項目驅動模式下EDA技術課程改革探索

摘要：EDA技術課程是一門實踐性和理論性均很強的電類專業課，其教學目標是要求學生熟練掌握在輔助設計印制電路板的軟件下進行原理圖的繪制和PCB的制作等，以便以后獨立開發電子產品。在這個目標的引導下，我們分析了現在教學中存在的各種問題和學生的自身情況，提出了基于項目驅動模式的EDA教學，提出圍繞51單片機最小系統這個工程實例，開展簡單繪制原理圖、原理圖庫文件的制作、層次原理圖、簡單PCB、PCB元件庫的繪制、多層PCB等各種內容的教學，通過“教中做、做中學”等一體化的教學形式提高學生的學習和興趣的同時能夠理解電子線路設計的各種方法和技巧，潛移默化中提高了電子CAD的開發能力，以滿足社會對創新型電子設計人才的需求。

關鍵詞：項目驅動模式；EDA技術課程改革；印制電路板；電子CAD

中圖分類號：G71 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）09-0186-02

一、引言

隨著科學技術的發展，社會對人才的需求發生了很大的變化，高素質創新型人才的培養已成為高校人才培養的共同目標。面對電子信息技術的飛速發展，大學教學必須結合地方經濟建設的特色，積極穩妥地開展教學綜合改革的探究與實踐，強化課堂教學創建。目前電子技術已進入大規模集成電路時代，如何利用EDA工具提升課程的質量，培養高素質創新人才，委實是一項值得探究的課題。

二、教學中問題

傳統的EDA技術課程教學方法存在諸多弊端，作為一門計算機輔助設計課程，EDA的講授過程往往過于注重理論研究而輕實驗教學。大多數主講教師的教學過程是，先介紹Protel軟件的設計界面及操作方法，然后給出一個具有某種功能的電路圖，最后安排學生上機操作，完成電路圖的繪制和PCB圖的設計。目前EDA技術課程教學方法仍受制于傳統教學觀點，認為實驗課只是一個輔助環節。存在教學方法陳舊，教學內容單一，過于注重理論，學生掌握的知識在現實工作中應用困難等弊端。輸出應用型人才已經逐漸成為高校人才培養的主要目標，實現這一目標需要高校教師轉變課程教學現狀。EDA技術課程教學改革應注重培養學生的工程實踐能力和創新設計能力，鼓勵學生參加創新實驗競賽，讓課堂的理論知識可以更好地學以致用，為學生未來的就業提前打好實踐基礎。

三、課程的教學改革的探索和實踐

（一）學方法的改革

1.打破傳統順序，提高有效性。傳統的教學方法一般是教師從原理圖到PCB圖按章節功能逐條地向學生講解，教師每節課講解幾個知識點，然后讓學生在計算機上練習。這使得知識點的講解與練習都一對一地進行，沒有及時與整體設計相結合，系統性不強，學生很難獨立、高效地完成某項設計任務，容易失去對《EDA技術》課程的興趣和信心。因此，在學習本課程之前，應開設電子實訓課程，先讓學生學習一些手工焊接知識，讓他們熟悉印制板的布局、布線規則。這樣可以讓學生理解具體用途，激發學生掌握知識技能的興趣。

2.典型實例教學，突出應用性。用典型實例由淺入深地授課，讓學生心中有數。首先簡單介紹PCB圖的步驟；其次，分析和講解本例如何開展并準備哪些相關資料；再次，采用“教、學、做”方法授課；最后，針對課本教材各章內容聯系不緊密，容易讓學生在學習中產生“散、亂、難”的思維情緒進行分析并整合。明確實施每個步驟，有的放矢講授課程內容。一開始使學生對印制電路板的設計過程和步驟有了基本認識，初步了解設計印制板的方法，對本課程有了全局的掌握；再通過一個個設計步驟逐層遞進式地學習與操作練習，使學生在學習每一節課時都帶著目的。以解決在設計過程中遇到的問題提出課程內容，密切注意并收集學生在上機操作即“做”時遇到的問題，及時解決問題和總結經驗。在授課中，以任務驅動方式引入課程內容，激發學生的學習興趣并促進其思考。

3.任務驅動教學，增強趣味性。Protel是一款應用軟件，具有很強的實踐操作性，這決定了任務驅動法將是相當實用的教學方法。把教學內容巧妙地隱含在每個任務之中，構成一個寓學于實踐的教學情境，在教師引導下，學生愉快地學習。學生通過完成一系列具體的原理圖繪制以及PCB板的制作任務，逐步掌握所學的知識與技能。

