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電子設計自動化技術（簡稱EDA技術）是現代電子設計領域的一門新技術，它以計算機軟件為工作平臺，融合微電子、計算機、現代電子理論等學科和技術，培養學生的電子設計自動化應用能力和現代電子技術的設計方法，提升電子、電信類專業從業人員的專業素質和職業技能。蘇州經貿職業技術學院自2004年開始，把“計算機輔助電子設計和分析、仿真（PROTEL、EWB、EDA）等軟件的熟練使用”納入學生培養的核心技能之一，為本地區電子設計行業的生產、服務和管理一線培養了一批從事電路繪圖與PCB（PrintedCircuitBoard，印制電路板）制版技術人員、電子設計自動化工程師助理和小型電子企業技術應用與設計人員等高技能人才。電子設計自動化高技能人才培養是面向電子設計自動化應用能力和現代電子技術的設計方法，提升電子、電信類專業從業人員的專業素質和職業技能，為電子設計行業的生產、服務和管理一線培養電子電路繪圖與PCB設計及制版技術人員、電子設計自動化工程師助理和小型電子企業技術應用、技術革新與設計人員等。

2培養的內容

以“工作過程系統化”理論為指導，以促進學生職業生涯發展為目標，以“工作過程導向”理念來開發構建培養電子設計自動化高技能人才的課程體系。即以職業分析為基礎，到相關企業的工作崗位調研崗位職責，分析職業崗位的工作過程，歸納匯總技能培養的典型工作任務；把行動領域的典型工作任務引領到學習領域的課程，構建實施典型工作任務的課程體系；遵循學生認知學習、職業成長兩方面規律，對學習情境進行設計，形成特色課程。依據培養的目標，走訪蘇州市工業園區、高新區內飛利浦、諾基亞、華碩、三星等著名企業，基本明確電子設計自動化工作崗位的職責。在此基礎上，重構電子設計自動化高素質技能型人才的工作結構和知識結構，歸納匯總出十大典型工作任務：電子電路原理圖設計繪制，電子電路PCB設計繪制，電子電路PCB制作，CPLD開發工具的使用，CPLD的組合邏輯電路設計，CPLD的時序邏輯電路設計，CPLD的圖形輸入法設計，CPLD設計的VHDL語言實現，CPLD設計的仿真、下載和調試，綜合CPLD應用的設計實現。根據歸納匯總出的典型工作任務，以基本電路、元件為基礎，到電子CAD技術（Protel電子電路原理圖與PCB設計）起步，再到電子電路的仿真設計、PLD（ProgrammableLogicDevice，可編程邏輯器件）的設計與應用，最后是EDA綜合應用及開發技術的由簡單到復雜、由易到難、由硬件到軟件、從實物驗證到數字仿真的課程內容體系，形成電子設計自動化高素質技能型人才培養計劃和方案。

3培養實踐

3.1以課程建設為載體，實現教學過程特色化，教學建設精品化

課程的教學實施以學生為中心，把教學內容以真實工作任務或社會產品為載體，綜合采取討論式、開放式、探究式、實踐式等教學方法，融“教、學、做”為一體。充分利用電子設計軟件平臺和多媒體現代化教學手段，構建基于網絡的電子設計、仿真、驗證等教學環境，增強教學效果。通過4年的建設，課程鏈中的課程已建成1門省級精品課程（含實訓），1門院級精品課程，1門課程的教材分別獲省級、院級精品教材建設立項，并于2009年12月正式出版使用。

3.2課程教學案例化，實訓內容產品化，實戰內容項目化

電子綜合設計技能的培養主要通過課程教學、綜合實訓和項目實戰3個由淺入深、由簡單到復雜的途徑實現。學習內容以產品、工作任務或項目為載體，課程鏈中的模擬電路是以生活中的典型產品如整流器、助聽器、樓道感應燈、手機充電器等作為內容載體；電子CAD課程、電子裝配與工藝、EDA技術課程分別以電子元（部）件、單元（功能）電路或較小應用系統案例為內容載體；電子綜合實訓、EDA實訓以出租車計費器、多功能數字鐘、交通燈控制器和頻率計等產品為載體。實戰內容主要通過參與各類具體的科研項目實現，包括學生主持申報的江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃立項項目3項和教師主持、學生參加的項目1項。

3.3技能培養過程標準化、職業化

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中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、前言

近些年，隨著電子技術及計算機技術的不斷發展，使用原來的方法進行系統及芯片的設計已經不能滿足要求了，需要具有更高效率的設計方法，運用VHDL語言進行電子設計就是在這種情況下開發的，而且被越來越廣泛地應用到電子設計自動化中，顯著地提高了開發效率及產品的可靠性。

二、電子設計自動化和VHDL語言概述

1、電子設計自動化概述。電子設計自動化又稱為EDA技術，它是在上世紀70年代的集成電路技術茂盛發展下誕生的，與集成電路的復雜度是緊密相關的。在第一代電子設計自動化EDA中，其主要功能是進行圖形編輯交互及設計規則檢查，所要解決的問題是進行PCB布局布線或者晶體管級版圖的設計；第二代電子自動化設計EDA系統，主要包括邏輯圖的設計輸入、邏輯綜合、芯片布圖、模擬驗證及印刷電路的版布圖等，隨著集成電路尺寸越來越小、規模越來越大、速度及頻率越來越高、設計越來越復雜，HDL的設計方案應運而生，隨后具有描述語言的VHDL被提出來了。

2、VHDL語言概述。VHDL語言是指超高速集成電路的硬件描述語言，它是一種很快的電路設計工具，其功能主要包括電路合成、電路描述及電路仿真等電路設計工作。VHDL語言是由抽象及具體硬件級別進行描述的工業標準語言，它已經成為了一種通用硬件設計的交換媒介，很多工程軟件供應商已經把VHDL語言當做了EDA或CAD軟件的輸入/輸出標準，很多EDA廠商還提供了VHDL語言編譯器，同時在方針工工具、布圖工具及綜合工具中對VHDL語言提供了支持。

三、VHDL語言的特點

1、VHDL語言具有較強的描述功能，能夠對支持系統的行為級、門級及寄存器傳輸級這三個層次進行設計，和其它硬件描述語言相比，VHDL語言的行為描述能力更強，這種較強的行為描述力能夠有效地避開具體器件結構。對大規模的電子系統的邏輯行為進行描述與設計，VHDL語言已經成為高層次設計中的核心，也是它成為了電子設計系統領域最好的硬件語言描述。

2、VHDL語言能夠支持大規模的設計分解，及已有設計再利用，大規模的設計不可能有一個人獨立地完成，需要多個項目共同的組成，VHDL語言中的設計實體概念、設計庫概念、程序包概念為設計的分解及再利用提供了有力的支持。

3、VHDL語言具有較為豐富的模擬庫函數及仿真語句。這使它能夠在任何設計系統中，很早地就能對設計系統功能中的可行性進行查驗，并隨時可以對設計進行模擬仿真，將設計中的邏輯錯誤消除在組裝前，由于大規模集成電路及應用多層的印刷技術器件組裝完畢之后。很難進行修改，這就使得邏輯模擬變得不可缺少，運用邏輯模擬還能夠減少成本縮短調試及設計周期。對于中小規模的集成電路，僅運用模擬就能夠獲得成功數字系統設計；而大規模集成電路，則需要運用邏輯模擬進行邏輯網絡設計的檢查與分析。邏輯模擬系統對于集成電路來說，是不可缺少的重要手段。

4、VHDL語言本身生命周期就較長，在VHDL語言設計中，并不包含和工藝相關的信息，其設計和最終工藝實現是無關的，能夠使設計通過門級仿真之后，在用合適的工具映射到不同的工藝當中，當工藝進行更新時，就不需要進行原設計的修改了，僅改變映射工具就可以了，對于已經完成的設計，尤其是和工藝技術相關的參數可以運用VHDL語言所提供的類屬進行描述，或者進行子程序功能的調用，可以在源程序不改變的情況下，僅修改類屬的函數及參量就可以了，這樣就可以改變電子設計的規模及結構了。當然在VHDL語言也有些不足之處，像沒有WAIT語句、不能處理動態結構、不能等待時序等，但它整體還是有很多優點的，并為硬件設計帶來了很大地方便，被很多用戶所接受，也得到了很多廠商的有力支持。

