深对课程重点和难点的理解和掌握［4］。一般而言，在选择电子设计自动化课程的案例时应把握以下原则。

(一)针对性

教师在课前要依据教学目标有针对性地选择案例，做到有的放矢。案例的内容要与知识点有机结合。此外，还要考虑案例在教学环节中的适用性。

(二)实效性

电子设计自动化技术的发展非常迅猛，教师要多选用一些紧扣时代脉搏的典型事例作为关注点，这样可以点燃学生的学习激情。

(三)趣味性

从案例内容来讲，趣味性是可读性的主要元素;从学生心理来讲，趣味性可以启发学生的学习动机。因此，所选案例应生动有趣，内容丰富多彩，贴近学生生活。

(四)适中性

案例的选择要考虑学生的年龄特征和认知水平，做到难易适当。太难的案例往往使学生因知识储备不足而无从下手，进而丧失参与的兴趣;太简单的案例，不仅降低了教学的要求，而且也无助于学生思维的锻炼。

(五)完整性

案例教学不同于通常教学中的举例，其最大区别是案例具有完整性、综合性特征。

三、案例教学法实施实例

案例教学法是一种与传统的教学方法迥异并且有诸多优点的教学方法。尽管这种教学方法可以迁移到电子设计自动化的教学中，但如果教师对此不做深入的探究，实施起来很容易陷入误区。作为一种比较成熟的教学方法，

案例教学法具有相对稳定的操作模式(见图1)。下面笔者以图形输入和文本输入混合设计这一教学环节为例，谈谈电子设计自动化课程教学中案例教学法的实施过程。(一)案例设计

对于这一教学环节，笔者设计了一个生活中常见的四人智力竞赛抢答器的案例。以此为契机，指导学生阅读案例要求，力求引起学生的反应，唤起学生的问题意识，为下面的讨论、交流奠定基础。

(二)案例分析与功能分解

笔者首先对相关资料用多媒体展示，引出数字电路设计过程，提出自上向下的设计思想，并用多媒体演示框图，然后与学生一起分析讨论，即以半开放式分析，指导学生从数码显示器到译码器、编码器分步设计电路［5］。这时教师要对学生提出预先设计好的问题，例如如何使译码器正确显示三号和四号选手的数码3、4，以及如何使译码器和编码器正确衔接，通过人为地在电路中设置故障，引导学生围绕问题对案例进行分析，促使学生运用理论知识和实验技能进行独立思考和分析，发挥学生在教学过程中的主体作用，逐步提高学生分析问题和解决问题的能力。在这个阶段，根据实际情况引导学生从多角度进行独立思考或小组讨论。

(三)设计理论与方法讨论

经过前面的“思维过程”，学生的情绪达到了亢奋状态，急需交流自己的所看、所思、所想、所惑，急需针对老师提出的问题发表自己的看法。这时，笔者安排学生汇报分析结果，并组织学生评议。之后，再对案例进行全面、深刻的分析、讲解、释疑，概括出规律性的知识，帮助学生形成完整的认知体系。

(四)案例综合评价，提升学习水平

学生在分析案例的过程中经常会跟着思维惯性走，这样在认识上难免产生一些偏差。为了规避这些偏差，笔者运用多种方式从阅读案例的能力、分析案例的能力、已有经验、合作参与意识、思维拓展情况、知识迁移能力、语言表达能力等方面对学习活动的整个过程进行了总结、评价、反馈，促使学生查缺补漏，自我改进。

(五)及时进行总结反思

在案例学习结束后，笔者要求学生简要写一个案例学结报告。该报告中包含是否达到案例设计的目的和要求;在案例的基础上是否有拓展和创新，并写出创新和拓展的内容与方案;对设计中仍然存在的困惑，通过反思进一步加深对案例的认识，真正做到理论和实践的相结合［5］。

