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［摘要］文章从培养学生工程实践能力出发，分析了EDA教学与学生工程实践能力培养间的联系。通过介绍华北科技学院电子信息类专业学生在工程实践实训中EDA教学内容的具体实施情况，进一步说明了EDA实践教学对学生工程实践素质及创新能力培养的可行性和重要性。
［关键词］EDA 实践教学 工程素质
［作者简介］朱小龙（1971- ）,男，安徽淮北人，华北科技学院电子信息工程系教研室主任，副教授，主要研究方向为电子及微型计算机技术。（河北三河101601）
［中图分类号］G712［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2010）33-0165-02
一、引言
高等教育需要面向社会，为社会培养出具有扎实基础知识和基本技能，具有较强工程实践能力的交叉型、复合型人才，是当今各高校面临的紧迫任务。如何在更趋“现实”的社会中，培养出具有本校专业特色的大学毕业生，已成为高校专业课程建设和改革的驱动力。
随着集成电路（IC）技术和计算机辅助设计（CAD）技术的迅速发展，电子设计自动化（EDA）技术已成为电子新技术发展潮流，是现代电工电子技术人员工程设计所必须掌握的技术。从电子市场激烈的竞争中，一个现代化的电子类企业在产品的研制、开发和设计中，必须拥有EDA工具和技术手段，以此降低研制成本，缩短开发周期，进而增强产品的市场竞争力。因此高校作为为社会培养和输送高素质人才的基地，必须掌握新技术的发展动向和社会对人才的需求。结合我校的学生培养目标和计划，我们在电工电子类专业学生培养过程中，加强了EDA课程教学内容，树立学生的工程实践意识，使学生掌握借助计算机EDA工具，完成电子系统的功能设计、逻辑设计、定量模拟分析，PCB布图设计，并为ASIC（Application Speclic IC）设计打下良好基础。
二、EDA教学与学生的工程实践
随着高等教育的迅速发展，招生规模的日益扩大，传统的电子类专业实践教学条件和手段已成为制约专业规模发展和招生的瓶颈。如何在学生数量多、实验及实践条件有限的环境下，培养学生的动手能力、创新能力、工程实践意识，是我们正在积极探索的课题。
工程实践是根据工科学生的培养特点，在特定的实践环境中对学生进行电子、信息及其系统等进行的工程技术训练。它具有如下的意义：一是通过实践训练，不仅可以培养学生的工程实践能力，使学生由“仅仅有所知”变为“尚能有所为”，从而促进学生知识向能力的高效转化；更重要的是还可以培养学生的创新能力，激发学生的创新欲望。二是通过学生亲自动手，使其直接接触感性知识，来强化其形象思维，实现抽象思维与形象思维的共同发展；三是通过“创意制作”，即由学生自己创意设计电子电路、电子小产品且自行制作完成，培养学生运用知识解决实际问题的能力和创新能力。构建和实施实验教学时要遵循人的认知规律，充分考虑学生个体的差异和学生由低年级到高年级不同的成长阶段。实验教学要按照基础技能培养——系统设计能力培养——独立工作能力培养的渐进式过程来进行，即对低年级大学生主要通过课程基本实验、课程选做实验来培养其基础技能；一旦学生具有基础技能，就要充分重视其系统设计能力的培养，这要通过课程设计、电子系统设计等实验来实现；而独立工作能力的培养主要通过自主开发课题、参与导师科研等环节来实现。
在实验内容的安排和实验手段的选择上，要尽力改变验证性实验过多，部分实验内容陈旧、手段落后的状况，大力增加综合性、设计性、创新性实验，采用现代EDA技术，并努力突破按课程开设实验的传统方式，根据专业特点和方向，将实验教学尽量按学分制独立设课。例如，将实验分成必修、限选与任选三类，充分发挥学生学习的主动性、积极性和创造性；实行部分实验室的开放式教学，这些实验室除了承担上述课内实验教学以外，还应配合学分制度，为学生提供课外实验的场所和条件；实验教学应采取以学生自己动手、自拟、自设实验为主，教师辅导为辅的启发式教学模式，废除由教学人员包办代替，学生观察记录式的教学方法，并将现代教学方法与手段，如多媒体教学、计算机交互教学引入实验教学之中。对电子专业，有必要建立EDA实验室，配备PSPICE、MULTISIM（EWB的升级版）、PROTEL、DSP、MAXPLUSII等工具，通过学习这些软件的使用，让学生掌握从原理图到电路模拟再到PCB板的完整设计过程，利用自制的ISP和FPGA实验板完成从VHDL语言或原理图输入到逻辑模拟、编程下载、测试的完整设计过程。尤其是MULTISIM软件，具有丰富的电子元件和种类繁多的仪器，利用它进行综合或设计性实验不仅可以减少耗材，节约成本，同时也有助于学生克服怕失败、不敢动手的恐惧心理，学生还可以灵活地选择实验时间，从而营造良好的工作环境和人文环境，并且大大降低了实验教师的劳动强度，如果能在学生公寓等场所的计算机上利用，效果会更佳。