四、電子設計自動化應用VHDL語言的開發流程

VHDL語言的開發流程主要為文本編輯、功能仿真、邏輯綜合、布局布線、時序仿真及編程下載。其中文本編輯器能夠進行VHDL語言環境的編輯，其文件保存為，功能仿真是指將文件調入VHDL的仿真軟件中，并進行功能的仿真，對其邏輯功能進行檢查以驗證是否正確，也稱為前仿真，對于那些相對簡單的電子設計可以忽略這一步，在布線完成之后直接進行時序仿真：邏輯綜合是指將文件進行邏輯綜合并在設定的約束條件下進行綜合。就是把語言綜合成布爾表達式及信號連接關系，綜合之后會生成，電子設計自動化的工業標準文件：布局布線則是將文件調到PLD廠家所提供的軟件之中進行布局布線，這樣就可以把已設計好的邏輯安放到PLD 內了；時序仿真是指利用布局布線時所獲得的精確參數進行后仿真的驗證：編程下載所指當確認方針沒有錯誤后，就將文件儲存到目標芯片中。

五、VHDL語言在電子設計自動化應用中的作用

VHDL語言在電子設計自動化中的應用，能夠有效地打破傳統硬件電路的設計界限，借助硬件的描述語言設計出與相關要求相符合的硬件系統，運用VHDL語言對電子設計自動化的應用，與C語言的語法類型是相似的，具有很好的可讀性，掌握起來也較為簡單，運用VHDL語言進行硬件電路的設計打破了原有地先畫出電路的原理圖，再進行元器件及實際電路定式的搭建，可以靈活地御用VHDL語言描述的硬件電路功能進行信號的連接和定時關系，在總體行為的設計一直到最終邏輯形成網絡表的文件，對于每一步都要進行仿真的檢查，在仿真結果分析中，能夠發現電子自動化系統的設計中所存存在的問題，這樣更有利于電子設計自動化應用的完整，并且其設計效率更高，時間周期更短，VHDL語言已經被廣泛地應用在電子設計自動化中了。

六、VHDL 語言在電子設計自動化應用中所要注意的問題

1、文件名和實體名要相同，其后綴均為.Vhd，程序的存儲路徑不能有漢字出現，變量要放在結構體之中，變量并不是全局量，僅能在進程語句及子程序中進行使用。

2、關于順序語句和并行語句問題，要把并行語句直接放人結構體里就可以了，而順序語句就要放在process里了，雖然process自身是并行語句，但它的內部確是順序語句。

3、在條件語句中，條件的覆蓋是不完整的，綜合器會把多余的鎖存器引入進來，一定要對條件所覆蓋的范圍進行考慮，通常的處理方法是加上else語句進行條件補全，頂層的文件在進行存盤時，其文件名是不能和底層的文件名相同的。

七、結束語

隨著電子技術和計算機技術的不斷發展，電子產品也在迅速發展著，電子設計自動化技術改變了傳統的數字系統設計方法及實現手段，而VHDL國際標準語言與電子設計自動化技術工具的結合，能夠有效地降低設計的風險，縮短設計的時間周期，提高設計效率，隨著VHDL語言在電子設計自動化的應用越來越廣泛，并將會給硬件的設計領域帶來很大的變革。

參考文獻：

[1]王鎖萍.電子設計自動化教程［M］.成都：電子科技大學出版社，2000

[2]丁明威.李引新.黃培中.VHDL與電子自動化［J］.計算機應用與研究，1999，13（1）：24-25

[3]平.張振榮.VHDL編程與仿真［M］.北京：人民郵電出版社，2000

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）49-0041-02

電路設計自動化EDA已成為不可逆轉的時代潮流，其設計理念和手段普及到中小企業和相關專業的大專院校，利用EDA進行電路設計已成為大專院校各相關專業必須掌握的技能之一。因而我系將本課程定位為“電子信息工程技術”、“應用電子技術”、“電子設備與運行管理”和“微電子技術”等專業群的核心課程。經過多年的教學，筆者認為作為一個專業群的核心課程，原有的教學方法和手段有待于大量的改革，主要表現在：①傳統的課程教學只從單純的本課程為出發點，沒有與相應課程溝通的整體專業概念，不能與相關課程相銜接，專業性不強，對培養專業素質方面尚有欠缺。②由于缺少課程設計這一實物制作的實踐教學環節，使本課程偏重了軟件設計的形式，而沒有體現高職院校突出實踐教學的特點，學生只是單純地掌握設計軟件的應用，不能做到理論聯系實際，形成不了解決工程技術問題的能力。③傳統的考試方式是以試卷定成績，雖然卷面反映了一定的實踐知識，但缺乏對應用能力，尤其是結合實際的工程實踐操作能力的考查。④由于學生要參加技能鑒定中心“計算機輔助設計繪圖員（電子CAD）”職業技能考核，傳統的課程教學沒有與之接軌，已經不能與之相適應。為了適應高職院校教學需要，針對以上存在的問題，我系成立了《電子設計自動化》課程改革小組，由筆者牽頭進行了本課程的改革嘗試，經過幾年的實踐，取得了較好的效果。

一、課程教學改革的思路

1.教學目標要具有明確的導向性。高職院校作為教育體系中的一個類型，與其他高校不同的是在人才培養目標的具體規格和標準上，是為生產、建設、管理、服務第一線培養高端技能型專門人才。這就要求教學必須有明確的導向性。

2.教學要求必須具有夠用性。要求教學應“必須夠用”，我認為“必須夠用”體現在四個方面：一是專業知識必須夠用；二是專業技能和操作能力必須掌握；三是基本職業素質和職業道德必需具備；四是創新精神、開拓意識和創業能力必須強化。本課程必須根據電子類專業群的需要，以必需夠用為原則制定合理的大綱，編寫適用性強的教材。

3.教學內容要具有實用性和針對性。

4.教學方法要具有實踐性。高職教育的教學方法更加強調實踐性，這既是高職教育的教學特色所在，也是培養技術技能性人才的基本保證。

5.教學考評要具有技能性。注重考評學生的技能水平及實踐能力主要體現以下幾個方面：一是注重專業技術水平和職業能力的考評；二是整個教學過程注意恰當滲透職業技能考核教育，努力使學生取得“職業技能證書”，具有“雙成果”。

二、課程教學改革的實施

1.制定符合高職特點的教學大綱。在制定課程教學大綱時主要考慮解決以下幾個問題：一是專業群的適用性。根據教育部《普通高等學校高職高專教育指導性專業介紹》要求，電子信息類專業群把電子設計自動化（EDA）作為專業核心課程，因此大綱所指向的內容必須為電子類各專業所適用；二是工具應用性的掌握。本課程是以使用設計軟件進行電路設計為主要內容，熟練應用軟件工具進行各種電路設計是重點內容；三是要與電子技術等專業課程進行關聯。使學生既掌握了設計知識和技能，又進一步增進了對專業課程電路的理解，具有整體專業觀念；四是充分體現以應用性、技能性為核心的考核方案。

2.進行教材的改革與建設。現有的教材不能滿足高職院校教學的實際需要的，一定要改，系成立了《電子設計自動化》教材編寫小組，著力注意解決以下幾個問題：一是應體現出最基本的足夠的理論與操作知識，面面俱到的軟件操作知識要省略，但原理圖元器件知識、PCB知識、封裝知識、制板知識等理論要詳細突出；二是如何應用到實際電路的設計，將電子技術課程的具有典型性的項目作為教學的一部分編入教材和講義，讓學生掌握實際電路的設計流程，將理論和實踐有機結合起來，使學生學用結合；三是如何成為產品化的PCB，這也是進行教材建設的重點，增加實物制作內容，其目的是讓學生通過實際實物制作，既掌握電路設計技能，又熟悉了工作流程，形成了產品化的印刷板，實現了在課程中的工學結合。

