基于EDA的電子技術開放性實驗改革與實踐

林喜榮 張金玲 于春雨

摘 ? ?要：文章從目前電子技術實驗教學現狀與存在的問題出發，以哈爾濱理工大學為例，闡述了其電子技術實驗教學改革策略，并分析了基于EDA的電子技術開放性實驗的特色與意義。

關鍵詞：電子技術;開放性實驗;EDA

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2016）02-0034-02

一、電子技術實驗教學現狀與問題

高校實驗教學是高等教育中的重要組成部分，既是培訓大學生基本技能，也是培養大學生具有創新意識和創新思維的關鍵課程[1]。但目前各大高校由于各種條件和因素的限制，在電子技術實驗這部分內容中存在著一些弊端和問題。

（一）實驗學時少

在絕大多數學校，電子技術實驗都不是單獨開課，而是附屬于理論教學，只在教學計劃中占有很小的比例。

（二）教學方法單一

目前大多數實驗教學的基本模式就是粉筆加黑板，教師講學生做，教師在教學方法和模式上沒有什么改革和創新，教學方法比較單一。

（三）實驗內容簡單

由于實驗所占學時太少， 因此學生所能做的實驗大多都是驗證性實驗，設計性和綜合性的實驗內容較少，所有的學生都在同一個時間按照同樣的操作步驟， 得出相同的實驗結論。學生在整個實驗過程中完全處于被動接受狀態，主觀能動性根本無法被調動起來，還不利于培養學生的創新意識。

（四）實驗設備利用率低

由于實驗必須在理論知識積累到一定程度時才能進行實驗教學，因此在學期初和學期末實驗室基本沒有實驗教學，而且每個專業所做的實驗內容比較少，實驗設備利用率比較低，很多時間都在空閑。

二、哈爾濱理工大學在電子技術實驗教學環節所做的改革和實踐

為了改變實驗教學中出現的這些弊端，也為了給學生提供更多學習和鍛煉的機會，我們在諸多方面對實驗教學進行了改革。

（一）搭建實踐訓練平臺

為貫徹好《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》中有關創新人才培養模式的精神，也為了達到哈爾濱理工大學“完整的知識結構、較強的實踐能力和突出的創新意識”人才的培養目標，學校啟動了一系列教學綜合改革項目，其中很重要的一項就是開放性實驗。通過開放性實驗，學校要構建以科學研究性實驗為主導，以基本技能訓練為基礎，以創新思維和綜合素質培養為目的的創新性開放實驗教學模式[2]。

（二）注重實驗內容的選取與設定

為了讓學生所學的理論知識能充分地和生產生活實踐緊密結合起來，我們在開放性實驗內容的設置上也充分體現了緊貼生活的特點，讓學生充分了解和體會數字電子技術在實際生活中的應用，激發學生學習的興趣和動力。

數字電子技術這門課程主要包括兩大部分主要內容：組合邏輯電路和時序邏輯電路。而基本的邏輯門電路是這兩大部分的組成部分，所以在開放性實驗內容的設置上主要分成了三部分：基本邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路。這三部分內容的設定和理論課的教學順序相同，由淺入深，層層遞進，逐步提高學生的能力。如果一開始就讓學生學習比較復雜的設計性內容，學生的能力和水平還無法達到，因此從基本邏輯門電路開始，先做一些較為基礎的，待學生的理論水平和動手能力有一定的提高后再進行較為復雜的組合邏輯電路和時序邏輯電路的連接。

現在學生在學習過程中存在的一個很大問題就是理論知識與生產實際完全脫離，不知道怎么把教材上的理論知識與生產生活實際結合在一起，造成的結果就是走上工作崗位后覺得學校學習的知識根本沒用。因此，我們在數字電子技術的開放性實驗內容的設定上，就側重了這一點，設定的題目都是和我們的生產生活緊密相連的，例如舉重裁判的判定電路、彩燈循環控制電路、病房呼叫系統、籃球24秒倒計時電路等等，這些電路都是源自于生活，和我們的生活息息相關。這些內容既讓學生學會了如何把學習到的知識應用到生活實際中，同時這些內容又能激發起學生學習的興趣和熱情[3]。

（三）運用EDA技術，采用軟件與硬件相結合的實驗方式

為了能讓學生學習到先進的知識和技術，我們把EDA引入到電子技術的教學中。EDA即電子設計自動化（Electronic ? Design ?Automation）[4]， 在我國， 幾乎所有理工科高校都開設了 EDA 課程的學習，因為EDA實踐性強，軟硬件結合，知識面寬，技術先進[5]。而在EDA技術使用的仿真軟件中，multisim無疑是應用最為廣泛的軟件之一，因此我們所有的開放性實驗內容均采用軟件與硬件相結合的實驗方式，在整個實驗過程中，為了讓學生在軟件和硬件方面都得到相應的鍛煉，我們沒有讓學生設計出電路后就直接選用集成芯片搭接電路，而是讓學生先用EDA仿真軟件對電路進行仿真，在仿真正確后再去連接電路。這樣學生在實驗的過程中既學習了仿真軟件的使用方法，同時又進一步熟悉了硬件電路的連接，從多方面培養了學生的能力。

