首页 -> 2008年第8期
增进ＥＤＡ技术的高职数字电子技术课程研究
作者：王艳芬
[关键词]数字电子技术 课程改革EDA技术
数字电子技术是电类相关专业的必修课，也是电子技术未来发展的趋势，而基于EDA技术的设计方法正在成为现代数字电子系统设计的主流。作为即将成为工程技术人员的职业技术学院的电类相关专业的学生，只懂得电子技术的基本理论和方法而不懂现代电子技术的设计方法，无疑对就业和未来潜力的发展都是一种阻力。如果作为两门课程来学习，则割裂了同一知识体系，不利于学生掌握理解，而且也不适应高等职业教育的学制长度。因此，将数字电子技术与EDA技术有机地融为一体是高等职业教育目标和“工学结合”教育理念的要求，也是未来发展的需求。
（一）传统教学的现状与不足
受客观因素和传统教学体系的限制，目前的数字电子技术课程及其实践环节的教学还停留在传统的教学方式和内容上，即使个别院校增设了EDA技术的课程教学，但在教学节奏上和数字电子技术的教学还是脱节的。传统的教学现状有以下几个方面的不足。
1.沿袭传统，没有更新。目前大多数职业技术学院的数字电子技术及其实践环节的教学还是沿袭旧的教学内容和设计方法，教学内容的重点依然放在对逻辑门、触发器、中小规模集成电路的讲解和使用上，数字电路系统的设计方法还是以真值表和逻辑方程为表达方式、在电路板上进行手工搭建电路的搭积木式的方式，使复杂电路的设计、调试十分困难。如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便。同时由于元器件不断重复使用，加上连线的可靠性较差，容易产生接触不良和元器件、线之间相互干扰而难以调试等问题，而且还会经常发生损坏元器件、仪器设备的情况。在实验过程中如出现问题，教师要花费大量时间去帮助学生检查连线错误，排除一些技术上、工艺上的故障。电路的测试要用到许多专门的仪器，加上受实验室的规模和开放时间的限制，如果学生没有完成实验就无法利用课后时间继续进行，不利于提高学生的学习积极性。电子技术发展到今天，分立元件门及中小规模的电路已经被大规模集成电路所取代，此类教学内容和电路实验已不能适应电子技术飞速发展的需要，其重要性会不断地降低。
2.课程整合不够。近年来，部分高职院校已经开始开设了EDA课程，但是在课程体系上，与数字电子技术是分家的，即单独设立EDA课程。数字电子技术的教学依然沿用原来的内容和方式，没有将这两门原本是一体的课程整合起来。这种课程体系的构置方式，虽然在形式上引进了现代的电子系统设计技术，但在内容上和教学上却将它们割裂开来，学生在学习的时候感觉上好像学习的是两种系统、两套理论，不能将其有机地结合起来，形成统一的理论和实践方法。再加上在教学时段的安排上往往是相隔二到三个学期，当学生学习EDA技术的时候，早将它的基础知识——数字电子技术抛之脑后，再去学习新的设计方法，自然是难上加难。
3.教师素质没有及时提高。在传统教学模式下从事数字电子技术教学的教师没能及时地汲取新的知识和技能，因此，不能在电子技术教学中适当增加EDA技术的设计方法和知识，同一内容的课程由两名教师分别担任，这样势必不能做到基础知识和先进设计方法的有机结合，更不会有好的教学效果。
（二）改革的迫切性与必要性
国家教育部高度重视EDA技术的教学，要求电子技术类课程的体系和内容作相应改革，在设计手段上应用EDA工艺和FPGA/CPLD方法。EDA技术和FPGA/CPLD方法是电子技术类课程教学改革的重要方向。
EDA技术（Electronic Design Automation），即电子设计自动化。电子产品从系统设计、电路设计到芯片设计、PCB设计都可以用EDA工具完成，其中仿真分析、规则检查、自动布局和自动布线是计算机取代人工的最有效部分。而EDA技术的载体 ——可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA（Field Programmable Gate Array）近年来得到了迅猛的发展和普及，其结构性能日趋完善。
随着高等职业教学改革的发展，高职教育以就业为导向、以学生为主体、工学结合的教育指导思想，电类相关专业必然要在掌握数字电子技术的基本理论、方法和技能的基础上，把教学的重点从以逻辑门和触发器等通用器件为载体、以真值表和逻辑方程为表达方式和依靠手工调试的传统数字电路设计方法向以可编程逻辑器件为载体、以硬件描述语言为表达方式、以EDA技术为调试手段的现代数字系统设计方法转变。而将EDA技术引入高等职业技