3.實操內容與相關課程的結合與應用。工學結合、解決實際工程問題是高職院校教學切入點，而實訓是最好的載體，為此筆者在教學中根據總體改革方案的要求，對實驗實訓教學也進行了相應的改革。一是將本課程的訓練與相關課程連接、溝通。如與模擬、數字、綜合實訓、畢業設計相互銜接，將相關課程的電路作為基礎，由于學生比較熟悉，進行設計時得心應手。二是除了正常的實操訓練外，進一步增加了課程設計內容，讓學生動手制作實物，通過實物制作這個工程實踐環節，真正掌握書本知識在實際中的應用。在訓練掌握基本操作方面，將訓練課改為任務驅動方式。根據教學內容，將教學任務分為六大塊（即模板制作、原理圖庫元件制作、PCB庫封裝制作、層次原理圖設計、PCB設計、課程設計），十小塊（增加原理圖檢查、設計規則設置、原理圖綜合訓練、PCB綜合訓練），每一塊獨立為一個任務，所有任務完成了，教學總體任務也相應完成。具體執行如下：①制訂實訓任務書。將每一個任務以《XXX實訓指導報告》形式出現，提出本次實訓的工作題目和實現目標，給出主要實現的主要步驟，學生當堂工作，得到結果，完成任務，同時讓學生回答問題找到解決問題的方法。②教師指導。在實訓中教師主要負責兩方面指導：一是解決學生遇到的問題，如在繪制原理圖元器件時，有的學生將管腳方向放置反了，教師要糾正而且進行強調其方向的重要性；二是介紹相應的技能技巧，提高學生掌握的熟練性及工作效率，筆者通過教學實踐和網上交流，編寫了教材上沒有的應用技巧15例，在訓練中不斷讓學生掌握，提高了學生設計速度和質量。③單元任務與綜合任務相結合。在設計教學任務時，做到兩個結合：一是單元任務與技能考核相結合，爭取讓學生獲得技能鑒定證書，具備國家認可的電路設計繪圖員資格；二是單元任務與實踐結合，通過課程設計，讓學生掌握實際設計與制作電路印刷板的方法，通過參與工程實踐，全面掌握課程知識與技能。在訓練成為產品化PCB板方面，增加課程設計部分，采取實物制作訓練方式，課時約為6～10學時，該訓練要求采取“電子技術（模擬、數字電路）”課程提供電路，為了搞好訓練，筆者與數字電子技術等相關課程教師組成了項目開發小組，研究如何有效地進行課程設計有關實訓環節，我們制訂了“先易后難，穩步提高”的訓練計劃，為此我們為學生準備了兩個訓練項目，一是在數字電路中已經用萬能板做過的“三人表決電路”，由于學生掌握了其工作原理，并有制作經驗，因此在設計PCB設計中能有效結合，提高了工作效率；二是選用較為復雜一點的“循環彩燈電路”，這是選做訓練，該電路既可以作為復雜的單面板電路訓練，又可以作為雙面板電路制作，有很強的課程代表性。

4.考核系統的建設。①實用性。傳統的考試方式是以試卷定成績，雖然卷面能反映一定的實踐知識，但缺乏對應用能力，尤其是實際的操作能力的考查。新的考核要求的設計都是可以成為現實的產品，這樣學生在考試過程中既有設計的興趣，又可以得到技能的提高。②與相關的課程的結合性。采取相關課程電路為基礎進行設計，既可以較好地進行課程之間的溝通、復習，又可以增加設計的準確性和規范性。③與技能證書考核相結合。由于學生要參加廣東省技能鑒定中心“計算機輔助繪圖員（電子CAD）”職業技能考核，考試形式與之接軌，要使學生適應技能考核的環境和題型，提高考證的通過率。考試改革主要體現以下方面。改形式，期末考試全部上機實踐考核，通過實際操作切實掌握知識和技能；改內容，試題與省高級技能考核形式相同，雖然難度有所降低，但考試的知識點和技能掌握的重點部分，在試卷上充分體現；改評卷，制定與行業標準相一致的評分標準，進行電子文檔的教師評卷；改構成，平時占20%，主要是課程設計和平時實驗報告得分，期末考試為大型綜合實踐技能考核，分數占80%。學期考核方式的改變，促使學生不斷強化操作技能，才能在上機考試中得以應用，從另一方面激發學生的學習動機，也提高了學生設計應用能力。

三、教學改革的成效

1.教師技能水平不斷提高。由于本課程設計是我們自己開發的項目，這就要求教師在備課中既要考慮學生的特點和訓練的適用性，還要充分進行實驗，在親自設計并成功達到理想的效果以后才能給學生使用，在此過程中教師的技能水平得到長足提高。如在PCB板的制版方面，我們通過網上查詢和自我反復實驗，開發出背膠紙制版法和熱轉印制版法，尤其是熱轉印制版法的開發使用，提高了PCB板制作的效果，使學生作品更美觀，更漂亮。2010年學院購置了兩臺PCB刻板機，使得優秀設計包括學生畢業設計得到了精密工具，教師的技能水平也得到長足的進步。

2.學生設計水平不斷提高。2006年以前本課程沒有課程設計，學生學習本課程后，除了參加技能證書考核外，不知道如何將學到的知識和技能應用到實際當中。隨著實物制作教學的開展，學生將書本知識與實際相結合，通過學與做的統一，既提高了學生學習的熱情，又使學生設計水平上了一個臺階。一是設計水平普遍提高，課改后的學生與上一級學生相比，無論從設計速度還是設計質量，都有顯著進步；二是隨著設計熟練程度的提高，一些制作的比較精致的學生設計作品涌現出來，為下一級學生有更大的進步奠定了基礎。

3.技能證書考核水平不斷提高。技能證書是行業標準的證明，考核是行業性考核，與行業相結合是典型的工學結合。從2006年開始參加技能證書考核以來，2006—2008年各有部分學生報考中級和高級，2009年開始，則全部參加高級考核，考核水平不斷上升。2012年6月我系學生參加了廣東省技能鑒定指導中心組織的“計算機輔助設計繪圖員”（電子類）技能鑒定高級考核，參加考核人數為101人，合格88人，合格率為87.13%，成績非常突出，也充分表明本課程教學已經步入先進行列。

高職院校教學有其明顯的工學結合特點，課程建設是教學環節中的重中之重。高等職業教育課程改革成功之處在于：一是突出高職院校的教學特點，必須牢牢抓住這個核心才能明確方向；二是課程的改革是全局性的，它包含觀念、計劃、大綱、教材、指導書、實物等一系列配套改革共同實現；三是課程建設離不開過硬的教師團隊，團結、奉獻、進取是我們這支隊伍的光榮。

參考文獻：

[1]楊越.電子設計自動化課程教學改革與實踐[J].理工高教研究，2006，（04）.

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電子設計自動化是一個較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設計、電路測試與驗證、版圖設計、PCB板開發等各個不同的應用范圍。而當前“電子設計自動化”課程設置多數側重電路設計部分，即采用硬件描述語言設計數字電路。因此，該課程的教學具非常突出的特點。

1.既要有廣度，又要有深度

有廣度即在教學過程中需要把電子設計自動化所包含的各個不同的應用環節都要讓學生了解，從而使學生從整個產業鏈的角度出發，把握電子設計自動化的真正含義，以便于他們建立起一個全局概念。有深度即在教學過程中緊抓電路設計這個重點，著重講解如何使用硬件描述語言設計硬件電路，使學生具備電路設計的具體技能，并能夠應用于實踐和工作當中。

2.突出硬件電路設計的概念

在眾多高校開設的“電子設計自動化”課程中，多數是以硬件描述語言VHDL作為學習重點的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言，與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此，在教學過程中首先要讓學生明白這門語言與前期所學的其他語言的區別，并通過實例，如CPU的設計及制造過程，讓學生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途，并將硬件電路設計的概念貫穿整個教學過程。

3.理論與實踐并重

“電子設計自動化”是一門理論性與實踐性都很強的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學效果。在理論學習中要突顯語法要點和電路設計思想，[2]并通過實踐將這些語法與設計思想得以加強和鞏固，同時在實踐中鍛煉學生的創新能力。