而笔者在课后也及时地从以下几方面进行总结，以便更好地在教学实践中运用案例教学法，包括案例的选择是否合理，换成其他案例效果如何?教师的组织是否到位，学生的参与程度如何?案例分析是否深刻?讨论氛围是否和谐?评价是否科学合理?创新、不足之处分别在哪里等。这样的总结和反思具有批判性和总结性的属性，有助于使教和学双方都显得有活力，形成一种较好的良性循环。在电子设计自动化的理论授课过程中，我们实施了案例教学法，学生很好地掌握了本门课程的重点内容EDA设计软件及VHDL语言。在电子设计自动化的课程设计中同样采用了案例教学法，学生发挥主观能动性做出了各种各样的作品。通过案例教学法的实施，学生在系统设计、方案论证、整机装调、选用新器件及创新能力与合作精神等方面得到了全面提高，学习过电子设计自动化这门课程的学生中有多人因为熟悉了现代数字系统的设计方法，有很强的思维能力及电子产品开发、设计制造、故障分析及调试维修的能力，在全国大学生电子设计大赛以及大学生桃战杯中曾获得全国一、二等奖及河南省一、二、三等奖。这类学生在毕业设计和科研中，独立工作的能力较强，有很强的团队协作精神，受到了教师的欢迎和好评，在应聘时全被用人单位优选。

四、电子设计自动化课程案例教学法中需要注意的问题

案例教学法作为一种交互式教学方法，能够调动学生学习的积极性、主动性和自觉性，提高理论知识的学习效率，促进学生思考能力和实际操作能力的提高。但在实施过程中也发现一些需要注意的问题，主要有以下几方面。

1．案例教学法不能替代传统的理论学习和讲授，在课时安排上要兼顾理论讲授和案例教学，教学方法本身并不具有普遍意义任何一种教学方法都有一定的适用性，案例教学法也不例外。电子设计自动化技术具有综合性、实践性、工具性、时代性等特点，基于这些特点，教学过程可采用多种教学方法。但无论采用哪种方法，都要考虑到教学方法本身的特性以及教学内容的需求。在电子设计自动化课程的教学中，案例教学的比例不能强求，要因内容不同而选择适当的教学模式。基本概念、基本原理和基本方法必须通过课堂讲授，要注意适当的选择案例，选择合适的讨论内容。

2．案例教学法就目前的运用效果来看，仍然存在一些局限性案例的合理设计，特别是内容丰富、结构新颖、可以举一反三、触类旁通的有典型代表意义的案例设计较为困难，需要教师花大量的时间和精力。学生长期接受传统的讲授法教学模式，学习积极性不高，难于适应勤于思考，踊跃发言探讨的案例教学模式，所以教师要善于引导，牢牢把握教师主导、学生主体的宗旨，要采用多种教学手段，营造良好的学习氛围，避免教学过程中的冷场。

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关键词： 电子设计自动化；教学改革；教学理念；岗位职业标准

Key words： Electronic Design Automation；pedagogical reforms；Teaching Concept；professional standard

中图分类号：G712 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）17-0172-02

0引言

高职教育的目标是培养在生产、建设、管理和服务第一线需要的，德智体美等方面全面发展的高技能应用型人才。这样的目标定位决定了高职教育要特别注重学生职业能力的培养，除了专业技能以外，也应重视学生关键能力的培养。

《电子设计自动化》是工科电子类专业的专业核心课，课程的主要任务是培养学生掌握电路设计思路、方法、步骤，熟练使用PROTEL DXP软件设计较为复杂的印刷电路，并应用课程技能制作实际功能印刷板，具有计算机辅助设计绘图员（电子CAD）高级技能水平。本门课程具有很强的理论性和实践性，且其教学质量的好坏将直接影响到学生后续专业课（包括课程设计、综合实训、毕业设计等）的学习以及学生毕业后从事工作的职业能力。为了保证教学效果，提高教学质量，在教学过程中培养学生的职业能力和关键能力，笔者结合教学实践，总结出了一些心得体会，并从课程教学理念、课程内容、学生学法和教学教法等方面做了改革实践，取得了较好的教学效果。