下圖是整個開放性實驗的流程。

（四）實驗過程中完全以學生為主體，讓學生得到充分的鍛煉

在整個開放性實驗的過程中，為了充分發揮學生的主觀能動性，開發學生的創造性思維，教師只負責設定題目，從開始制定方案、設計電路到硬件連接、故障檢測、數據分析、撰寫報告等一系列過程完全由學生自主完成，教師在整個過程中只是給學生加以輔導和幫助，當學生有解決不了的問題時幫助學生答疑解惑，而不是教師把現成的東西直接給學生，讓學生去照葫蘆畫瓢，真正的主體完全是學生，讓學生在整個過程中得到充分的培養和鍛煉。經過一段時間的鍛煉，學生的自主創新能力和實踐動手能力一定都有很大的提高。

三、將EDA技術與開放性實驗有效地結合在

一起的特色及創新點

采用這種軟件與硬件相結合的實驗方式具有以下幾個優越性。

1.學生在仿真的過程中，熟練掌握了仿真軟件的使用方法，同時也更加熟悉了電路的結構、線路的連接，這樣在做硬件連接的時候可以很快上手。

2.通過EDA軟件仿真可以直接驗證結果的正確性，便于學生及時發現問題，改正錯誤，避免了重復連接電路造成的不必要的浪費。

3.利用軟件仿真電路學生只要有臺電腦和相應的

軟件就可以完成，這樣可以減少實驗室設備和環境對實驗的限制，為學生提供了更廣泛的鍛煉空間。

四、電子技術開放性實驗的重要意義

（一）為培養學生的創新意識、創新能力和實踐動手能力提供了鍛煉的機會和平臺

電子技術的開放性實驗打破了原有的教師講、學生做，原封不動照搬的實驗模式，整個實驗過程完全以學生為主體，教師只起到一個輔助作用，讓學生得到了充分的鍛煉。而且通常實現同一個功能，不同學生的設計思路也各有不同，學生之間可以互相交流和借鑒，這就拓寬了學生的設計思路，提高了學生的實踐動手能力，更大程度上發揮了學生的主觀能動性和創造性。

（二）充分利用學校的現有資源，提高了實驗設備的利用率

由于實驗教學必須以理論教學為基礎，在學期初理論知識沒有講到，實驗沒有辦法超前進行，而在學期末課程已經結束，因此在學期初和學期末實驗室有很大一段時間是閑置的，而開放性實驗是利用學生的課余時間完成的，時間可以靈活機動地選擇。這樣可以避免出現高峰擁擠、低峰閑置的現象，大大提高了實驗設備的利用率。

（三）對指導教師提出了更高的要求，有利于提高教師的綜合素質

由于在開放性實驗當中教師只給學生設定出電路所需要實現的功能，而具體到每一個學生時，各人的設計思路各不相同，因此所實現的電路也各不相同，這就要求指導教師不但要具備很強的實踐動手能力，同時也要具備很雄厚的理論基礎，并且要有相關的其他學科的知識作為輔助，這樣就對教師提出了更高的要求，為了適應開放式實驗教學，要求教師必須不斷學習，掌握更多的學科知識、更高的實驗技能，不斷了解學科新技術，提高技術水平、科研能力和組織管理能力等綜合素質。這有利于提高教師綜合素養，構建科學合理的師資隊伍[6]。

創新人才是當今時代競爭的焦點，也是未來社會發展的重要因素[7]，只有在開放的教學環境中才有可能培養出富于創造精神的個體。創新人才的培養需要經過不斷的實踐和積累才能逐步完成，而開放性實驗教學正是激發學生的主觀能動性，培養學生的開放性思維和實踐動手能力的有效方法。 開放性實驗教學為培養創新型人才提供了良好的條件和平臺，對于激發學生的創新意識、拓展學生的創新思維和提高學生的實踐動手能力都有很大的作用[8]，是培養創新人才的重要途徑。

參考文獻：

[1]吳曉燕，周紅，袁藝標等.發揮實驗中心優勢 搭建“深層

次開放”平臺[J].中國高等醫學教育，2012，（8）.

[2]劉穎，郭竹梅，江慧慧等.開放實驗教學模式對培養大學

生創新能力的影響[J].青島大學醫學院學報，2014，（5）.

[3]薛華.電子技術實驗開放式教學模式的改革[J].實驗科

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[4]高有堂，徐源.EDA 技術與創新實踐[M].北京：機械工業

出版社，2012.

[5]郭來功，周孟然，蔡俊.“EDA 技術”教學對大學生創新能

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[6]葛汝明.電子線路實驗與課程設計[M].濟南：山東大學

出版社，2006.

[7]張利，厲虹，楊秀媛.以創新型人才培養為目標的EDA技

術課程的教學實踐探索[J].科技信息，2013，（7）.

[8]劉燕，李曉波.開放的教學實驗平臺建設與創新性人才

培養[J].實驗室研究與探索，2014，（3）.