二、“電子設計自動化”課程教學方法總結

良好的教學方法能起到事半功倍的效果。因此，針對“電子設計自動化”課程的教學特點，筆者根據近幾年的教學經驗總結了一些行之有效的教學方法。

1.以生動的形式帶領學生進入電子設計自動化的世界

電子設計自動化對學生來說是一個全新的概念。如何讓他們能夠快速地進入到這個世界中，并了解這個世界的大概，從而對這個領域產生興趣，是每個老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現代化的多媒體授課技術，讓學生更直觀地了解電子設計自動化。由于電子設計自動化是一個很抽象的概念，因此，可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內容來讓學生了解這個領域。從學生最熟悉的電腦CPU引入，通過一段“CPU從設計到制造過程”的視頻，讓學生了解集成電路設計與制造的流程與方法，并引出集成電路這個概念。通過早期的集成電路與現在的集成電路的圖片對比，引出EDA的概念，并詳細講解EDA對于集成電路行業的發展所作的巨大貢獻。在教學過程中，通過向學生介紹一些使用EDA技術實現的當前比較主流的產品及其應用，提高學生對EDA的具體認識。這些方法不僅使學生對EDA相關的產業有了相應的了解，更激發了學生的學習興趣，使學生能夠踴躍地投入到“電子設計自動化”的學習中。

2.以實例展開理論教學

“電子設計自動化”的學習內容包含三大部分：[3]硬件描述語言（以VHDL語言為學習對象）、開發軟件（以QUARTUSII為學習對象）和實驗用開發板（以FPGA開發板為學習對象）。硬件描述語言的學習屬于理論學習部分，是重中之重。對于一門編程語言的學習來說，語法和編程思想是學習要點。在傳統的編程語言學習的過程中，通常都是將語法作為主線，結合語法實例逐漸形成編程思想。這種學習方法會使學生陷入到學編程語言就是學習語法的誤區中，不僅不能學到精髓，還會因為枯燥乏味而產生厭倦感。如何能使學生既能掌握電路設計的方法，又輕松掌握語法規則是一個教學難題。筆者改變傳統觀念，將編程思想的學習作為教學主線，在理論學習過程中，以具體電路實例為基礎，引導學生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉換為相應的程序語句的過程，并掌握如何將這些語句按照規則組織成一個完整無誤的程序。在此過程中，不斷引入新的語法規則。由于整個過程中學生的思考重點都放在電路功能的實現上，而語法的學習就顯得不那么突兀，也不會產生厭倦感。由于語法時刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學過的語法現象，以避免學生遺忘，以此讓學生明白，學習編程語言的真正目的是為了應用于電路設計。通過一些實踐，學生體會到語言學習的成就感，進一步提高了學習興趣，此方法收到了良好的教學效果。

3.將硬件電路設計的概念貫穿始終

硬件描述語言與軟件語言有本質區別。很多學生由于不了解硬件描述語言的特點，在學習過程中很容易將之前所學的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應用于VHDL語言的學習過程中，這對于掌握硬件電路設計的實質有非常大的阻礙。因此，在教學過程中，從最初引入到最后設計電路，都要始終將硬件電路設計的概念和思維方式貫穿其中。在講述應用實例時，需要向學生分析該例中的語句和硬件電路的關系，并強調這些語句與軟件語言的區別。以if語句為例，在VHDL語言中，if語句的不同應用可以產生不同的電路結構。完整的if語句產生純組合電路，不完整的if語句將產生時序電路，如果應用不當，會在電路中引入不必要的存儲單元，增加電路模塊，耗費資源。[4]而對于軟件語言，并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學生更深刻地理解不同的if語句對應的硬件電路結構特性，可以通過一個小實例綜合之后的電路結構圖來說明。如以下兩個程序：

（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）兩個程序唯一的不同點在于：程序（1）中使用的是elsif語句，是一個不完整的if語句描述，而程序（2）使用的是else語句，是一個完整的if語句描述。這一條語句的區別卻決定了兩個程序的電路結構有很大的不同。（1）綜合的結果是一個時序電路，電路結構復雜，如圖1所示。而（2）綜合的結果是一個純組合電路，電路結構非常簡單，如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較，學生更深刻理解這兩類語句的區別。強化硬件電路設計的思想，可以促使學生逐漸形成一種規范、高效、資源節約的設計風格，培養一個優秀的硬件電路設計工程師。

4.通過實踐拓展強化學生動手能力

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電子設計自動化技術（簡稱EDA技術）是現代電子設計領域的一門新技術，它以計算機軟件為工作平臺，融合微電子、計算機、現代電子理論等學科和技術，培養學生的電子設計自動化應用能力和現代電子技術的設計方法，提升電子、電信類專業從業人員的專業素質和職業技能。蘇州經貿職業技術學院自2004年開始，把“計算機輔助電子設計和分析、仿真（PROTEL、EWB、EDA）等軟件的熟練使用”納入學生培養的核心技能之一，為本地區電子設計行業的生產、服務和管理一線培養了一批從事電路繪圖與PCB（PrintedCircuitBoard，印制電路板）制版技術人員、電子設計自動化工程師助理和小型電子企業技術應用與設計人員等高技能人才。電子設計自動化高技能人才培養是面向電子設計自動化應用能力和現代電子技術的設計方法，提升電子、電信類專業從業人員的專業素質和職業技能，為電子設計行業的生產、服務和管理一線培養電子電路繪圖與PCB設計及制版技術人員、電子設計自動化工程師助理和小型電子企業技術應用、技術革新與設計人員等。

2培養的內容

以“工作過程系統化”理論為指導，以促進學生職業生涯發展為目標，以“工作過程導向”理念來開發構建培養電子設計自動化高技能人才的課程體系。即以職業分析為基礎，到相關企業的工作崗位調研崗位職責，分析職業崗位的工作過程，歸納匯總技能培養的典型工作任務；把行動領域的典型工作任務引領到學習領域的課程，構建實施典型工作任務的課程體系；遵循學生認知學習、職業成長兩方面規律，對學習情境進行設計，形成特色課程。依據培養的目標，走訪蘇州市工業園區、高新區內飛利浦、諾基亞、華碩、三星等著名企業，基本明確電子設計自動化工作崗位的職責。在此基礎上，重構電子設計自動化高素質技能型人才的工作結構和知識結構，歸納匯總出十大典型工作任務：電子電路原理圖設計繪制，電子電路PCB設計繪制，電子電路PCB制作，CPLD開發工具的使用，CPLD的組合邏輯電路設計，CPLD的時序邏輯電路設計，CPLD的圖形輸入法設計，CPLD設計的VHDL語言實現，CPLD設計的仿真、下載和調試，綜合CPLD應用的設計實現。根據歸納匯總出的典型工作任務，以基本電路、元件為基礎，到電子CAD技術（Protel電子電路原理圖與PCB設計）起步，再到電子電路的仿真設計、PLD（ProgrammableLogicDevice，可編程邏輯器件）的設計與應用，最后是EDA綜合應用及開發技術的由簡單到復雜、由易到難、由硬件到軟件、從實物驗證到數字仿真的課程內容體系，形成電子設計自動化高素質技能型人才培養計劃和方案。

3培養實踐

3.1以課程建設為載體，實現教學過程特色化，教學建設精品化

課程的教學實施以學生為中心，把教學內容以真實工作任務或社會產品為載體，綜合采取討論式、開放式、探究式、實踐式等教學方法，融“教、學、做”為一體。充分利用電子設計軟件平臺和多媒體現代化教學手段，構建基于網絡的電子設計、仿真、驗證等教學環境，增強教學效果。通過4年的建設，課程鏈中的課程已建成1門省級精品課程（含實訓），1門院級精品課程，1門課程的教材分別獲省級、院級精品教材建設立項，并于2009年12月正式出版使用。

3.2課程教學案例化，實訓內容產品化，實戰內容項目化

電子綜合設計技能的培養主要通過課程教學、綜合實訓和項目實戰3個由淺入深、由簡單到復雜的途徑實現。學習內容以產品、工作任務或項目為載體，課程鏈中的模擬電路是以生活中的典型產品如整流器、助聽器、樓道感應燈、手機充電器等作為內容載體；電子CAD課程、電子裝配與工藝、EDA技術課程分別以電子元（部）件、單元（功能）電路或較小應用系統案例為內容載體；電子綜合實訓、EDA實訓以出租車計費器、多功能數字鐘、交通燈控制器和頻率計等產品為載體。實戰內容主要通過參與各類具體的科研項目實現，包括學生主持申報的江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃立項項目3項和教師主持、學生參加的項目1項。

