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電子設計自動化課程教學探析:電子設計自動化精品課程建設的實踐

【摘 要】從課程內容體系結構的構建、教學方法及手段的改革、實訓基地和教材的建設、教學團隊建設和課程網站建設等方面闡述電子設計自動化精品課程建設的工作，為其他精品課程建設提供借鑒。

【關鍵詞】精品課程 電子設計自動化 項目教學法

電子設計自動化課程是我校電子信息工程技術、應用電子技術和太陽能光電子技術專業的核心專業課程，其前身叫“Protel電路設計”。2010年我校的“電工電子與自動化實訓基地”獲自治區高等職業教育能力建設專項項目并獲自治區財政支持，建設了電子設計與生產工藝實訓室和大學生創新實訓室，隨著印制電路板的設計、生產制作設備和電子產品生產工藝生產線投入教師教學和學生實訓中，從而形成了電子設計自動化課程。2014年電子設計自動化課程被確認為校級精品建設課程。

精品課程應該體現學科現代教學思想，符合現代科學技術和地方產業發展或行業技術的需要，有利于帶動高校教育教學改革，科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性是精品課程較顯著的特點。

一、加強課程內容體系結構設計，對接崗位能力選取教學內容

（一）電子設計自動化課程的內容。一是基本知識的學習。將電路原理圖的繪制、元器件封裝庫制作和使用、印制電路板（PCB）的設計和打印等基本知識融入項目進行學習。二是以電子產品設計、制作實例進行綜合實訓。把印制電路板制作、電子產品生產工藝與規范融入這一階段的學習和實訓，培養學生電子產品的設計和制作能力，滿足職業崗位能力培養的要求。

（二）教學內容的選取符合崗位能力培養的要求。邀請企業工程師到我校講座、指導實訓，參與課程大綱、課程教學內容、實訓內容、實訓指導的制定，使我們的教學能跟上行業的新技術、新工藝，培養的學生符合行業、就業崗位的需求。

依照項目教學法設置教學內容，將實際開發項目、典型產品案例和學生創新項目引入到教學當中，基于工作過程構建學習情境，如表1所示，教學情境的設置遵循由感性到理性，由簡單到綜合的過程。首先通過學習情境1單管放大電路的印制板制作這個簡單項目的實訓，使學生掌握繪制原理圖、生成網絡表、合理的規劃印制板、導入元件的封裝、元件的布局及布線這些制作印制板的基本知識。然后再進入學習情境2、3的學習，進一步鞏固上面的基本知識，同時引入元件封裝庫的制作等知識的學習。最后通過學習情境4加入復雜原理圖繪制和多層印制板的制作等內容。整個課程以電路的原理圖、PCB 圖設計、元件封裝制作為基礎，以培養學生印制板的制作、電子電路設計和制作能力為核心，將課程建設成集能力培養、職業素養訓導和學生創新能力培養為一體的教學平臺。

二、加強教學方法與手段改革，不斷提高課程的教學質量

電子設計自動化是一門實踐性很強的課程，采用項目教學法、任務驅動法將理論知識融入電子產品制作中，實現理論與實踐的有機結合。充分運用精品課程網站的教學資源，利用網站的“電子論壇”“在線討論”及時為學生解決問題，引導和啟發學生自主進行知識的建構，激發學生的學習興趣，全面提高學生的實踐動手能力和創新能力。

（一）采用集“教、學、練”于一體的項目教學模式。以企業項目、真實產品和學生創新項目設置教學情境，以項目為載體學習電路原理圖的繪制、元件封裝的制作和PCB板的制作等基本知識，克服了傳統的計算機輔助軟件教學和實際使用脫節的教學模式，實現了理論與實踐的緊密結合。該課程在機房和電子設計與工藝實訓室進行教學，建設了一套電路制板設備和一條焊接工藝生產線，做到了教學環境一體化。“電工電子與自動化實訓基地”的大學生創新實訓室和電子設計工藝實訓室是全天開放式運作模式，學生可以隨時進行電子電路的設計和制作。

（二）把綜合項目化為子任務，做到深入淺出，激發學生的學習興趣。根據產品制作的過程，將項目化為一個個子任務，讓學生在完成項目的過程中掌握制作印制板的基本知識和技能，進而完成相應電子產品的制作、調試，使學生能感覺到學習的快樂和動手制作的成就感，讓學生成為學習的主體，不再是被動的學習。