因此，EDA技术及教学在电子类实训环节的引入，能有效提高训练中的“投入”与“产出”的比例，学生获得较大收益。现代工程训练为学生提供了一个实在的工程背景，学生在进行工程训练的同时会逐步认识和建立质量意识、安全意识、群体意识、经济意识、市场意识、环境意识、社会意识、创新意识等，并认识到完成工程任务中非技术因素的重要性。
三、我校EDA实践教学平台的建设
依托于EDA实践教学的实验室建设及教学水平，目前在某种程度上已经成为衡量学校电工电子课程办学水平的一个重要标志。我校EDA课程及实验室建设是学院“高等工程教育创新人才培养”的配套工程，是培养我校电工电子类创新人才计划中构建的一个重要的工程实践平台。
1.硬件环境建设。充分利用已有的实验条件，为EDA实验室配备了学生用微机80台、专用服务器一台、教师用机一台、控制台用机一台、打印机两台、扫描仪一台，基本满足教学中两个自然班一次上机的需求；在学校追加投入的基础上，再增配了20台PC机，以满足教师在EDA教学和科研中的需要。
为了充分利用校园网络资源，100台EDA用机通过一台服务器管理构成一个100M的实验室局域网，网络操作系统选用Windows SERVER 2003，并通过校园网与INTERNET连接。实验室教师可以通过网络完成EDA实践教学部分内容。
2.软件投入。我们根据办学实际情况，选用适合了不同层次教学的EDA软件。目前已经配备了Electronics workbench、Protel、Pspice、Multisim、Max+plusⅡ、Matlab、Proteus等软件,还不断进行补充、完善。
3.教材建设。按照学院的21世纪规划教材建设的要求和电工电子类学生的培养计划，我们组织一批有经验的教师先后完成了《电工与通信电路计算机仿真——EWB虚拟实验室》《电子设计自动化（EDA）技术——仿真、设计与制作》等教材的编写和公开出版发行，主要包括EDA技术概述，仿真软件Multisim7.0及其应用，印制电路板设计软件Protel DXP及其应用，可编程逻辑器件（PLD）的设计，电子电路设计与制作选题等方面的内容。
4.多媒体网络化的实践教学。按照新形式的人才培养目标，基于我院校园网建设和规划，我们正在建立新的EDA教学模式。以电工电子EDA网上虚拟实验室为平台，建立以学生自主学习为中心，基于互联网的开放型实验室教学，应用到学生的课程设计、毕业实习和设计等教学环节中去。EDA网上虚拟实验室是采用多媒体技术、仿真技术、数据库技术和网络技术，构建的一个“网上虚拟电子实验室”。利用它学生可以做基本电路、模拟电路、数字电路的各种实验，同时还可自行设计和制作新的实验内容。学生可通过校园网以登陆方式进入到EDA实验室服务器上调用EDA工具完成相应试验，提交EDA实验作业。通过网络化实验室平台建设，初步解决了学生设计及实践中教师集中指导与学生业余学习之间的矛盾，实验仪器的维护、元件的损耗与有限资金的矛盾，电子技术的高速发展与教学内容相对滞后之间的矛盾等。
四、EDA教学在工程实训中的实施
工程实践训练是学生将专业理论与实践相结合，以实践和成果为目的完成工程基本训练的重要教学环节。大学生电子设计能力的培养需要多个环节、循序渐进的过程，为此一方面要保证和增加实践环节时间，另一方面要加强工程实践环节，树立EDA设计在工程教育中的地位，以设计为中心的思想要不断加强，把理论教学和实践教学结合起来。为此在课程教学环节中，我们增加了EDA设计性实验内容，建立设计性实验课系列；进一步加强了课程设计的实践环节，建设课程设计系列，如电子课程设计、专业课程设计、创新设计等。