3.3技能培養過程標準化、職業化

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傳統的電子設計自動化課程的教學往往采用講授法，以“教”為中心，即以教師為主體，由教師提供教學資料，組織和控制教學過程。“教法”制約了“學法”，造成學生只能“照葫蘆畫瓢”，完全被動，使學生的知識遷移能力大大下降，阻礙了學生創造性的發揮，不利于培養學生獨立思考、分析、解決問題的能力［2］。案例教學法則通過教師采用案例引導來說明理論知識，學生通過案例的研究分析加深對理論知識的理解。在教學實踐中通過深入討論，激發學生的興趣，增加他們的感性認識，提高他們的分析、歸納、總結能力。在電子設計中，對于同一工程可能有不同的設計方案，因此，圍繞同一案例，促使學生思考，激發學生的潛能非常重要。此外，在教師指導下學生通過對電路實例故障的思考、分析和辯論，就問題做出判斷和決策，可以進一步提高學生思考、分析和解決問題的能力。教學過程不僅是學生掌握知識的過程，更是學生學會學習、獲得經驗、啟發創造、激勵探索、提高能力的過程。在電子設計自動化的教學中引入案例教學法，對于適應課程的實踐性和綜合性要求，解決課時少、容量大的矛盾，調動學生學習的自覺性和主動性，提高學生自學能力和實踐能力，改善教學效果，大有裨益。

二、電子設計自動化教學中案例設計及選擇的原則

案例教學法以案例為教學的起點，選擇恰當的案例是成功實施案例教學的前提。案例也稱個案、個例、事例或實例，具體來講是指社會存在的、能夠對教學中的基本理論或原理進行說明、闡述、分析以及引起爭鳴討論的行為或事件［3］。教學案例的選擇直接影響教學效果的優劣。案例教學的目的是讓學生在“做中學”，通過案例操作，掌握課程中的理論、原理、操作方法、技巧等，加深對課程重點和難點的理解和掌握［4］。一般而言，在選擇電子設計自動化課程的案例時應把握以下原則。

(一)針對性

教師在課前要依據教學目標有針對性地選擇案例，做到有的放矢。案例的內容要與知識點有機結合。此外，還要考慮案例在教學環節中的適用性。

(二)實效性

電子設計自動化技術的發展非常迅猛，教師要多選用一些緊扣時代脈搏的典型事例作為關注點，這樣可以點燃學生的學習激情。

(三)趣味性

從案例內容來講，趣味性是可讀性的主要元素;從學生心理來講，趣味性可以啟發學生的學習動機。因此，所選案例應生動有趣，內容豐富多彩，貼近學生生活。

(四)適中性

案例的選擇要考慮學生的年齡特征和認知水平，做到難易適當。太難的案例往往使學生因知識儲備不足而無從下手，進而喪失參與的興趣;太簡單的案例，不僅降低了教學的要求，而且也無助于學生思維的鍛煉。

(五)完整性

案例教學不同于通常教學中的舉例，其最大區別是案例具有完整性、綜合性特征。

三、案例教學法實施實例

案例教學法是一種與傳統的教學方法迥異并且有諸多優點的教學方法。盡管這種教學方法可以遷移到電子設計自動化的教學中，但如果教師對此不做深入的探究，實施起來很容易陷入誤區。作為一種比較成熟的教學方法，

案例教學法具有相對穩定的操作模式(見圖1)。下面筆者以圖形輸入和文本輸入混合設計這一教學環節為例，談談電子設計自動化課程教學中案例教學法的實施過程。(一)案例設計

對于這一教學環節，筆者設計了一個生活中常見的四人智力競賽搶答器的案例。以此為契機，指導學生閱讀案例要求，力求引起學生的反應，喚起學生的問題意識，為下面的討論、交流奠定基礎。

(二)案例分析與功能分解

筆者首先對相關資料用多媒體展示，引出數字電路設計過程，提出自上向下的設計思想，并用多媒體演示框圖，然后與學生一起分析討論，即以半開放式分析，指導學生從數碼顯示器到譯碼器、編碼器分步設計電路［5］。這時教師要對學生提出預先設計好的問題，例如如何使譯碼器正確顯示三號和四號選手的數碼3、4，以及如何使譯碼器和編碼器正確銜接，通過人為地在電路中設置故障，引導學生圍繞問題對案例進行分析，促使學生運用理論知識和實驗技能進行獨立思考和分析，發揮學生在教學過程中的主體作用，逐步提高學生分析問題和解決問題的能力。在這個階段，根據實際情況引導學生從多角度進行獨立思考或小組討論。

(三)設計理論與方法討論

經過前面的“思維過程”，學生的情緒達到了亢奮狀態，急需交流自己的所看、所思、所想、所惑，急需針對老師提出的問題發表自己的看法。這時，筆者安排學生匯報分析結果，并組織學生評議。之后，再對案例進行全面、深刻的分析、講解、釋疑，概括出規律性的知識，幫助學生形成完整的認知體系。

(四)案例綜合評價，提升學習水平

學生在分析案例的過程中經常會跟著思維慣性走，這樣在認識上難免產生一些偏差。為了規避這些偏差，筆者運用多種方式從閱讀案例的能力、分析案例的能力、已有經驗、合作參與意識、思維拓展情況、知識遷移能力、語言表達能力等方面對學習活動的整個過程進行了總結、評價、反饋，促使學生查缺補漏，自我改進。

(五)及時進行總結反思

在案例學習結束后，筆者要求學生簡要寫一個案例學結報告。該報告中包含是否達到案例設計的目的和要求;在案例的基礎上是否有拓展和創新，并寫出創新和拓展的內容與方案;對設計中仍然存在的困惑，通過反思進一步加深對案例的認識，真正做到理論和實踐的相結合［5］。

而筆者在課后也及時地從以下幾方面進行總結，以便更好地在教學實踐中運用案例教學法，包括案例的選擇是否合理，換成其他案例效果如何?教師的組織是否到位，學生的參與程度如何?案例分析是否深刻?討論氛圍是否和諧?評價是否科學合理?創新、不足之處分別在哪里等。這樣的總結和反思具有批判性和總結性的屬性，有助于使教和學雙方都顯得有活力，形成一種較好的良性循環。在電子設計自動化的理論授課過程中，我們實施了案例教學法，學生很好地掌握了本門課程的重點內容EDA設計軟件及VHDL語言。在電子設計自動化的課程設計中同樣采用了案例教學法，學生發揮主觀能動性做出了各種各樣的作品。通過案例教學法的實施，學生在系統設計、方案論證、整機裝調、選用新器件及創新能力與合作精神等方面得到了全面提高，學習過電子設計自動化這門課程的學生中有多人因為熟悉了現代數字系統的設計方法，有很強的思維能力及電子產品開發、設計制造、故障分析及調試維修的能力，在全國大學生電子設計大賽以及大學生桃戰杯中曾獲得全國一、二等獎及河南省一、二、三等獎。這類學生在畢業設計和科研中，獨立工作的能力較強，有很強的團隊協作精神，受到了教師的歡迎和好評，在應聘時全被用人單位優選。

四、電子設計自動化課程案例教學法中需要注意的問題

案例教學法作為一種交互式教學方法，能夠調動學生學習的積極性、主動性和自覺性，提高理論知識的學習效率，促進學生思考能力和實際操作能力的提高。但在實施過程中也發現一些需要注意的問題，主要有以下幾方面。

1．案例教學法不能替代傳統的理論學習和講授，在課時安排上要兼顧理論講授和案例教學，教學方法本身并不具有普遍意義任何一種教學方法都有一定的適用性，案例教學法也不例外。電子設計自動化技術具有綜合性、實踐性、工具性、時代性等特點，基于這些特點，教學過程可采用多種教學方法。但無論采用哪種方法，都要考慮到教學方法本身的特性以及教學內容的需求。在電子設計自動化課程的教學中，案例教學的比例不能強求，要因內容不同而選擇適當的教學模式。基本概念、基本原理和基本方法必須通過課堂講授，要注意適當的選擇案例，選擇合適的討論內容。

2．案例教學法就目前的運用效果來看，仍然存在一些局限性案例的合理設計，特別是內容豐富、結構新穎、可以舉一反三、觸類旁通的有典型代表意義的案例設計較為困難，需要教師花大量的時間和精力。學生長期接受傳統的講授法教學模式，學習積極性不高，難于適應勤于思考，踴躍發言探討的案例教學模式，所以教師要善于引導，牢牢把握教師主導、學生主體的宗旨，要采用多種教學手段，營造良好的學習氛圍，避免教學過程中的冷場。