（三）采用分層次教學。對于能力強、樂于助人的學生進行強化訓練，增強他們的分析問題能力和動手能力，培養成為班級的“學科帶頭人”，并鼓勵他們多幫助其他同學。而對于理解能力不強、動手能力較差的學生，采用多關注、主動引導他們解決問題，培養學習興趣，保護他們的學習積極性。在這些年的教學中發現培養班級“帶頭人”在班風、學風建設中非常有用，能帶動整個班的學習積極性。

（四）與企業合作教學。利用校企合作的平臺開展教學，把電子產品的調試與制造工藝階段的學習部分盡量放在企業進行。設計的學習情境盡量以企業項目、真實產品為載體，縮短了教學與行業、產業的距離。安排行業工程技術人員定期到學校交流，他們不斷帶來新的行業或技術信息，使課程教學和技術進步保持同步。

（五）建立有利于激發學生學習興趣、動手能力和創新能力培養的考核體系。包含考勤、課堂表現、階段學習效果評價，從理解能力、動手能力和團隊合作能力進行評價，達到既能獎勵動手能力強、愿意幫助他人的學生，又能保護落后學生的學習、動手積極性。電子設計自動化課程教學在培養學生的創新思維、動手能力、實踐技能以及團隊合作精神等方面起著重要的作用。在教學中以人為本，以學生為中心，激發并保護學生的學習興趣和動手制作的積極性。

電子設計自動化精品課程教學內容的設置、教學活動的開展與技能競賽相結合，突出了職業技能的培養。培養學生能夠完成按照電路原理圖進行元器件的選擇、電路原理圖的繪制、PCB設計，完成PCB圖和制板文件，制作出電子產品的PCB板，并在電路板上裝配、焊接與調試，為參加電子設計大賽和技能大賽打下堅實的基礎。經過這些年的教學改革探索與實踐，我們專業的學生參加自治區級以上的職業技能大賽和全國大學生電子設計大賽，獲自治區級以上一等獎6個（18人次）的好成績。

三、加強課程教材和實訓基地的建設與使用

（一）教材使用與建設。根據就業崗位的調查研究，緊跟行業的新技術、新工藝，符合高等職業教育的特點，及時更新教學內容，綜合使用下面幾本教材：《Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設計》（第二版），《電子技術實踐與訓練》（第三版），《電子產品工藝與質量管理》。編寫了《電子設計項目化實訓教程》，選擇典型電路、電子設計大賽的典型題目編寫實訓教程，把電路板的設計與制作流程、電路安裝與調試編寫成實訓指導書，能很好的指導學生學習和實訓。

（二）校內實訓基地與實訓設備建設。我系電工電子與自動化實訓基地，自2010年獲自治區財政支持建設以來，建設了電子設計與生產工藝實訓室、電工電子實訓室、單片機與CPLD實訓室、大學生創新基地等，具有良好的教學設備與專業技能實訓條件，建有一套完整的電路制板設備和一條電路焊接工藝生產線，滿足單層和雙層電路板的設計制板要求，包含了手工焊接和自動焊接，直插式元件焊接和貼片元件焊接設備，能滿足教師科研和學生實訓的需求。

我系的教學用機房，大學生創新基地等實驗室的電腦都已聯網，學生可以方便地共享課程資源，通過“電子論壇”“在線討論”充分互動，良好的教學資源和教學環境有效地促進學生的自主學習和課外拓展學習，實現了優質教學資源的共享。

（三）校外實習基地的建設與利用。電子信息產業是桂林的優勢產業，其總產值占廣西電子信息產業產值50%以上，電子信息企業多達上百家。通過對桂林無線電五廠等電路制板企業的深入調查研究與合作，與4家企業建立穩定的校企人才培養基地，充分利用企業先進的設備和資源，將電路板的制作工藝、電路的焊接和調試階段的學習和實訓放在企業進行。利用學校和企業這兩種不同的教學環境和教學資源，將課堂教學和企業實踐教學有機結合，構建與地方產業對接的實踐教學體系。

