电子设计自动化课程教学探析

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电子设计自动化课程教学探析:电子设计自动化精品课程建设的实践

【摘 要】从课程内容体系结构的构建、教学方法及手段的改革、实训基地和教材的建设、教学团队建设和课程网站建设等方面阐述电子设计自动化精品课程建设的工作，为其他精品课程建设提供借鉴。

【关键词】精品课程 电子设计自动化 项目教学法

电子设计自动化课程是我校电子信息工程技术、应用电子技术和太阳能光电子技术专业的核心专业课程，其前身叫“Protel电路设计”。2010年我校的“电工电子与自动化实训基地”获自治区高等职业教育能力建设专项项目并获自治区财政支持，建设了电子设计与生产工艺实训室和大学生创新实训室，随着印制电路板的设计、生产制作设备和电子产品生产工艺生产线投入教师教学和学生实训中，从而形成了电子设计自动化课程。2014年电子设计自动化课程被确认为校级精品建设课程。

精品课程应该体现学科现代教学思想，符合现代科学技术和地方产业发展或行业技术的需要，有利于带动高校教育教学改革，科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性是精品课程较显著的特点。

一、加强课程内容体系结构设计，对接岗位能力选取教学内容

（一）电子设计自动化课程的内容。一是基本知识的学习。将电路原理图的绘制、元器件封装库制作和使用、印制电路板（PCB）的设计和打印等基本知识融入项目进行学习。二是以电子产品设计、制作实例进行综合实训。把印制电路板制作、电子产品生产工艺与规范融入这一阶段的学习和实训，培养学生电子产品的设计和制作能力，满足职业岗位能力培养的要求。

（二）教学内容的选取符合岗位能力培养的要求。邀请企业工程师到我校讲座、指导实训，参与课程大纲、课程教学内容、实训内容、实训指导的制定，使我们的教学能跟上行业的新技术、新工艺，培养的学生符合行业、就业岗位的需求。

依照项目教学法设置教学内容，将实际开发项目、典型产品案例和学生创新项目引入到教学当中，基于工作过程构建学习情境，如表1所示，教学情境的设置遵循由感性到理性，由简单到综合的过程。首先通过学习情境1单管放大电路的印制板制作这个简单项目的实训，使学生掌握绘制原理图、生成网络表、合理的规划印制板、导入元件的封装、元件的布局及布线这些制作印制板的基本知识。然后再进入学习情境2、3的学习，进一步巩固上面的基本知识，同时引入元件封装库的制作等知识的学习。最后通过学习情境4加入复杂原理图绘制和多层印制板的制作等内容。整个课程以电路的原理图、PCB 图设计、元件封装制作为基础，以培养学生印制板的制作、电子电路设计和制作能力为核心，将课程建设成集能力培养、职业素养训导和学生创新能力培养为一体的教学平台。

二、加强教学方法与手段改革，不断提高课程的教学质量

电子设计自动化是一门实践性很强的课程，采用项目教学法、任务驱动法将理论知识融入电子产品制作中，实现理论与实践的有机结合。充分运用精品课程网站的教学资源，利用网站的“电子论坛”“在线讨论”及时为学生解决问题，引导和启发学生自主进行知识的建构，激发学生的学习兴趣，全面提高学生的实践动手能力和创新能力。

（一）采用集“教、学、练”于一体的项目教学模式。以企业项目、真实产品和学生创新项目设置教学情境，以项目为载体学习电路原理图的绘制、元件封装的制作和PCB板的制作等基本知识，克服了传统的计算机辅助软件教学和实际使用脱节的教学模式，实现了理论与实践的紧密结合。该课程在机房和电子设计与工艺实训室进行教学，建设了一套电路制板设备和一条焊接工艺生产线，做到了教学环境一体化。“电工电子与自动化实训基地”的大学生创新实训室和电子设计工艺实训室是全天开放式运作模式，学生可以随时进行电子电路的设计和制作。