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關鍵詞： 電子設計自動化；教學改革；教學理念；崗位職業標準

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

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）17-0172-02

0引言

高職教育的目標是培養在生產、建設、管理和服務第一線需要的，德智體美等方面全面發展的高技能應用型人才。這樣的目標定位決定了高職教育要特別注重學生職業能力的培養，除了專業技能以外，也應重視學生關鍵能力的培養。

《電子設計自動化》是工科電子類專業的專業核心課，課程的主要任務是培養學生掌握電路設計思路、方法、步驟，熟練使用PROTEL DXP軟件設計較為復雜的印刷電路，并應用課程技能制作實際功能印刷板，具有計算機輔助設計繪圖員（電子CAD）高級技能水平。本門課程具有很強的理論性和實踐性，且其教學質量的好壞將直接影響到學生后續專業課（包括課程設計、綜合實訓、畢業設計等）的學習以及學生畢業后從事工作的職業能力。為了保證教學效果，提高教學質量，在教學過程中培養學生的職業能力和關鍵能力，筆者結合教學實踐，總結出了一些心得體會，并從課程教學理念、課程內容、學生學法和教學教法等方面做了改革實踐，取得了較好的教學效果。

1課程教學理念

為適應現代社會需要，職業教育教學改革應緊緊圍繞職業教育的培養目標，集理論學習、現場觀摩、技能訓練于一體，既重視理論學習，又突出對學生專業實踐能力的培養，使學生能學以致用、理論聯系實際。針對本課程的崗位應用，依據企業調研、同行交流及往屆畢業生的反饋信息：要求學生具有運用PROTEL DXP軟件進行電子產品設計、制作、組裝、調試能力。因此制定課程設計理念為：基于計算機輔助設計繪圖員崗位能力要求進行課程體系構建，以技能證書考核為主線貫穿于整個教學全過程，突出崗位標準，注重技能培養，體現工學結合。

1.1 課程教學與崗位職業標準的一致性國家職業技能鑒定考核高級標準就是這個崗位的職業標準，我們瞄準這個目標，讓學生達到這個標準。具體做法為：制定與國家技能鑒定標準一致的課程教學大綱、實踐教學大綱、課程設計大綱；選用職業技能鑒定教材為主題教材，自編實訓指導報告書等為輔助教材；考核方式與國家技能鑒定考核模式一致。

1.2 體現工學結合、學以致用理念本課程有工程設計的實物制作教學環節，學生通過設計實物電路的印刷線路板，并安裝元器件、調試產品等系統工作，體會工學結合、學以致用的實際意義，進一步加深對本課程知識與技能的理解和應用，培養學生崗位的專業實踐能力，更好地實現學生零距離適應崗位。

1.3 注重與相關課程的知識融合運用，提高整體專業實踐能力

在課程設計教學中，我們引進了“三人表決電路”、“循環彩燈電路”等電子技術課程已經用萬能板制作過的內容，讓學生進行PCB設計制作，這樣操作有如下好處：一是由于學生在前邊的課程中做過電路訓練，對原理比較熟悉，可以減少本課程制作的失誤，提高成功率；二是加深學生對已學課程的溫習與回顧；三是可以有比較充裕的時間設計更好更漂亮的設計作品，為畢業設計打下良好基礎。

2課程內容

課程內容設計為四個模塊：基本知識、基本操作、工程應用、證書考核。每個模塊下細分若干個項目，每個項目分為若干項任務，使學生在參與完成逐漸復雜的工作任務過程中，不僅強化專業知識能力，而且逐漸提升學生自身的團隊合作、溝通交流、分析、獲取信息和解決問題等關鍵能力。課程總學時：72學時（其中理論24學時；實踐48學時）。具體的課程體系結構如下圖所示。

3學法

在本課程教學中，堅持以崗位能力為本位的教學指導思想，為了更好地調動學生的學習積極性，提高學生的自主學習能力，變被動接受為主動獲取，提高課程教學質量。在教學過程中樹立以學生為主體意識，調整學生學習方法，加強學習方法指導，將專業能力和關鍵能力的培養滲透于學生學習的每一個環節中。筆者從課堂學習和課外學習兩個方法對學生進行學法引導。

3.1 課堂學習教師以任務為引導，時刻與學生互動，引導學生做到以下幾點：

3.1.1 課前預習、激發興趣：了解課程的理論知識，認真領會教師分析任務要求，明確本次課程教學目標、重難點。

3.1.2 觀察學習、標準操作：教學做一體化，教師一邊演示，學生一邊觀察、領會操作標準；一邊操作、鍛練動手能力、掌握操作技能。培養學生規范工作、獲取新知識等能力。

3.1.3 思考總結：思考任務過程，總結操作方法、步驟。培養學生獨立思考分析總結的能力。

3.1.4 任務練習：學生自主操作、教師從旁指導、解決疑問。培養學生獨立完成任務的能力和創新精神。

3.1.5 生生互動、師生互動：學生探討提出存在難點、教師重點剖析，突破難點，教師總結。培養學生相互協作的團隊精神。

3.2 課外學習從學生的發展角度出發，引導學生在課后結合《實訓指導報告》，充分利用學院本課程精品課程網站資源進行自主性探究性學習，有助于提高學生的專業素養，促進其學習能力的形成和發展，培養其終身學習的基本素質。

4教法

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2平臺工作流程

下面將結合EDA實驗平臺的工作流程，介紹EDA實驗平臺的整體工作流程及各功能模塊的作用。第一，當用戶需要開展電機驅動實驗時，可以通過對可重構EDA實驗平臺中主處理FPGA芯片和從處理FPGA芯片的程序進行設計和加載。主處理FPGA芯片完成電機驅動控制的主體功能，從處理FPGA芯片則完成將主處理FPGA芯片計算得到的相關控制參數進行格式轉換，傳輸至驅動電路。而驅動電路根據收到的信號進行放大之后，對驅動電機進行控制，從而實現利用可重構實驗平成電機驅動的實驗內容。第二，當用戶需要使用可重構實驗平成對LCD、LED等典型顯示設備進行訪問和控制時，可以對可重構實驗平臺中的主處理FPGA芯片和從處理FPGA芯片分別進行設計，并加載所設計的程序，由主處理FPGA芯片完成對LCD、LED等顯示模塊的相關數據處理和控制的功能。從處理FPGA芯片則完成從主處理FPGA芯片接收的數據進行格式轉換，分別傳輸至LCD和LED信號接口。其中，將信號傳輸到LED信號接口時，其控制過程相對簡單，只需要將控制信號直接送到LED顯示燈的信號線上即可實現對LED顯示燈的控制。而對LCD信號的控制則需要在從處理FPGA芯片上開發LCD的接口電路程序，通過可編程邏輯期間運行接口電路程序，實現對LCD訪問接口協議和數據格式的轉換，從而實現對LCD的訪問與控制[3]。第三，當用戶需要使用可重構EDA實驗平臺進行數據通信實驗時，由用戶開發和設計主處理FPGA程序和從處理FPGA程序。其中，主處理FPGA程序完成數據通信中的數據準備及數據接收后的相關處理工作，而從處理FPGA芯片則完成數據接口格式及信號時序的轉換。通過SPI數據總線協議，從FPGA接口芯片將需要根據數據訪問協議實現對該數據通問協議的模擬和實現，使得主FPGA芯片能夠按規定的數據訪問協議實現相應的數據訪問功能。第四，當用戶需要進行圖像處理的綜合實驗時，可以由用戶開發主處理FPGA程序，并加載至FPGA芯片中。根據運算規模和計算任務的復雜程度，決定是否需要使用可重構EDA主存儲器資源。如果用戶開發的圖像處理程序相對簡單，計算復雜度不高，則該圖像處理程序完全在FPGA中完成。其所需要的計算存儲空間，由FPGA中的可編程邏輯單元進行模擬實現。如果用戶需要完成的圖像處理程序相對較為復雜，需要較大規模的存儲空間進行支持，則用戶設計的圖像處理程序可以將主存儲器中所提供的存儲資源作為訪問空間，最終實現圖像處理實驗的各種計算要求。第五，當用戶需要使用該可重構實驗平成溫度控制相關實驗時，可以由用戶設計主處理FPGA程序和從處理FPGA程序，并分別加載至兩個FPGA芯片中，通過A/D轉換芯片對目標區域溫度進行采樣，并將采樣得到的結果進行數據轉換，并傳輸至主處理FPGA程序根據所收到的溫度數值進行相關的控制預處理。得到的控制結果傳輸至從處理FPGA芯片，由從處理FPGA芯片按照一定的格式轉換，最終通過驅動電路送至相關的控制單元，實現溫度的連續控制目標[4]。其中，主處理FPGA芯片和A/D芯片之間的連接關系原理關系如圖2所示。