4.問題探索教學，培養獨立性。由于Protel的一些基本操作與其他學生已經掌握的Windows應用軟件（如Word）有類似的地方，Protel各模塊的操作也存在相似之處，在教學中教師可以根據學生已認知的水平，充分應用探索式教學法，鼓勵學生大膽嘗試，積極探索，充分發揮學生的主觀能動性，著力培養他們獨立獲取知識，探求新知，勇于創新的主體意識，使Protel教學活動成為生動活潑、學生樂于從事的學習實踐活動。

（二）教學內容的改革

《EDA技術》課程的教學內容很難滿足社會需求的要求。為了改變這一現狀，必須對該課程的教學內容進行調整、優化，并以典型企業項目為實例進行詳細分析，從而改善理論知識和實踐的完整性和系統性。此外，在課堂教學中，教師必須保持教學內容與教學方法一致，講課的內容應該由淺入深，由表及里，循序漸進，由實例到理論再到應用。因為《EDA技術》課程不僅是理論知識的學習，而且具有很強的實踐性。這就要求教師不但具備扎實的理論基礎，還要有科學研究和工程實踐的能力。教師需要通過科研工作，理論聯系實際，把握學科的最新方向，提高自己的專業素質，從而充實、豐富課堂教學的內容，提高教學質量。

1.教學學時的安排。《EDA技術》原來的學時安排是理論32學時，實驗16學時。現在為了讓學生學到的知識得到及時鍛煉，將理論和實驗進行了整合，總共48學時都在機房執行，這樣教師可以更好地根據需要安排授課內容，可以從最初的項目模塊規劃到最終生產加工文件形成整個設計過程。

2.教學軟件的選取。《EDA技術》是一門應用計算機軟件完成電路設計的課程，對于軟件的選取必須要跟上社會的需要。最開始我們采用Prote99SE軟件，雖然這個軟件的用戶界面比較簡單，但它的庫文件不能滿足繪圖的需求。后來我們選取功能強大的Protel DXP和Multisim軟件。這兩個軟件，既能更好地完成原理圖設計和印制電路板設計，還能完成《電路分析》、《模擬電路》和《數字電路》的仿真分析，采用Protel99SE軟件時，需要在繪圖過程中對每個元器件標注封裝形式，有的元件如果沒有封裝還需要自己創建，這樣操作起來不夠方便。而Protel DXP軟件具有強大的庫文件，每個元件都自帶有封裝。另外，在轉換過程中，Protel99SE軟件需要生成網絡表的形式，發現錯誤比較困難。而且Protel DXP提供了很多人性化的工具，能夠幫助開發者進行原理圖的設計和PCB的設計等。endprint

3.教學內容的選取。《EDA技術》課程主要是為了嵌入式產品開發做準備，為了準確地用電腦輔助軟件設計性能穩定、生產容易、安裝方便、成本低廉的電路板，單片機作為嵌入式產品開發的入門級CPU，我們選取單片機的最小系統最為EDA學習的項目展開，因為單片機可以很好地把數字和模擬電子技術綜合起來，同時可以讓同學了解器件封裝和布線的各種知識，最重要的是可以為以后單片機的學習準備很好的硬件電路，可以避免單片機中軟件仿真教學的各種問題。

（三）考核標準的改革

《EDA技術》課程考核主要考查學生通過本課程的學習掌握的EDA開發系統軟件和電子線路設計與技能訓練等各方面知識。考核的內容主要包括利用軟件進行電路原理圖設計、PCB設計、自動布線技術、電路仿真分析等的使用方法。原來考核方式全部采用上機操作考試，為了更好地結合理論和實踐，現采用筆試占30%，上機操作占70%的考核方式。考試成績比例由平時作業成績和出勤各占30%，期末考試占70%。

四、結論

《EDA技術》課程是電子類、電氣類專業的基礎課程，其中PCB的設計是以后單片機設計、嵌入式開發的基本功，為了讓學生充分認識該課程的功能，我們以單片機最小系統為載體講授的PCB軟件使用技巧，從應用的角度出發，闡述了元器件原理、PCB圖的各種設計原理及其變換關系等。通過這種項目驅動的教學方式，可以培養學生充分理解所學知識在設計中的應用。同時，也讓同學們體會這個課程和其他課程的聯系，為以后課程的學習奠定了扎實的基礎。在講課的過程中我們把優秀的產品拿出來分析，讓學生在總結過去的得與失的時候，也看看其他同學的特點，貫徹了“學習是交流過程”的思想。通過幾年的教學改革，EDA技術課程十分受學生的喜愛，同時為后續課程的學習做好了很鋪墊，加速了同學學習的步伐。

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基金項目：重慶文理學院校內教改項目（120322）。

作者簡介：譚菊（1979-），女，重慶潼南人，碩士，講師，研究方向為電子信息技術與通信等方面。endprint