四、課程網站的建設

精品課程網站是展示課程建設成果的重要平臺。教師通過這個平臺共享優質教學資源，學生則能在平臺上利用課程資源自主學習，提高教學效果。網站資源的優質性、網站的導航和交互性是網站能否發揮其輔助教學功能的關鍵。學校建設了優質課程共享平臺，精品課程也放在其中，有專職人員對網站進行定期維護，保證精品課程網站正常運行。

（一）共享課程的優質資源。共享了工具軟件、教學課件、項目實訓教程、電子制作實例、電路仿真、工業制版流程、電子產品生產工藝質量管理等資料。根據使用網站人員的評價反饋，緊跟行業的新技術、新工藝，就業崗位的要求，及時更新教學內容，改進教學方法和手段，保證教學資源的優質性。

（二）網站設置良好的導航。精品課程網站信息量大，為了更好地指導學生利用網站進行自主學習，需要有良好的導航。導航的設計順應學生的認知心理，做到界面友好美觀，操作簡單直觀，讓學生能主動、愉快地自主學習，主動建構專業知識。

（三）建設交互性強的課程網站。課程網站設置“電子論壇”“在線討論”模塊，教學團隊的成員定時回答學生提出的問題，與學生交流，打造一個學生與學生之間，教師與學生之間的互動平臺，能吸引更多的學生主動參與課程的學習，激發學生的學習興趣。

五、學科教師隊伍的建設

為實現人才培養目標，精品課程建設的重要任務是教學團隊的建設，電子設計自動化是理論與實踐聯系緊密的課程，因此，“雙師型”教師的培養則成了教學團隊建設的主要任務。首先，學校政策有保障，制定了相應的人才引進和培養機制。人才引進方面更青睞有企業工作經歷的專業技術人員，應屆畢業生則要求參加過全國電子設計大賽，并獲得全國級別獎項的畢業生。同時鼓勵教師獲取職業資格證書，組織教師參加企業一線實踐、培訓，一旦獲取職業資格證書，學校給予精神和物資獎勵。其次，我們把最后一學期的頂崗實習分成三個階段，分別放在大一、大二、大三，增加與企業交流、學習的機會，并指派老師帶隊到企業進行校外實訓，我們的老師也加入企業的生產管理中，能更好的接觸行業的新技術、先進的生產工藝和企業的管理理念。定期召開教研室交流會，交流教學心（下轉第74頁）（上接第59頁）得和體會，以便協商解決教學過程中遇到的問題。同時鼓勵青年教師積極申報教學、教改科研項目，從中不斷提高課程教學水平和教學效果。

精品課程建設是一個系統工程，也是一個長期的過程，為使精品課程網站真正起到輔助教學的功能，提高教學效果，應該做好以下幾點：教學體系、方法和手段先進性是精品課程建設的基礎，課程教材和與地方產業對接的實踐教學建設是精品課程建設的重點，課程網站的交互性和教學資源的優質性是精品課程建設的關鍵，學科隊伍的建設是精品課程建設的保障。

電子設計自動化課程教學探析:電子設計自動化技術的發展與應用

摘 要：隨著集成電路和微電子技術的發展，電子設計自動化技術（簡稱EDA）已經成為一門電子領域的重要學科。EDA技術的發展與應用成為21世紀電子設計的主流方向。本文主要介紹EDA技術的發展內容，展望EDA技術的應用藍圖。

關鍵詞：電子設計；自動化發展；應用藍圖

一、電子設計自動化技術的概況

現代電子產品多體現開發周期短、更新換代快、功能多重、能耗偏低等特點，產品體積日趨小巧，相比較傳統電子產品，其廣泛運用現代科學技術，電子設計自動化程度提升，產品的競爭力迅速提高，能夠更有效運用現代化科學技術，以適應時展變化。而這歸因于電子設計自動化技術，集合眾多學科的最新研究成果發展而來的一門新科學領域技術。

電子設計自動化技術內容主要為大規模可編程邏輯器件（簡稱PLD）、硬件描述語言（簡稱VHDL）、軟件開發工具（主要為MAX+plusII、ispEXPERT和Foundation Series）和實驗開發系統四個方面。大規模可編程邏輯器件是EDA技術的設計載體物質，幫助用戶利用編程實現邏輯功能；硬件描述語言是電子系統設計實現功能的表達手段；軟件開發工具則是系統化、自動化的設計工具，幫助EDA技術設計電子系統；實驗開發系統則是有助于電子系統設計的系列下載工具和硬件驗證工具。