3平臺性能分析

上述設計的可重構EDA實驗平臺的組成結構及所提供的功能，在性能方面相對于目前傳統的EDA實驗平臺具有以下優勢：（1）實驗平臺具有更為廣泛的應用范圍。實驗平臺能夠通過對組重FPGA芯片功能的重構，使得該實驗平臺應用特點能夠分別滿足嵌入式實驗平臺、DSP實驗平臺和FPGA實驗平臺的應用場合，極大地擴大了實驗平臺的應用范圍。（2）應用上述設計的EDA實驗平臺能夠同時連接種類多樣的電路模塊，為該實驗平臺進行多樣化的實驗內容開設提供了良好的硬件支持。（3）應用上述設計的重構EDA實驗平臺，能夠將多種實驗內容合并在一個實驗平臺上進行實驗和訓練，極大地降低了用戶購買實驗平臺的成本，提高了實驗平臺的應用效率。

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由于集成電路技術和計算機技術的高度發展,設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中,始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視,專門成立了EDA(實驗)中心,旨在負責全校EDA實驗教學,EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設,EDA中心已初具規模,為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境,促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

2EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。新晨

(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

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一、“電子設計自動化”課程教學的特點

電子設計自動化是一個較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設計、電路測試與驗證、版圖設計、PCB板開發等各個不同的應用范圍。而當前“電子設計自動化”課程設置多數側重電路設計部分，即采用硬件描述語言設計數字電路。因此，該課程的教學具非常突出的特點。

1.既要有廣度，又要有深度

有廣度即在教學過程中需要把電子設計自動化所包含的各個不同的應用環節都要讓學生了解，從而使學生從整個產業鏈的角度出發，把握電子設計自動化的真正含義，以便于他們建立起一個全局概念。有深度即在教學過程中緊抓電路設計這個重點，著重講解如何使用硬件描述語言設計硬件電路，使學生具備電路設計的具體技能，并能夠應用于實踐和工作當中。

2.突出硬件電路設計的概念

在眾多高校開設的“電子設計自動化”課程中，多數是以硬件描述語言VHDL作為學習重點的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言，與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此，在教學過程中首先要讓學生明白這門語言與前期所學的其他語言的區別，并通過實例，如CPU的設計及制造過程，讓學生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途，并將硬件電路設計的概念貫穿整個教學過程。

3.理論與實踐并重

“電子設計自動化”是一門理論性與實踐性都很強的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學效果。在理論學習中要突顯語法要點和電路設計思想，[2]并通過實踐將這些語法與設計思想得以加強和鞏固，同時在實踐中鍛煉學生的創新能力。

二、“電子設計自動化”課程教學方法總結

良好的教學方法能起到事半功倍的效果。因此，針對“電子設計自動化”課程的教學特點，筆者根據近幾年的教學經驗總結了一些行之有效的教學方法。

1.以生動的形式帶領學生進入電子設計自動化的世界

電子設計自動化對學生來說是一個全新的概念。如何讓他們能夠快速地進入到這個世界中，并了解這個世界的大概，從而對這個領域產生興趣，是每個老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現代化的多媒體授課技術，讓學生更直觀地了解電子設計自動化。由于電子設計自動化是一個很抽象的概念，因此，可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內容來讓學生了解這個領域。從學生最熟悉的電腦CPU引入，通過一段“CPU從設計到制造過程”的視頻，讓學生了解集成電路設計與制造的流程與方法，并引出集成電路這個概念。通過早期的集成電路與現在的集成電路的圖片對比，引出EDA的概念，并詳細講解EDA對于集成電路行業的發展所作的巨大貢獻。在教學過程中，通過向學生介紹一些使用EDA技術實現的當前比較主流的產品及其應用，提高學生對EDA的具體認識。這些方法不僅使學生對EDA相關的產業有了相應的了解，更激發了學生的學習興趣，使學生能夠踴躍地投入到“電子設計自動化”的學習中。

2.以實例展開理論教學

“電子設計自動化”的學習內容包含三大部分：[3]硬件描述語言（以VHDL語言為學習對象）、開發軟件（以QUARTUSII為學習對象）和實驗用開發板（以FPGA開發板為學習對象）。硬件描述語言的學習屬于理論學習部分，是重中之重。對于一門編程語言的學習來說，語法和編程思想是學習要點。在傳統的編程語言學習的過程中，通常都是將語法作為主線，結合語法實例逐漸形成編程思想。這種學習方法會使學生陷入到學編程語言就是學習語法的誤區中，不僅不能學到精髓，還會因為枯燥乏味而產生厭倦感。如何能使學生既能掌握電路設計的方法，又輕松掌握語法規則是一個教學難題。筆者改變傳統觀念，將編程思想的學習作為教學主線，在理論學習過程中，以具體電路實例為基礎，引導學生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉換為相應的程序語句的過程，并掌握如何將這些語句按照規則組織成一個完整無誤的程序。在此過程中，不斷引入新的語法規則。由于整個過程中學生的思考重點都放在電路功能的實現上，而語法的學習就顯得不那么突兀，也不會產生厭倦感。由于語法時刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學過的語法現象，以避免學生遺忘，以此讓學生明白，學習編程語言的真正目的是為了應用于電路設計。通過一些實踐，學生體會到語言學習的成就感，進一步提高了學習興趣，此方法收到了良好的教學效果。

3.將硬件電路設計的概念貫穿始終

硬件描述語言與軟件語言有本質區別。很多學生由于不了解硬件描述語言的特點，在學習過程中很容易將之前所學的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應用于VHDL語言的學習過程中，這對于掌握硬件電路設計的實質有非常大的阻礙。因此，在教學過程中，從最初引入到最后設計電路，都要始終將硬件電路設計的概念和思維方式貫穿其中。在講述應用實例時，需要向學生分析該例中的語句和硬件電路的關系，并強調這些語句與軟件語言的區別。以if語句為例，在VHDL語言中，if語句的不同應用可以產生不同的電路結構。完整的if語句產生純組合電路，不完整的if語句將產生時序電路，如果應用不當，會在電路中引入不必要的存儲單元，增加電路模塊，耗費資源。[4]而對于軟件語言，并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學生更深刻地理解不同的if語句對應的硬件電路結構特性，可以通過一個小實例綜合之后的電路結構圖來說明。

如以下兩個程序：（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）兩個程序唯一的不同點在于：程序（1）中使用的是elsif語句，是一個不完整的if語句描述，而程序（2）使用的是else語句，是一個完整的if語句描述。這一條語句的區別卻決定了兩個程序的電路結構有很大的不同。（1）綜合的結果是一個時序電路，電路結構復雜，如圖1所示。而（2）綜合的結果是一個純組合電路，電路結構非常簡單，如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較，學生更深刻理解這兩類語句的區別。強化硬件電路設計的思想，可以促使學生逐漸形成一種規范、高效、資源節約的設計風格，培養一個優秀的硬件電路設計工程師。

4.通過實踐拓展強化學生動手能力

篇（11）

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A

收錄日期：2014年3月28日

高職教育作為技術應用型職業技能培養教育，一系列課程改革在人才培養中日益凸顯重要性。在實際工作與探索中，從課程地位與作用、教學改革與建設、教材選用與處理、教學方法與手段、教學過程與評價等五個方面，對《電子設計自動化（EDA）》進行了課程優化，初步建立了基于工作過程的課程優化體系。