1课程教学理念

为适应现代社会需要，职业教育教学改革应紧紧围绕职业教育的培养目标，集理论学习、现场观摩、技能训练于一体，既重视理论学习，又突出对学生专业实践能力的培养，使学生能学以致用、理论联系实际。针对本课程的岗位应用，依据企业调研、同行交流及往届毕业生的反馈信息：要求学生具有运用PROTEL DXP软件进行电子产品设计、制作、组装、调试能力。因此制定课程设计理念为：基于计算机辅助设计绘图员岗位能力要求进行课程体系构建，以技能证书考核为主线贯穿于整个教学全过程，突出岗位标准，注重技能培养，体现工学结合。

1.1 课程教学与岗位职业标准的一致性国家职业技能鉴定考核高级标准就是这个岗位的职业标准，我们瞄准这个目标，让学生达到这个标准。具体做法为：制定与国家技能鉴定标准一致的课程教学大纲、实践教学大纲、课程设计大纲；选用职业技能鉴定教材为主题教材，自编实训指导报告书等为辅助教材；考核方式与国家技能鉴定考核模式一致。

1.2 体现工学结合、学以致用理念本课程有工程设计的实物制作教学环节，学生通过设计实物电路的印刷线路板，并安装元器件、调试产品等系统工作，体会工学结合、学以致用的实际意义，进一步加深对本课程知识与技能的理解和应用，培养学生岗位的专业实践能力，更好地实现学生零距离适应岗位。

1.3 注重与相关课程的知识融合运用，提高整体专业实践能力

在课程设计教学中，我们引进了“三人表决电路”、“循环彩灯电路”等电子技术课程已经用万能板制作过的内容，让学生进行PCB设计制作，这样操作有如下好处：一是由于学生在前边的课程中做过电路训练，对原理比较熟悉，可以减少本课程制作的失误，提高成功率；二是加深学生对已学课程的温习与回顾；三是可以有比较充裕的时间设计更好更漂亮的设计作品，为毕业设计打下良好基础。

2课程内容

课程内容设计为四个模块：基本知识、基本操作、工程应用、证书考核。每个模块下细分若干个项目，每个项目分为若干项任务，使学生在参与完成逐渐复杂的工作任务过程中，不仅强化专业知识能力，而且逐渐提升学生自身的团队合作、沟通交流、分析、获取信息和解决问题等关键能力。课程总学时：72学时（其中理论24学时；实践48学时）。具体的课程体系结构如下图所示。

3学法

在本课程教学中，坚持以岗位能力为本位的教学指导思想，为了更好地调动学生的学习积极性，提高学生的自主学习能力，变被动接受为主动获取，提高课程教学质量。在教学过程中树立以学生为主体意识，调整学生学习方法，加强学习方法指导，将专业能力和关键能力的培养渗透于学生学习的每一个环节中。笔者从课堂学习和课外学习两个方法对学生进行学法引导。

3.1 课堂学习教师以任务为引导，时刻与学生互动，引导学生做到以下几点：

3.1.1 课前预习、激发兴趣：了解课程的理论知识，认真领会教师分析任务要求，明确本次课程教学目标、重难点。

3.1.2 观察学习、标准操作：教学做一体化，教师一边演示，学生一边观察、领会操作标准；一边操作、锻练动手能力、掌握操作技能。培养学生规范工作、获取新知识等能力。

3.1.3 思考总结：思考任务过程，总结操作方法、步骤。培养学生独立思考分析总结的能力。

3.1.4 任务练习：学生自主操作、教师从旁指导、解决疑问。培养学生独立完成任务的能力和创新精神。

3.1.5 生生互动、师生互动：学生探讨提出存在难点、教师重点剖析，突破难点，教师总结。培养学生相互协作的团队精神。

3.2 课外学习从学生的发展角度出发，引导学生在课后结合《实训指导报告》，充分利用学院本课程精品课程网站资源进行自主性探究性学习，有助于提高学生的专业素养，促进其学习能力的形成和发展，培养其终身学习的基本素质。