電子設計自動化技術的發展也并非一日而成，由一學科而誕生，其發展經歷三個階段：計算機輔助技術（簡稱CAD），計算機輔助工程設計（簡稱CAE）和電子設計自動化（簡稱EDA）。

（一）CAD階段（20世紀70年代）

早期電子系統硬件設計經由分立元件向集成電路模式發展，硬件設計隨之進入早期發展階段。硬件設計主要采用集成電路，并將其焊接在電路板上，做成早期的電子系統，而對系統的調整試驗則是在PCB上進行。制作過程的復雜性要求，傳統的利用手工圖紙方式無法實現，因此過程高度復雜的產品設計工作由CAD工具，利二維圖形編輯和分析完成。在20世紀70年代EDA技術發展階段，電路板畫圖工具受到計算機工作平臺的約束，其設計的性能較差，工作時間受制約有限。

（二）CAE階段（20世紀80年代）

20世紀80年代推出了新的EDA工具，伴隨著計算機和集成電路的推廣發展而來的計算機輔助工程設計階段到來――CAE階段。其推出的EDA工具主要核心為邏輯形式模擬、計劃性分析、模擬故障分析和自動布局布線，解決之前無法完成的對工具功能檢測的重點問題。設計師在產品制造之前可以提前知曉產品的功能，利用計算機生成有關產品制造的文件，幫助在設計古城有效對產品性能進行早期分析檢測。

EDA工具核心之一――自動布局功能與早期階段產品設計工具解決人工重復繪圖的缺陷相比較，80年代的CAE工具可以保證設計和制造出最優的電子產品，該工具不僅可以為產品開發提供便利，也能幫助設計人員提供最佳腦力創作。然而，電子系統復雜多樣化，EDA工具無法全面滿足設計要求，無法對產品設計元件進行優化處理。

（三）EDA階段（20世紀90年代）

這一階段EDA技術向電子產品自動化設計方向大幅度進步，歸功于微電子技術的迅猛發展――芯片集成于工作效率的技術創新。集成電路高速率設計和電子系統的高水平發展趨勢，極大促進了電子設計自動化技術取得進步發展。EDA工具實現設計、測試、生成文件等系統化的電子系統設計自動化，其不僅僅具備系統設計能力，并且包含各個工藝標準元件庫，實現系統設計能力獨立化，幫助設計工程師熟練設計電子系統[1]。

二、EDA技術應用藍圖

EDA技術應用前景廣泛，可應用于高校實驗教學活動、產品開發和科研、電器設備的更新換代與改造。隨著軟件開發功能的完善，電子系統可以集成在一個芯片上，產品設計硬件則可以利用軟件方式完成，全面實現系統的編程和升級活動，因此，在科研活動和產品的開發過程中，EDA技術可被廣泛運用。

各高校電子類專業較為火熱的教學活動以及研究課題，都較多借用EDA技術設計各種復雜的數字系統，完成系統的開發與實驗，同時也可以便捷地應用該技術進行硬件驗證，簡化數字電子設計實驗的流程，而不同的學生可以根據自身的設計完成各項實驗活動，便于高校教學活動的進行，也有利于提高學生的自我創造能力。這種技術大大簡化了高校實驗教學成本，因而也被推廣應用。

采用EDA技術可以對機電設備中的電器控制系統進行重新設計或改造，設計時間較短，成本較低，同時可以提高機電設備的性能，增加產品的技術含量。電子產品更新換代速率愈來愈快，為滿足市場消費需求，不一定要求所有的工程師創造出新的產品設計，在傳統機電設備的基礎上，對設備電子系統進行規劃設計或改造，有利于產品額外價值的實現[2]。

三、總結

進入21世紀90年代，隨著集成電路、微電子技術和芯片組合技術的發展完善，EDA技術在數字系統和微電子技術領域不斷發展，現代電子系統設計成為電子領域發展的重要內容，同時EDA技術也需要在PLD和VHDL方面做出不斷的更新完善，使之在計算機、工業、電器等領域廣泛拓寬應用市場，利用電子設計的優勢制造出領域更寬廣的電子產品。在此可以展望EDA技術的興起將超越電子設計領域向其他領域發展，設計不再單純是電子類專業的設計，電子系也不再是工程師的代名詞。