在具体的设计和实验内容安排上，我们利用EDA实验平台，开设了电子类工程实践训练。例如，专门开发了单片机控制温度的小型系统作为工程训练内容。在训练中，我们让学生先进行电子电路原理图设计，通过Multisim软件对原理图进行各种参数分析，达到设计目的，形成网络表；再通过网络表，利用Protel软件进行PCB板设计，通过制版机完成PCB版制作加工,完成电路板的焊接与调试；最后通过Proteus单片机系统仿真,完成设计程序的调试和系统仿真。通过这样一系列的设计、仿真、制作和调试，学生掌握了系统的设计、制作、调试，了解信息采集测试、校准、控制及通信的全过程，提高了学生在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养了其在完成工程项目中应具备的基本素质和要求，同时也培养了学生的研发能力及团队精神，科学的、实事求是的工作方法，还增加了学生动手的乐趣，同时也减少了工程实践的设备装置投入。我们还先后对2005级、2006和2007级电子信息专业的学生进行的电工电子工程实践训练，完成冰箱保护器、超外差式收音机和助听器的电路设计、制版、仿真和安装调试，都取得良好的实践效果。
经过几年的实践和积累，我们在EDA教学应用于学生的工程素质及创新能力培养等方面都取得了较好的效果。在电子设计大赛以及以“挑战杯”命名的科技活动中，在本科生中推广的SRT（大学生科研训练）活动及创建学生创新训练基地的工作中，EDA技术为大学生自主进行创造性活动都提供的了强有力实践方法。2009年我校还组队参加了全国电子设计大赛，我们通过EDA教学方式，在仪器设备投入较少的情况下，对参赛学生进行有针对性训练，取得了良好的效果，并在比赛中获得了全国赛区一等奖（专科）和河北赛区一等奖的好成绩。
五、结束语
把EDA技术引入课堂及实践教学，并在工程实训中的充分应用，一方面不仅节省了教学仪器设备的投入，降低了管理成本；同时还帮助学生更好地掌握了课堂教学内容，加深对概念的理解，丰富了实践教学内容，逐步培养学生的工程意识和创新能立；另一方面，还进一步提升了实验室实验内容的层次，可以开设很多综合及设计性实验，并可将科研中的部分内容在学生电工电子实训中完成设计、仿真、制作和调试，逐步培养学生的科研能力。
［参考文献］
［1］张保华，郑伟.电工电子实验教学体系的建设与探索［J］.实验室研究与探索，2004，23（3）.
［2］朱昌平，黄波，沈金荣，等.现代电子创新实验中心的建设与探索［J］.实验室研究与探索，2005，24（3）.
［3］韩九强，郑南宁.国外自动化相关学科专业教育教学的现状与发展研究［J］.电气电子教学学报，2003，25（6）.
［4］朱高峰，沈士团.21世纪的工程教育［M］.北京：高等教育出版社，2001.
［关键词］EDA 实践教学 工程素质
［作者简介］朱小龙（1971- ）,男，安徽淮北人，华北科技学院电子信息工程系教研室主任，副教授，主要研究方向为电子及微型计算机技术。（河北三河101601）
［中图分类号］G712［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2010）33-0165-02
一、引言
高等教育需要面向社会，为社会培养出具有扎实基础知识和基本技能，具有较强工程实践能力的交叉型、复合型人才，是当今各高校面临的紧迫任务。如何在更趋“现实”的社会中，培养出具有本校专业特色的大学毕业生，已成为高校专业课程建设和改革的驱动力。
随着集成电路（IC）技术和计算机辅助设计（CAD）技术的迅速发展，电子设计自动化（EDA）技术已成为电子新技术发展潮流，是现代电工电子技术人员工程设计所必须掌握的技术。从电子市场激烈的竞争中，一个现代化的电子类企业在产品的研制、开发和设计中，必须拥有EDA工具和技术手段，以此降低研制成本，缩短开发周期，进而增强产品的市场竞争力。因此高校作为为社会培养和输送高素质人才的基地，必须掌握新技术的发展动向和社会对人才的需求。结合我校的学生培养目标和计划，我们在电工电子类专业学生培养过程中，加强了EDA课程教学内容，树立学生的工程实践意识，使学生掌握借助计算机EDA工具，完成电子系统的功能设计、逻辑设计、定量模拟分析，PCB布图设计，并为ASIC（Application Speclic IC）设计打下良好基础。
二、EDA教学与学生的工程实践
随着高等教育的迅速发展，招生规模的日益扩大，传统的电子类专业实践教学条件和手段已成为制约专业规模发展和招生的瓶颈。如何在学生数量多、实验及实践条件有限的环境下，培养学生的动手能力、创新能力、工程实践意识，是我们正在积极探索的课题。