4教法

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2平台工作流程

下面将结合EDA实验平台的工作流程，介绍EDA实验平台的整体工作流程及各功能模块的作用。第一，当用户需要开展电机驱动实验时，可以通过对可重构EDA实验平台中主处理FPGA芯片和从处理FPGA芯片的程序进行设计和加载。主处理FPGA芯片完成电机驱动控制的主体功能，从处理FPGA芯片则完成将主处理FPGA芯片计算得到的相关控制参数进行格式转换，传输至驱动电路。而驱动电路根据收到的信号进行放大之后，对驱动电机进行控制，从而实现利用可重构实验平成电机驱动的实验内容。第二，当用户需要使用可重构实验平成对LCD、LED等典型显示设备进行访问和控制时，可以对可重构实验平台中的主处理FPGA芯片和从处理FPGA芯片分别进行设计，并加载所设计的程序，由主处理FPGA芯片完成对LCD、LED等显示模块的相关数据处理和控制的功能。从处理FPGA芯片则完成从主处理FPGA芯片接收的数据进行格式转换，分别传输至LCD和LED信号接口。其中，将信号传输到LED信号接口时，其控制过程相对简单，只需要将控制信号直接送到LED显示灯的信号线上即可实现对LED显示灯的控制。而对LCD信号的控制则需要在从处理FPGA芯片上开发LCD的接口电路程序，通过可编程逻辑期间运行接口电路程序，实现对LCD访问接口协议和数据格式的转换，从而实现对LCD的访问与控制[3]。第三，当用户需要使用可重构EDA实验平台进行数据通信实验时，由用户开发和设计主处理FPGA程序和从处理FPGA程序。其中，主处理FPGA程序完成数据通信中的数据准备及数据接收后的相关处理工作，而从处理FPGA芯片则完成数据接口格式及信号时序的转换。通过SPI数据总线协议，从FPGA接口芯片将需要根据数据访问协议实现对该数据通问协议的模拟和实现，使得主FPGA芯片能够按规定的数据访问协议实现相应的数据访问功能。第四，当用户需要进行图像处理的综合实验时，可以由用户开发主处理FPGA程序，并加载至FPGA芯片中。根据运算规模和计算任务的复杂程度，决定是否需要使用可重构EDA主存储器资源。如果用户开发的图像处理程序相对简单，计算复杂度不高，则该图像处理程序完全在FPGA中完成。其所需要的计算存储空间，由FPGA中的可编程逻辑单元进行模拟实现。如果用户需要完成的图像处理程序相对较为复杂，需要较大规模的存储空间进行支持，则用户设计的图像处理程序可以将主存储器中所提供的存储资源作为访问空间，最终实现图像处理实验的各种计算要求。第五，当用户需要使用该可重构实验平成温度控制相关实验时，可以由用户设计主处理FPGA程序和从处理FPGA程序，并分别加载至两个FPGA芯片中，通过A/D转换芯片对目标区域温度进行采样，并将采样得到的结果进行数据转换，并传输至主处理FPGA程序根据所收到的温度数值进行相关的控制预处理。得到的控制结果传输至从处理FPGA芯片，由从处理FPGA芯片按照一定的格式转换，最终通过驱动电路送至相关的控制单元，实现温度的连续控制目标[4]。其中，主处理FPGA芯片和A/D芯片之间的连接关系原理关系如图2所示。