電子設計自動化課程教學探析:電子設計自動化實驗環境的建設與管理

【摘要】介紹了電子設計自動化（EDA）實驗環境的建設與管理的經驗，簡要分析了由此給教學產生的實際影響。

【關鍵詞】EDA教學，實驗環境，管理

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。

1 EDA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Pentium 166MMX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。

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Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12，工作站安裝了DOS 6.22、Win-dows 98（中、英文）、Windows NT、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。

2 EDA實驗環境的管理

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。

（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。

電子設計自動化課程教學探析:VHDL語言在電子設計自動化中的應用

【摘要】隨著電子技術的飛速發展,當今數字系統的設計正朝著高速度、大容量、小體積方向前進,其容量也由原來的幾千門發展到幾百萬門,傳統的自底而上的設計方法已經難以適應形勢,電子設計自動化應運而生。其中VHDL語言就是電子設計中常用的一種語言。本文就VHDL語言在電子設計自動化中的應用進行了分析討論。

【關鍵詞】VHDL語言 電子設計 自動化應用

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。

電子設計自動化課程教學探析:關于中職學校電子設計自動化課程改革的研究

【摘要】現本文就從背景、思路、方法以及課改特色等幾方面對中職學校電子設計自動化課程改革進行相關探索。

【關鍵詞】中職學校;電子設計;教學課改;課改方法

在中職學校電子設計自動化的人才培養過程中，應當明確電子設計自動化的重要性以及其對專業人才的需求方向，傳統的教學模式已經不適用現代電子科技課程的教學，必須要對中職學校電子設計自動化課程進行教學改革。進行中職學校電子設計自動化教學課改，必須要明確課程改革的思路。

1.中職學校電子設計自動化課程改革的背景

電子設計自動化是現代電子設計技術的核心，是現代微電子技術和現代電子設計技術的有機結合，為現代電子理論和設計的表達與實現提供了可能性，對于現代電子科技的發展有著重要的意義。

1.1 社會需要

改革開放以來，我國電子信息產業實現了持續快速發展，特別是進入21世紀以來，產業規模、產業結構、技術水平得到大幅提升。近年來，隨著電子設計自動化開發工具功能的不斷完善，使得現場可編程門陣列技術以空前的規模和速度滲透到各行各業，并成為當今電子設計領域中應用最為廣泛的可編程邏輯器件之一，同時使得社會對電子設計自動化的人才需求量也越來越大。

1.2 人才缺乏

然而在經過企業的專家調研、訪談，中職學校畢業生的回訪等信息反饋后，發現大家對現在中職學生的電子設計自動化技術的應用能力表示遺憾。在實際的電子設計工作中，大部分中職學生都不能將學習到的知識運用到實際工作中去，等學生在工作中才明白電子設計自動化技術對以后的發展和復雜數字系統的設計、產品的升級更新的重要性時已經為時已晚。因此，現代的中職電子設計自動化教學的主要任務是要建立一個健全的電子設計教學體系，以解決學生只是學習零碎的知識而用不出來的矛盾與尷尬。為了使中職學校電子信息工程專業的電子設計自動化教育緊跟社會的發展，改變現今中職與社會脫節的現狀，必須要對現有的中職電子設計自動化專業教學課程進行改革。

2.中職學校電子設計自動化課程改革的思路

在科技的推動發展下，社會對電子設計自動化的技術人員的專業要求逐漸增高，培養大批掌握現代電子設計自動化技術的人才成為目前高等院校電子設計自動化教學的主要目的。然而目前的電子設計自動化教學手段和方法仍然存在一定的陳舊思想與就教學誤區，對于其實行中職學校電子設計自動化課程改革勢在必行。

2.1 對專業崗位群進行企業調研

在進行課程調研時，要與專業調研相結合，在選取調研對象時應廣泛選取不同性質、不同類型、不同規模的企業的工程技術人員進行調研。調研的方法可以采用問卷調查法，通過調研及座談根據電子信息工程技術、應用電子技術專業人才素質的要求，把所涉及到的職業活動分解為項目，再對工作項目進行分析，獲得每個項目的具體工作任務，并對完成此項任務所需要的職業能力作出詳細的描述。