工程实践是根据工科学生的培养特点，在特定的实践环境中对学生进行电子、信息及其系统等进行的工程技术训练。它具有如下的意义：一是通过实践训练，不仅可以培养学生的工程实践能力，使学生由“仅仅有所知”变为“尚能有所为”，从而促进学生知识向能力的高效转化；更重要的是还可以培养学生的创新能力，激发学生的创新欲望。二是通过学生亲自动手，使其直接接触感性知识，来强化其形象思维，实现抽象思维与形象思维的共同发展；三是通过“创意制作”，即由学生自己创意设计电子电路、电子小产品且自行制作完成，培养学生运用知识解决实际问题的能力和创新能力。构建和实施实验教学时要遵循人的认知规律，充分考虑学生个体的差异和学生由低年级到高年级不同的成长阶段。实验教学要按照基础技能培养——系统设计能力培养——独立工作能力培养的渐进式过程来进行，即对低年级大学生主要通过课程基本实验、课程选做实验来培养其基础技能；一旦学生具有基础技能，就要充分重视其系统设计能力的培养，这要通过课程设计、电子系统设计等实验来实现；而独立工作能力的培养主要通过自主开发课题、参与导师科研等环节来实现。
在实验内容的安排和实验手段的选择上，要尽力改变验证性实验过多，部分实验内容陈旧、手段落后的状况，大力增加综合性、设计性、创新性实验，采用现代EDA技术，并努力突破按课程开设实验的传统方式，根据专业特点和方向，将实验教学尽量按学分制独立设课。例如，将实验分成必修、限选与任选三类，充分发挥学生学习的主动性、积极性和创造性；实行部分实验室的开放式教学，这些实验室除了承担上述课内实验教学以外，还应配合学分制度，为学生提供课外实验的场所和条件；实验教学应采取以学生自己动手、自拟、自设实验为主，教师辅导为辅的启发式教学模式，废除由教学人员包办代替，学生观察记录式的教学方法，并将现代教学方法与手段，如多媒体教学、计算机交互教学引入实验教学之中。对电子专业，有必要建立EDA实验室，配备PSPICE、MULTISIM（EWB的升级版）、PROTEL、DSP、MAXPLUSII等工具，通过学习这些软件的使用，让学生掌握从原理图到电路模拟再到PCB板的完整设计过程，利用自制的ISP和FPGA实验板完成从VHDL语言或原理图输入到逻辑模拟、编程下载、测试的完整设计过程。尤其是MULTISIM软件，具有丰富的电子元件和种类繁多的仪器，利用它进行综合或设计性实验不仅可以减少耗材，节约成本，同时也有助于学生克服怕失败、不敢动手的恐惧心理，学生还可以灵活地选择实验时间，从而营造良好的工作环境和人文环境，并且大大降低了实验教师的劳动强度，如果能在学生公寓等场所的计算机上利用，效果会更佳。
因此，EDA技术及教学在电子类实训环节的引入，能有效提高训练中的“投入”与“产出”的比例，学生获得较大收益。现代工程训练为学生提供了一个实在的工程背景，学生在进行工程训练的同时会逐步认识和建立质量意识、安全意识、群体意识、经济意识、市场意识、环境意识、社会意识、创新意识等，并认识到完成工程任务中非技术因素的重要性。
三、我校EDA实践教学平台的建设
依托于EDA实践教学的实验室建设及教学水平，目前在某种程度上已经成为衡量学校电工电子课程办学水平的一个重要标志。我校EDA课程及实验室建设是学院“高等工程教育创新人才培养”的配套工程，是培养我校电工电子类创新人才计划中构建的一个重要的工程实践平台。
1.硬件环境建设。充分利用已有的实验条件，为EDA实验室配备了学生用微机80台、专用服务器一台、教师用机一台、控制台用机一台、打印机两台、扫描仪一台，基本满足教学中两个自然班一次上机的需求；在学校追加投入的基础上，再增配了20台PC机，以满足教师在EDA教学和科研中的需要。
为了充分利用校园网络资源，100台EDA用机通过一台服务器管理构成一个100M的实验室局域网，网络操作系统选用Windows SERVER 2003，并通过校园网与INTERNET连接。实验室教师可以通过网络完成EDA实践教学部分内容。
2.软件投入。我们根据办学实际情况，选用适合了不同层次教学的EDA软件。目前已经配备了Electronics workbench、Protel、Pspice、Multisim、Max+plusⅡ、Matlab、Proteus等软件,还不断进行补充、完善。
3.教材建设。按照学院的21世纪规划教材建设的要求和电工电子类学生的培养计划，我们组织一批有经验的教师先后完成了《电工与通信电路计算机仿真——EWB虚拟实验室》《电子设计自动化（EDA）技术——仿真、设计与制作》等教材的编写和公开出版发行，主要包括EDA技术概述，仿真软件Multisim7.0及其应用，印制电路板设计软件Protel DXP及其应用，可编程逻辑器件（PLD）的设计，电子电路设计与制作选题等方面的内容。