一、課程地位與作用

《電子設計自動化（EDA）》是應用電子技術、汽車電子技術等專業的專業核心能力課程，也是電氣自動化技術等專業的專業拓展能力課程，在通信工程、自動控制系統和機電一體化等領域占有舉足輕重的地位。課程內容分為三個模塊，即：電子CAD技術（Protel電子電路原理圖與PCB設計）、電子電路仿真技術（EWB、Multisim仿真調試與分析）和EDA綜合應用開發技術。課程本身既是一門綜合應用專業課程，對前面所學的電子電路進行電路繪圖、制版、測試、仿真等綜合內容，同時又學習電子電路的設計、仿真及開發方法，跟蹤現代電子技術的發展、應用潮流與趨勢，為后續課程的學習及畢業后能迅速適應專業工作需要打下堅實的技術基礎，起著承前啟后的重要樞紐作用。

課程的學習，選擇恰當的軟件系統至關重要。一般要求所選擇的軟件系統是國際主流應用系列，具有強大的功能與兼容性，還應該較為簡單易學，操作簡便，符合高職高專人才培養目標的要求。本著“必需、夠用”的原則，選擇了澳大利亞Altium公司的Protel DXP和美國NI公司的Multisim12這兩款業界公認的優秀的EDA軟件，內容難易適度，符合人才培養目標，對學生學習、掌握電子設計自動化相關技能是切合實際和行之有效的。

二、教學改革與建設

在課程教學改革與建設中，深刻領會教育部[2012]4號、教職成[2011]12號等文件精神，借鑒吸收兄弟院校的優秀成果和寶貴經驗，引入校企合作的開發機制，著力構建基于工作過程的課程改革模式。

（一）基于企業應用需要，架構課程核心。通過企業調研、掛職頂崗等形式，針對電子類專業畢業生從事的崗位群（包括電子產品裝接技師、調試維修技師、檢驗服務技師和電子設計工程師等）進行深層調研分析，確定了崗位群對職業能力的要求。同時，以山東半島制造業基地為背景，以黃河三角洲地區引進發展急需人才項目為載體，大力加強與山東五洲電氣有限公司、濰坊華彤電氣有限責任公司等校外實訓基地的交流與合作，校企雙方共同探討以職業能力培養為導向開展課程改革的新模式，架構了《電子設計自動化（EDA）》的課程核心。

（二）基于典型工作過程，設計課程結構。近年來，德國基于工作過程的職業教育課程開發方法代表著世界職業教育課程發展的方向，比較成功地解決了職業教育課程改革中的難題。其參照系是工作過程，但并非所有的、原生態的工作過程，而是從職業群中歸納整合出的典型的職業工作過程。根據工作崗位與工作任務的調研結果，進行歸納匯總，得到了電子電路原理圖設計、電子電路PCB設計、電子電路仿真調試、EDA綜合應用等分解工作任務，將相互關聯的任務歸類，得到了《電子設計自動化（EDA）》的具體行動領域。實際教學過程中采取由易而難、循序漸進的方式，將單管放大電路、射極跟隨器等基本電路，單片機最小系統等中等集成電路，智能手機拆解電路等實際復雜電路逐層展開，層層融入課程結構，收到了非常好的效果。

（三）基于企業發展前沿，提升教學標準。鼓勵學生考取職業資格證書，以便有能力在激烈的市場競爭中搏風擊浪。在繼續開展維修電工職業技能鑒定的同時，也在嘗試將電子制圖員、助理電子設計師等職業標準和電子設計自動化新器件、新技術、新工藝等融入課程內容，全面提升教學標準，以滿足企業需要，實現與崗位零距離對接。將PCB設計軟件由舊的Protel 99SE升級為更為完備的Protel DXP，將電子仿真軟件由舊的EWB5.12升級為功能更強的Multisim12。在教學過程中，將深圳華為技術有限公司等知名電信電子公司的設計規范標準介紹給學生，既開闊了學生的眼界，同時又激發了學生的學習興趣和熱情。

三、教材選用與處理

根據最新的教學大綱，選用教育部高職高專規劃教材，以提高學生的動手及工程實踐能力為目標，以電子技術基礎為背景，以計算機為工具，全面培養學生的工作和實踐能力。根據需要，把教材內容分為兩大部分：第一部分是電子電路原理圖與PCB設計，包括設計的一般方法、元件庫與封裝庫的編輯、手工布局與手工布線、自動布局與布線等內容；第二部分是電子電路仿真，包括仿真軟件的基本操作、分析方法及實際應用等內容。在此基礎上，又將兩者有機融合，單獨開辟了EDA綜合應用這一環節作為第三部分。另外，結合現代信息技術，突出實用性、時代性，以自主、設計和創新為重點，強調學生的綜合素質教育，培養學生初步的科研和產品開發能力，選拔優秀學生參加全國大學生電子設計競賽、山東省職業院校技能競賽及機電產品創新設計競賽等活動，“走出去――以賽帶練”不失為一條培養高素質人才的好路子。

四、教學方法與手段

借鑒行動導向教學法的先進理念，注重實踐活動，充分調動學生學習的主動性、積極性。在教學方法上，不拘泥形式，而是根據學生的個性特征及教學的實際需要，綜合設計，推陳出新，以達到教學的目的。如在電子電路分析方法的選擇上，采用頭腦風暴法，讓學生各抒己見，充分調動其學習興趣；在PCB板的設計中，采用角色扮演法，根據設計流程讓學生在規范確定、PCB規劃、封裝選擇、布局布線、DRC檢測等環節擔任不同角色，合理分工，提高其工作責任心和學習效率，讓學生在學習過程發現問題、思考問題、解決問題，變被動學習為主動學習。

在教學手段上，綜合應用現代教學技術，充分利用電子課件等多種電子資源進行多媒體教學。課件內容形式多樣，充分發揮多媒體的特點，把文字、圖像、聲音、動畫及視頻等信息進行有機結合，使得講授更加生動，演示更加直觀，上機練習更加充分，輔導答疑更加全面。

五、教學過程與評價

在教學過程中，努力營造活躍開放的課堂氛圍，引導學生積極主動思考。鼓勵學生提問，因為每一個疑問都是智慧火花的碰撞，每一個疑問的解決都是能力升華的結晶。以積極心態去引導，對提出問題的學生加以表揚，給予平日成績加分的獎勵。在“傳道、授業、解惑”的過程中，老師起了一個傳幫帶的作用，與學生拉近了距離，是學生學習上的良師，更是生活中的益友。謙遜的態度使人受用終生，在老師的平易近人面前，學生也學會了彬彬有禮，這便是一個和諧的教學氛圍。在授課過程中，還堅持一個理念，即高職教育培養出來的學生不是只會干活的流水線機器，而是有思想、有內涵的高素質人才。教師要教給學生的，理論知識固然重要，做人的道理亦不可或缺。

《電子設計自動化（EDA）》作為一門發展潛力巨大的優秀課程，教學考核與評價體系也應該先進實用，首先要與我國高等職業教育要求的通用能力相關聯；其次要與對應職業領域的國家職業標準相關聯。為此，初步探索了基于能力評價的學生考評系統，使之與基于工作過程的課程內容改革相配套，具體包括作業完成情況、基本能力展示、實踐操作技能、工作與職業操守、學習態度、團隊合作精神等考核內容。

作為一門實踐性很強的專業課，在大力強化技能訓練的同時，并不忽略理論的重要性。重理論、輕實踐只是紙上談兵；而重實踐、輕理論則是匹夫之勇；只有理論與實踐相統一，那才是王者之道。現代教育培養的學生不是一個個操作工人，而是具有深厚理論功底的能工巧匠。

六、結語

實踐證明，基于工作過程的《電子設計自動化（EDA）》課程優化符合高職高專人才培養目標的要求，值得進一步推廣。教育教學改革是一項復雜的系統工程，很多想法和思路還不是很完善，權作拋磚引玉，歡迎讀者百家爭鳴，建言獻策。

主要參考文獻：

[1]楊春玲，朱敏，楊榮峰.EDA技術實踐課程建設及實訓基地建設[J].電氣電子教學學報，2012.8.

[2]首珩，周虹.基于工作過程的課程體系開發與實施[J].職教論壇，2008.18.

[3]陳宇，劉博盛.基于工作過程導向的高職課程開發[J].機械職業教育，2009.1.