2.2 以工作過程為導向，設計學習情境實施的教學資料、教學方法與組織

在教學方法上，不拘泥于某幾種教學方法，而是根據中職學生的個性特征及教師的教學特點，運用各種各樣的教學方法達到教學的目的。在教學組織上，采用模擬項目開發的方式，按照企業管理方式進行項目管理，讓學生身為“準員工”體會工作環境和工作過程，強化學生的自我管理能力和組織能力、鍛煉學生的合作、溝通能力和責任心。

2.3 根據行動領域設計學習領域及學習情境

結合電子設備裝接工的國家職業標準，確定了“電子設計自動化” 這一行動領域對應的學習領域學習目標與學習內容，再按照中職學生學習規律與職業成長規律將學習領域劃分為5個學習情境，構成5個學習情境組成的學習情境庫，方便對不同基礎的學生組織教學。

2.4 確定課程標準

融入電子制圖員、助理電子設計師職業標準、企業標準、電子設計的主流器件、新技術、新工具等“六新”，結合企業操作技能要求和工藝標準，確定課程標準。然后，根據典型工作任務的特點，將各教學內容進行知識的解構。按照中職學生職業成長規律與認知學習規律，以項目的形式，將課程分解為若干學習情景，將之前解構的各知識點重構到相應的學習情景中，真正實現“用什么，學什么”。

3.中職學校電子設計自動化教學改革的方法

在課程教學改革中，應當貫徹以學生為主體的指導思想，引入校企合作、任務領域的開發機制。課程標準修訂和課程設計過程中要與企業緊密合作，以企業對新型電子產品設計研發能力的要求為課程核心。

3.1 調查研究法

中職學校可以成立專門的課程改革團隊，深入行業企業一線進行人才需求調研、崗位工作知識能力素質要求調研、學生崗位工作適應性調研、專家訪談、畢業生訪談等，收集課程改革第一手材料，然后進行數據匯總、處理和分析，把用人單位對學生的要求與課程改革有機地結合起來，使課程改革與建設方案更加符合社會需要，更具有針對性和可操作性。

3.2 探索實踐法

探索實踐法主要是指在實際的教學組織過程中，按照中職學校電子設計自動化課程改革方案不斷優化教學方法，提高中職學生學習效率和教學效果，特別是提高教學質量的自我監控能力，以實踐的方式探索適合中職信息工程類專業學生電子設計自動化課程的教學方式及方法。

3.3 試點對比分析法

通過試點班級、試點教師實施課改教學，記錄課程教學的過程以及出現的問題，主要包括學生的主動學習意識和課程的參與度，學生的學習態度和學習效果，教師的教學組織是否合理，講義的內容組織是否合理，教學資料是否充分等;然后進行縱向的歷史對比分析和橫向的試點與非試點對比分析，找出課程實施中的問題，并研究提出解決問題的方法和措施。

4.改革要貼近中職學校電子設計自動化課程的特色

針對中職學校實際教學情況以及設施條件，結合當前社會對電子設計自動化人才的需求，在實行電子設計自動化課程改革時，應當建立起具有本院特色的課程改革體系，因材施教，以使本院學生更好的融合所學電子設計自動化知識在實際工作中的應用。

4.1 工學結合，“教、學、做”合一

以職業能力為核心、融入職業標準，以真實工作任務為載體，創設“教學做”一體化的教學情境，實行行動導向的教學模式。

4.2 提出虛實結合、軟硬結合、實驗室與網上虛擬實驗實訓結合的新的實踐教學體系

充分利用網絡的虛擬實驗實訓室，開展虛擬平臺的仿真教學。實現教學資源的校內、校外共享。

4.3 學習與工作接軌，能力培養貫穿始終

體現課程設計與教學活動的“漸進性、真實性、實用性、先進性”，學生學習的過程就是實際的工作過程，實現了與實際工作的零距離接軌。

5.結束語

中職學校電子設計自動化教學的改革對于現代社會的發展有著重大的意義，在新的時代背景下，電子科技成為引領社會發展潮流的主要科學技術，而當前的電子設計自動化教學效果遠遠達不到社會的需求，因此，明確思路，采取措施方法，創建具有特色的中職學校電子設計自動化教學體系是當下中職電子信息學校發展中的工作重點。