4.多媒体网络化的实践教学。按照新形式的人才培养目标，基于我院校园网建设和规划，我们正在建立新的EDA教学模式。以电工电子EDA网上虚拟实验室为平台，建立以学生自主学习为中心，基于互联网的开放型实验室教学，应用到学生的课程设计、毕业实习和设计等教学环节中去。EDA网上虚拟实验室是采用多媒体技术、仿真技术、数据库技术和网络技术，构建的一个“网上虚拟电子实验室”。利用它学生可以做基本电路、模拟电路、数字电路的各种实验，同时还可自行设计和制作新的实验内容。学生可通过校园网以登陆方式进入到EDA实验室服务器上调用EDA工具完成相应试验，提交EDA实验作业。通过网络化实验室平台建设，初步解决了学生设计及实践中教师集中指导与学生业余学习之间的矛盾，实验仪器的维护、元件的损耗与有限资金的矛盾，电子技术的高速发展与教学内容相对滞后之间的矛盾等。
四、EDA教学在工程实训中的实施
工程实践训练是学生将专业理论与实践相结合，以实践和成果为目的完成工程基本训练的重要教学环节。大学生电子设计能力的培养需要多个环节、循序渐进的过程，为此一方面要保证和增加实践环节时间，另一方面要加强工程实践环节，树立EDA设计在工程教育中的地位，以设计为中心的思想要不断加强，把理论教学和实践教学结合起来。为此在课程教学环节中，我们增加了EDA设计性实验内容，建立设计性实验课系列；进一步加强了课程设计的实践环节，建设课程设计系列，如电子课程设计、专业课程设计、创新设计等。
在具体的设计和实验内容安排上，我们利用EDA实验平台，开设了电子类工程实践训练。例如，专门开发了单片机控制温度的小型系统作为工程训练内容。在训练中，我们让学生先进行电子电路原理图设计，通过Multisim软件对原理图进行各种参数分析，达到设计目的，形成网络表；再通过网络表，利用Protel软件进行PCB板设计，通过制版机完成PCB版制作加工,完成电路板的焊接与调试；最后通过Proteus单片机系统仿真,完成设计程序的调试和系统仿真。通过这样一系列的设计、仿真、制作和调试，学生掌握了系统的设计、制作、调试，了解信息采集测试、校准、控制及通信的全过程，提高了学生在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养了其在完成工程项目中应具备的基本素质和要求，同时也培养了学生的研发能力及团队精神，科学的、实事求是的工作方法，还增加了学生动手的乐趣，同时也减少了工程实践的设备装置投入。我们还先后对2005级、2006和2007级电子信息专业的学生进行的电工电子工程实践训练，完成冰箱保护器、超外差式收音机和助听器的电路设计、制版、仿真和安装调试，都取得良好的实践效果。
经过几年的实践和积累，我们在EDA教学应用于学生的工程素质及创新能力培养等方面都取得了较好的效果。在电子设计大赛以及以“挑战杯”命名的科技活动中，在本科生中推广的SRT（大学生科研训练）活动及创建学生创新训练基地的工作中，EDA技术为大学生自主进行创造性活动都提供的了强有力实践方法。2009年我校还组队参加了全国电子设计大赛，我们通过EDA教学方式，在仪器设备投入较少的情况下，对参赛学生进行有针对性训练，取得了良好的效果，并在比赛中获得了全国赛区一等奖（专科）和河北赛区一等奖的好成绩。
五、结束语
把EDA技术引入课堂及实践教学，并在工程实训中的充分应用，一方面不仅节省了教学仪器设备的投入，降低了管理成本；同时还帮助学生更好地掌握了课堂教学内容，加深对概念的理解，丰富了实践教学内容，逐步培养学生的工程意识和创新能立；另一方面，还进一步提升了实验室实验内容的层次，可以开设很多综合及设计性实验，并可将科研中的部分内容在学生电工电子实训中完成设计、仿真、制作和调试，逐步培养学生的科研能力。
［参考文献］
［1］张保华，郑伟.电工电子实验教学体系的建设与探索［J］.实验室研究与探索，2004，23（3）.
［2］朱昌平，黄波，沈金荣，等.现代电子创新实验中心的建设与探索［J］.实验室研究与探索，2005，24（3）.
［3］韩九强，郑南宁.国外自动化相关学科专业教育教学的现状与发展研究［J］.电气电子教学学报，2003，25（6）.
［4］朱高峰，沈士团.21世纪的工程教育［M］.北京：高等教育出版社，2001.