通過EDA技術促進中職電子實驗實習教學改革創新

劉善培 朱春蘭

（江蘇省淮安工業中等專業學校，江蘇 淮安223200）

隨著計算機在人們的生產生活中的作用越來越顯著和重要，電子電路的設計也逐漸開始借助計算機進行設計和分析，集成電路的廣泛運用和迅速發展使得EDA軟件成了電路設計和分析的有力工具，成了電子學行業的主要分支。DEA全稱電路的計算機輔助設計和分析技術，英文名Electronic Design Automation，由于它實現了電路的模擬以及參數的設計修改，已成為電子行業設計人員完成電路設計所必具的技能，中職院校如若把EDA引入平日的教學中，必將大幅度地改善目前學生消極對待電子實驗，實驗效果微小的現狀，無論在教學中還是為國家培育專業人才方面都具有深刻的意義。

1 中職院校傳統電子實驗課的現狀

1.1 學生實驗課上主動性差

中職院校傳統的電子實驗課往往是老師首先進行實驗步驟的講解和展示，而后將所有實驗交給學生自己完成，但由于條件有限，只有少數坐在前邊的同學能看到電路的詳細情況，對原理有一定程度的認識，大多數學生則不能看到老師的具體操作過程，得到的只是結果，對實驗原理并沒有完全理解，在操作時也只是按著老師給定的程序模仿，關于連接線路的原理以及將要實現的結果都沒有準確的認識和預測，一旦出現了意外就找不到解決的辦法，反而會打擊學生的實驗熱情，自信心受到挫傷，導致學生對實驗課的興趣并不高，只是抱著完成任務的態度，課堂教學鮮有成效。

1.2 實驗演示偶有失誤

實驗本是一個探索的過程，老師在演示過程中也可能因為某些參數的控制失誤而導致實驗失敗，而且整個操作僅僅有老師一人完成，如果老師不能及時發現問題所在，不僅會影響實驗效果，而且這些偶爾出現的失誤盡管是不可避免的，但仍會讓學生產生不信任感，懷疑實驗的合理性，如果能讓學生參與到問題的發現和解決中，效果將會不同。

1.3 實驗與實際操作容易脫節

盡管學生在課堂上對每一實驗都有所了解，但屬于小馬過河，而且試驗結束后缺少探索研究的激情，如果學期末讓學生自己獨立完成實驗，包括元器件的選擇、電路的設計都自己完成則會困難重重，無從下手。實驗課的目的在于通過一定的引導，使學生對電路設計充滿好奇心，積極主動地參與，與實際操作的脫軌會讓他們覺得自己之前上的實驗課完全沒用。

1.4 條件簡陋，設備不足

中職院校的實驗條件往往比較簡陋，不僅實驗場地小，而且實驗設備不足，僅有的設備只能提供給老師進行課堂指導，不能幫助學生深刻地理解理論知識，而且學生如果對實驗理解不透還容易損壞實驗設備，更不利于實驗教學的良性發展。

2 為何要在中職院校實驗教育中引入EDA

在中職院校的實驗教學中，引入EDA將會給實驗帶來以下好處。

2.1 提高學生課堂上的積極性

首先，學生通過EDA軟件，選擇元器件后進行電路連接，然后添加合適的儀表觀察仿真效果，每一個步驟都由學生自己一個人完成，在實驗過程中如果出現了問題，可以回過頭來仔細分析每一步，從而通過自己的探索找出問題并解決問題，這樣學生才能夠真正地理解，達到實驗效果。再次，學生在實驗中可以根據自己的理解對實驗方案提出一些意見和修正方案，直接在EDA模擬電路中修改以直觀地看到修改結果，驗證假設的正確性和合理性，進而培養學生的處理實際問題的能力。

2.2 EDA便于實驗結果的顯示

EDA之所以能幫助中職院校提高實驗教學的質量，主要在于此軟件內包含諸多仿真功能，直觀的顯示出輸出波形，用以幫助學生分析和判斷結果的正確性。

2.3 節約教學經費

在電子實驗教學中引入EDA屬于低成本教育，循環利用率高，可以有效地解決因教學硬件設備不足導致的元器件供應不足等問題，所有無法為學生提供的設備器件都可以在軟件模擬中得到，而且還可以避免操作失誤造成的儀器設備的損壞，提高教學效率的同時還可以節約教學經費，減少實驗時間有提高實驗效率。

2.4 培養學生解決問題的能力

電路設計是電子教學中重要的內容，通過它的實驗大多數是由學生獨立完成的，通過EDA可以方便地完成電路的硬件設計和軟件編程，進而在虛擬的學習環境中提升學生對專業課程的興趣，同時鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力，幫助學生提升實驗能力，激發學生的創新思維能力，從整體上使得學生的綜合能力得以增強，最終為國家培養出具有扎實的專業技術知識的人才。

2.5 突破實驗模式的單一性

學生在通過計算機進行電路設計、模擬仿真時，讓他們學會元器件的選擇、電路線路的連接、實驗結果正確性的檢測，由此可以自主判斷什么樣的實驗結果是正確的，什么樣的實驗結果是錯誤的，之后再讓學生進入實驗室在印刷版上實際地操作完成物理連接，親身體會一個完整電路的設計與焊接過程，最后用儀器進行測量，比較仿真結果和實驗結果的異同，從而能驗證電路設計的正確與否。

3 軟件的選擇與運用

目前使用廣泛的EDA軟件有EWB、Multisim、PSPICE等等，其中EWB是20世紀80年代有IIT公司推出的用于電路設計和仿真的軟件，它的特點是集成度高、界面直觀便于觀察、操作簡單，而且同時具有數字/模擬、數字、模擬電路的仿真功能，軟件的分析工具除了示波器等儀器外還有傅里葉分析和噪聲與失真等分析儀。所以說，將EWB引入中職院校的的實驗在教學中是非常合適的，當然對于PCB板的制作單通過EWB是無法完成的，可以再運用PROTEL對電路板進行布線，且可以直接用布好的電路圖通過印刷廠制作PCB板，二者配合，可以將電子教學做得更好。

首先，用EWB設計電路原理圖，接入仿真儀表驗證電路的正確性與合理性，然后，導出PROTEL文件，設計PCB板，最后，進行電路的連接，調試、修改，組裝成實物后，拿儀器檢測一下與仿真結果對比，鑒定結果的正確與否。EWB軟件和PROTEL軟件工作界面如圖1和圖2。

圖1 EWB軟件工作界面

圖2 PROTEL軟件工作界面

4 結束語

通過EDA的引入實現中職院校對傳統實驗教學方法的改革，經過筆者長時間的探索和對視角教學效果的觀察，認為在教學過程中，老師可以先對實驗原理和過程進行講解，然后讓他們使用EDA軟件對電路設計進行模擬和仿真觀察，對實驗有了充分的理解后，再把一些經典的電路做成PCB板，然后焊接成完整的可實現某種功能的實物，直觀明了地觀察實際結果和仿真數據的差異，軟件硬件相結合，不但讓學生深刻地理解了理論知識和電路設計原理，提升實際的動手能力，激發了學生對電子實驗的興趣，尤其是更深層次的探索激情，鼓勵他們獨立的設計心中所要的電路，學以致用，真正為國家，為社會培育技術專業人才。

［1］李東生.EDA仿真與虛擬儀器技術[M].高等教育出版社，2012（8）.

［2］黃永寶.電子實驗綜合實訓教程分析[M].機械工業出版社，2013（22）.