术教育的数字电子技术课程及实践教学中，并将二者融为一体。
（三）EDA技术与数字电子技术课程整合的步骤与内容
1.教材内容的整合与更新。我们根据高职学生的培养目标——实用型、技术应用型人才的培养，坚持以就业为导向，以职业岗位需求为根据，以能力为本位的原则，结合EDA课程的实际情况，以实用、够用为原则，精选授课教材的内容。设想以课题为中心线索，打破现有教材章节之间的界限。每个课题均从应用实际出发，由实际问题入手，给学生以感性认识，让学生在实验中从模仿开始逐步学会相关知识和理论。
在课程内容上，围绕数字电子技术、EDA技术与数字系统设计三大主题，体现了“数字电子技术应用”和“数字系统EDA设计”的核心技能。根据课堂教学与CAJ课件教学、学生自学与老师讲授、电路仿真与实验验证相结合的原则，将学生课堂所学到的内容与实际应用相结合，在完成基础课题的同时，学生可进行综合性课题和设计性课题的学习与提高，充分利用多媒体的形象、直观的优势，培养学生的动手能力和自我解决问题的能力，学生边学边用，效果较好。
2.EDA技术与数字电路实践教学整合。教学中，把EDA技术引入数字电路实验教学和课程设计，改变了传统的数字电路实验系统“芯片+连线”的做法，而采用CPLD或FPGA等大规模在线可编程器件，能使数字电路的硬件软设计。利用EDA工具弥补了硬件实验的不足，对我们教学改革中减少课题、精简内容是十分有利的，并且具有很好的操作性，使学生不但能学会利用中小规模集成电路来完成一般的电路设计，还学会了用CPLD、FPGA等逻辑阵列来完成较复杂的电路设计，从而提高了学生适应现代数字电路设计的能力。它是现代教育发展的趋势，是对旧的教学内容和模式加以改革，使专业基础课教学内容与世界电子技术发展同步，并使原有的数字电路的实验教学模式和教学内容产生了飞跃。它还激发了学生的兴趣，开阔了学生的视野，提高了教学效率，摆脱了传统的人工设计方法的思维模式，同时也培养了学生的创新意识和创新能力，提高了我校学生的竞争能力，适应了市场的需要。
学生只要学习了EDA软件和VHDL语言就可以进行数字电路实验。学生课前对实验项目进行设计，在计算机上用MAX+PLUS设计原理图或者用VHDL描述电路，进行综合适配。综合适配成功后，进行仿真，分析仿真结果和设计功能是否相一致。若不一致则对原理图或文本进行再修改、综合、适配、仿真，直到一致。最后，把自己完成的逻辑设计进行下载，在实验系统上进行硬件测试 最后写出实验报告。
3.提高师资水平，改进教学手段。既能胜任数字电子技术相关内容的教学，又能熟练掌握EDA设计方法的“双师”队伍是实现课程改革的关键。为了加强师资队伍的建设，我校引进了一批年轻化、具有企业一线工作经历的高素质的青年骨干教师任教，取得了较好的教学效果。同时，积极开发和使用符合教学需要的现代化教学媒体，实现学习目标、学习内容、学习方法和媒体的有效结合。应用网络技术的计算机远程辅助教学，可以把讲课演示和实验生动、直观地结合起来，为学生提供边听、边看、边想、边做的个性化学习机会。让学生有一种全新的感觉，对教育产生一个崭新的认识，从而对学习萌发出浓厚的兴趣，激发出更强的学习积极性、主动性。另外，我们正在积极地探索一条与“工学结合”相适应的“教、学、做”一体化的教学途径，使我们的教学能与企业紧密结合，紧跟企业发展的步伐，从而进一步促进教学质量的提高。
我们从教材的改编、课程的整合、理论与实践相结合的教学方法等方面入手，对该学科进行了改革与实践，取得了较好的效果。目前，我院的该门课程已经申请了省级精品课程。
总之，将先进的EDA技术融入数字电子技术的理论教学与实践教学中，采用先进的教学手段，对传统的教学内容和方法进行大胆创新，可以给学生提供一个现代科学技术平台，不仅符合电子技术的发展趋势，更是实施素质教育的重要途径。
参考文献：
[1]顾斌,赵明忠.数字电路EDA设计[M].西安电子科技大学出版社,2004.
[2]张月楼,陈涛.谈EDA在高职数字电子技术实验中的应用[J].教育与职业,2007,(15).
[3]黄益波,陆怀布.基于EDA技术的数字电路实验教学的探讨[J].福建电脑,2007,(5).
[4]郭利霞.高职PLC原理及控制技术课程一体化教学模式探讨[J].教育与职业,2008,(6).
[5]王艳芬.数字电子电路及其EDA技术[M].化学工业出版社,2007.