3平台性能分析

上述设计的可重构EDA实验平台的组成结构及所提供的功能，在性能方面相对于目前传统的EDA实验平台具有以下优势：（1）实验平台具有更为广泛的应用范围。实验平台能够通过对组重FPGA芯片功能的重构，使得该实验平台应用特点能够分别满足嵌入式实验平台、DSP实验平台和FPGA实验平台的应用场合，极大地扩大了实验平台的应用范围。（2）应用上述设计的EDA实验平台能够同时连接种类多样的电路模块，为该实验平台进行多样化的实验内容开设提供了良好的硬件支持。（3）应用上述设计的重构EDA实验平台，能够将多种实验内容合并在一个实验平台上进行实验和训练，极大地降低了用户购买实验平台的成本，提高了实验平台的应用效率。

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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。

1EDA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Pentium166MMX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WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、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。

2EDA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。新晨

(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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一、“电子设计自动化”课程教学的特点

电子设计自动化是一个较为宽泛的概念，它涵盖了电路设计、电路测试与验证、版图设计、PCB板开发等各个不同的应用范围。而当前“电子设计自动化”课程设置多数侧重电路设计部分，即采用硬件描述语言设计数字电路。因此，该课程的教学具非常突出的特点。

1.既要有广度，又要有深度

有广度即在教学过程中需要把电子设计自动化所包含的各个不同的应用环节都要让学生了解，从而使学生从整个产业链的角度出发，把握电子设计自动化的真正含义，以便于他们建立起一个全局概念。有深度即在教学过程中紧抓电路设计这个重点，着重讲解如何使用硬件描述语言设计硬件电路，使学生具备电路设计的具体技能，并能够应用于实践和工作当中。

2.突出硬件电路设计的概念

在众多高校开设的“电子设计自动化”课程中，多数是以硬件描述语言VHDL作为学习重点的。而VHDL语言是一门比较特殊的语言，与C语言、汇编语言等存在很大的不同。因此，在教学过程中首先要让学生明白这门语言与前期所学的其他语言的区别，并通过实例，如CPU的设计及制造过程，让学生明白VHDL等硬件描述语言的真正用途，并将硬件电路设计的概念贯穿整个教学过程。

3.理论与实践并重

“电子设计自动化”是一门理论性与实践性都很强的课程，必须两者并重，才能收到良好的教学效果。在理论学习中要突显语法要点和电路设计思想，[2]并通过实践将这些语法与设计思想得以加强和巩固，同时在实践中锻炼学生的创新能力。

二、“电子设计自动化”课程教学方法总结

良好的教学方法能起到事半功倍的效果。因此，针对“电子设计自动化”课程的教学特点，笔者根据近几年的教学经验总结了一些行之有效的教学方法。

1.以生动的形式带领学生进入电子设计自动化的世界

电子设计自动化对学生来说是一个全新的概念。如何让他们能够快速地进入到这个世界中，并了解这个世界的大概，从而对这个领域产生兴趣，是每个老师在这门课授课之前必须要做的一件事情。教师可以采用一些现代化的多媒体授课技术，让学生更直观地了解电子设计自动化。由于电子设计自动化是一个很抽象的概念，因此，可以通过播放视频、图片等一些比较直观的内容来让学生了解这个领域。从学生最熟悉的电脑CPU引入，通过一段“CPU从设计到制造过程”的视频，让学生了解集成电路设计与制造的流程与方法，并引出集成电路这个概念。通过早期的集成电路与现在的集成电路的图片对比，引出EDA的概念，并详细讲解EDA对于集成电路行业的发展所作的巨大贡献。在教学过程中，通过向学生介绍一些使用EDA技术实现的当前比较主流的产品及其应用，提高学生对EDA的具体认识。这些方法不仅使学生对EDA相关的产业有了相应的了解，更激发了学生的学习兴趣，使学生能够踊跃地投入到“电子设计自动化”的学习中。

2.以实例展开理论教学

“电子设计自动化”的学习内容包含三大部分：[3]硬件描述语言（以VHDL语言为学习对象）、开发软件（以QUARTUSII为学习对象）和实验用开发板（以FPGA开发板为学习对象）。硬件描述语言的学习属于理论学习部分，是重中之重。对于一门编程语言的学习来说，语法和编程思想是学习要点。在传统的编程语言学习的过程中，通常都是将语法作为主线，结合语法实例逐渐形成编程思想。这种学习方法会使学生陷入到学编程语言就是学习语法的误区中，不仅不能学到精髓，还会因为枯燥乏味而产生厌倦感。如何能使学生既能掌握电路设计的方法，又轻松掌握语法规则是一个教学难题。笔者改变传统观念，将编程思想的学习作为教学主线，在理论学习过程中，以具体电路实例为基础，引导学生从分析电路的功能入手，熟悉将电路功能转换为相应的程序语句的过程，并掌握如何将这些语句按照规则组织成一个完整无误的程序。在此过程中，不断引入新的语法规则。由于整个过程中学生的思考重点都放在电路功能的实现上，而语法的学习就显得不那么突兀，也不会产生厌倦感。由于语法时刻都需要用到且容易忘记，因此在后期的实例讲解过程中需要不断地巩固之前所学过的语法现象，以避免学生遗忘，以此让学生明白，学习编程语言的真正目的是为了应用于电路设计。通过一些实践，学生体会到语言学习的成就感，进一步提高了学习兴趣，此方法收到了良好的教学效果。

3.将硬件电路设计的概念贯穿始终

硬件描述语言与软件语言有本质区别。很多学生由于不了解硬件描述语言的特点，在学习过程中很容易将之前所学的C语言等软件编程语言的思维惯性的应用于VHDL语言的学习过程中，这对于掌握硬件电路设计的实质有非常大的阻碍。因此，在教学过程中，从最初引入到最后设计电路，都要始终将硬件电路设计的概念和思维方式贯穿其中。在讲述应用实例时，需要向学生分析该例中的语句和硬件电路的关系，并强调这些语句与软件语言的区别。以if语句为例，在VHDL语言中，if语句的不同应用可以产生不同的电路结构。完整的if语句产生纯组合电路，不完整的if语句将产生时序电路，如果应用不当，会在电路中引入不必要的存储单元，增加电路模块，耗费资源。[4]而对于软件语言，并没有完整if语句与不完整if语句之分。为了让学生更深刻地理解不同的if语句对应的硬件电路结构特性，可以通过一个小实例综合之后的电路结构图来说明。

如以下两个程序：（1）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsifa<btheny<='0'；endif；endprocess；end；（2）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsey<='0'；endif；endprocess；end；（1）（2）两个程序唯一的不同点在于：程序（1）中使用的是elsif语句，是一个不完整的if语句描述，而程序（2）使用的是else语句，是一个完整的if语句描述。这一条语句的区别却决定了两个程序的电路结构有很大的不同。（1）综合的结果是一个时序电路，电路结构复杂，如图1所示。而（2）综合的结果是一个纯组合电路，电路结构非常简单，如图2所示。通过综合后的电路图比较，学生更深刻理解这两类语句的区别。强化硬件电路设计的思想，可以促使学生逐渐形成一种规范、高效、资源节约的设计风格，培养一个优秀的硬件电路设计工程师。

4.通过实践拓展强化学生动手能力

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中图分类号：G71 文献标识码：A

收录日期：2014年3月28日

高职教育作为技术应用型职业技能培养教育，一系列课程改革在人才培养中日益凸显重要性。在实际工作与探索中，从课程地位与作用、教学改革与建设、教材选用与处理、教学方法与手段、教学过程与评价等五个方面，对《电子设计自动化（EDA）》进行了课程优化，初步建立了基于工作过程的课程优化体系。

一、课程地位与作用

《电子设计自动化（EDA）》是应用电子技术、汽车电子技术等专业的专业核心能力课程，也是电气自动化技术等专业的专业拓展能力课程，在通信工程、自动控制系统和机电一体化等领域占有举足轻重的地位。课程内容分为三个模块，即：电子CAD技术（Protel电子电路原理图与PCB设计）、电子电路仿真技术（EWB、Multisim仿真调试与分析）和EDA综合应用开发技术。课程本身既是一门综合应用专业课程，对前面所学的电子电路进行电路绘图、制版、测试、仿真等综合内容，同时又学习电子电路的设计、仿真及开发方法，跟踪现代电子技术的发展、应用潮流与趋势，为后续课程的学习及毕业后能迅速适应专业工作需要打下坚实的技术基础，起着承前启后的重要枢纽作用。

课程的学习，选择恰当的软件系统至关重要。一般要求所选择的软件系统是国际主流应用系列，具有强大的功能与兼容性，还应该较为简单易学，操作简便，符合高职高专人才培养目标的要求。本着“必需、够用”的原则，选择了澳大利亚Altium公司的Protel DXP和美国NI公司的Multisim12这两款业界公认的优秀的EDA软件，内容难易适度，符合人才培养目标，对学生学习、掌握电子设计自动化相关技能是切合实际和行之有效的。

二、教学改革与建设

在课程教学改革与建设中，深刻领会教育部[2012]4号、教职成[2011]12号等文件精神，借鉴吸收兄弟院校的优秀成果和宝贵经验，引入校企合作的开发机制，着力构建基于工作过程的课程改革模式。

（一）基于企业应用需要，架构课程核心。通过企业调研、挂职顶岗等形式，针对电子类专业毕业生从事的岗位群（包括电子产品装接技师、调试维修技师、检验服务技师和电子设计工程师等）进行深层调研分析，确定了岗位群对职业能力的要求。同时，以山东半岛制造业基地为背景，以黄河三角洲地区引进发展急需人才项目为载体，大力加强与山东五洲电气有限公司、潍坊华彤电气有限责任公司等校外实训基地的交流与合作，校企双方共同探讨以职业能力培养为导向开展课程改革的新模式，架构了《电子设计自动化（EDA）》的课程核心。

（二）基于典型工作过程，设计课程结构。近年来，德国基于工作过程的职业教育课程开发方法代表着世界职业教育课程发展的方向，比较成功地解决了职业教育课程改革中的难题。其参照系是工作过程，但并非所有的、原生态的工作过程，而是从职业群中归纳整合出的典型的职业工作过程。根据工作岗位与工作任务的调研结果，进行归纳汇总，得到了电子电路原理图设计、电子电路PCB设计、电子电路仿真调试、EDA综合应用等分解工作任务，将相互关联的任务归类，得到了《电子设计自动化（EDA）》的具体行动领域。实际教学过程中采取由易而难、循序渐进的方式，将单管放大电路、射极跟随器等基本电路，单片机最小系统等中等集成电路，智能手机拆解电路等实际复杂电路逐层展开，层层融入课程结构，收到了非常好的效果。

（三）基于企业发展前沿，提升教学标准。鼓励学生考取职业资格证书，以便有能力在激烈的市场竞争中搏风击浪。在继续开展维修电工职业技能鉴定的同时，也在尝试将电子制图员、助理电子设计师等职业标准和电子设计自动化新器件、新技术、新工艺等融入课程内容，全面提升教学标准，以满足企业需要，实现与岗位零距离对接。将PCB设计软件由旧的Protel 99SE升级为更为完备的Protel DXP，将电子仿真软件由旧的EWB5.12升级为功能更强的Multisim12。在教学过程中，将深圳华为技术有限公司等知名电信电子公司的设计规范标准介绍给学生，既开阔了学生的眼界，同时又激发了学生的学习兴趣和热情。

三、教材选用与处理

根据最新的教学大纲，选用教育部高职高专规划教材，以提高学生的动手及工程实践能力为目标，以电子技术基础为背景，以计算机为工具，全面培养学生的工作和实践能力。根据需要，把教材内容分为两大部分：第一部分是电子电路原理图与PCB设计，包括设计的一般方法、元件库与封装库的编辑、手工布局与手工布线、自动布局与布线等内容；第二部分是电子电路仿真，包括仿真软件的基本操作、分析方法及实际应用等内容。在此基础上，又将两者有机融合，单独开辟了EDA综合应用这一环节作为第三部分。另外，结合现代信息技术，突出实用性、时代性，以自主、设计和创新为重点，强调学生的综合素质教育，培养学生初步的科研和产品开发能力，选拔优秀学生参加全国大学生电子设计竞赛、山东省职业院校技能竞赛及机电产品创新设计竞赛等活动，“走出去――以赛带练”不失为一条培养高素质人才的好路子。

四、教学方法与手段

借鉴行动导向教学法的先进理念，注重实践活动，充分调动学生学习的主动性、积极性。在教学方法上，不拘泥形式，而是根据学生的个性特征及教学的实际需要，综合设计，推陈出新，以达到教学的目的。如在电子电路分析方法的选择上，采用头脑风暴法，让学生各抒己见，充分调动其学习兴趣；在PCB板的设计中，采用角色扮演法，根据设计流程让学生在规范确定、PCB规划、封装选择、布局布线、DRC检测等环节担任不同角色，合理分工，提高其工作责任心和学习效率，让学生在学习过程发现问题、思考问题、解决问题，变被动学习为主动学习。

在教学手段上，综合应用现代教学技术，充分利用电子课件等多种电子资源进行多媒体教学。课件内容形式多样，充分发挥多媒体的特点，把文字、图像、声音、动画及视频等信息进行有机结合，使得讲授更加生动，演示更加直观，上机练习更加充分，辅导答疑更加全面。

五、教学过程与评价

在教学过程中，努力营造活跃开放的课堂氛围，引导学生积极主动思考。鼓励学生提问，因为每一个疑问都是智慧火花的碰撞，每一个疑问的解决都是能力升华的结晶。以积极心态去引导，对提出问题的学生加以表扬，给予平日成绩加分的奖励。在“传道、授业、解惑”的过程中，老师起了一个传帮带的作用，与学生拉近了距离，是学生学习上的良师，更是生活中的益友。谦逊的态度使人受用终生，在老师的平易近人面前，学生也学会了彬彬有礼，这便是一个和谐的教学氛围。在授课过程中，还坚持一个理念，即高职教育培养出来的学生不是只会干活的流水线机器，而是有思想、有内涵的高素质人才。教师要教给学生的，理论知识固然重要，做人的道理亦不可或缺。

《电子设计自动化（EDA）》作为一门发展潜力巨大的优秀课程，教学考核与评价体系也应该先进实用，首先要与我国高等职业教育要求的通用能力相关联；其次要与对应职业领域的国家职业标准相关联。为此，初步探索了基于能力评价的学生考评系统，使之与基于工作过程的课程内容改革相配套，具体包括作业完成情况、基本能力展示、实践操作技能、工作与职业操守、学习态度、团队合作精神等考核内容。

作为一门实践性很强的专业课，在大力强化技能训练的同时，并不忽略理论的重要性。重理论、轻实践只是纸上谈兵；而重实践、轻理论则是匹夫之勇；只有理论与实践相统一，那才是王者之道。现代教育培养的学生不是一个个操作工人，而是具有深厚理论功底的能工巧匠。

六、结语

实践证明，基于工作过程的《电子设计自动化（EDA）》课程优化符合高职高专人才培养目标的要求，值得进一步推广。教育教学改革是一项复杂的系统工程，很多想法和思路还不是很完善，权作抛砖引玉，欢迎读者百家争鸣，建言献策。

主要参考文献：

[1]杨春玲，朱敏，杨荣峰.EDA技术实践课程建设及实训基地建设[J].电气电子教学学报，2012.8.

[2]首珩，周虹.基于工作过程的课程体系开发与实施[J].职教论坛，2008.18.

[3]陈宇，刘博盛.基于工作过程导向的高职课程开发[J].机械职业教育，2009.1.