（二）把综合项目化为子任务，做到深入浅出，激发学生的学习兴趣。根据产品制作的过程，将项目化为一个个子任务，让学生在完成项目的过程中掌握制作印制板的基本知识和技能，进而完成相应电子产品的制作、调试，使学生能感觉到学习的快乐和动手制作的成就感，让学生成为学习的主体，不再是被动的学习。

（三）采用分层次教学。对于能力强、乐于助人的学生进行强化训练，增强他们的分析问题能力和动手能力，培养成为班级的“学科带头人”，并鼓励他们多帮助其他同学。而对于理解能力不强、动手能力较差的学生，采用多关注、主动引导他们解决问题，培养学习兴趣，保护他们的学习积极性。在这些年的教学中发现培养班级“带头人”在班风、学风建设中非常有用，能带动整个班的学习积极性。

（四）与企业合作教学。利用校企合作的平台开展教学，把电子产品的调试与制造工艺阶段的学习部分尽量放在企业进行。设计的学习情境尽量以企业项目、真实产品为载体，缩短了教学与行业、产业的距离。安排行业工程技术人员定期到学校交流，他们不断带来新的行业或技术信息，使课程教学和技术进步保持同步。

（五）建立有利于激发学生学习兴趣、动手能力和创新能力培养的考核体系。包含考勤、课堂表现、阶段学习效果评价，从理解能力、动手能力和团队合作能力进行评价，达到既能奖励动手能力强、愿意帮助他人的学生，又能保护落后学生的学习、动手积极性。电子设计自动化课程教学在培养学生的创新思维、动手能力、实践技能以及团队合作精神等方面起着重要的作用。在教学中以人为本，以学生为中心，激发并保护学生的学习兴趣和动手制作的积极性。

电子设计自动化精品课程教学内容的设置、教学活动的开展与技能竞赛相结合，突出了职业技能的培养。培养学生能够完成按照电路原理图进行元器件的选择、电路原理图的绘制、PCB设计，完成PCB图和制板文件，制作出电子产品的PCB板，并在电路板上装配、焊接与调试，为参加电子设计大赛和技能大赛打下坚实的基础。经过这些年的教学改革探索与实践，我们专业的学生参加自治区级以上的职业技能大赛和全国大学生电子设计大赛，获自治区级以上一等奖6个（18人次）的好成绩。

三、加强课程教材和实训基地的建设与使用

（一）教材使用与建设。根据就业岗位的调查研究，紧跟行业的新技术、新工艺，符合高等职业教育的特点，及时更新教学内容，综合使用下面几本教材：《Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计》（第二版），《电子技术实践与训练》（第三版），《电子产品工艺与质量管理》。编写了《电子设计项目化实训教程》，选择典型电路、电子设计大赛的典型题目编写实训教程，把电路板的设计与制作流程、电路安装与调试编写成实训指导书，能很好的指导学生学习和实训。

（二）校内实训基地与实训设备建设。我系电工电子与自动化实训基地，自2010年获自治区财政支持建设以来，建设了电子设计与生产工艺实训室、电工电子实训室、单片机与CPLD实训室、大学生创新基地等，具有良好的教学设备与专业技能实训条件，建有一套完整的电路制板设备和一条电路焊接工艺生产线，满足单层和双层电路板的设计制板要求，包含了手工焊接和自动焊接，直插式元件焊接和贴片元件焊接设备，能满足教师科研和学生实训的需求。

我系的教学用机房，大学生创新基地等实验室的电脑都已联网，学生可以方便地共享课程资源，通过“电子论坛”“在线讨论”充分互动，良好的教学资源和教学环境有效地促进学生的自主学习和课外拓展学习，实现了优质教学资源的共享。

（三）校外实习基地的建设与利用。电子信息产业是桂林的优势产业，其总产值占广西电子信息产业产值50%以上，电子信息企业多达上百家。通过对桂林无线电五厂等电路制板企业的深入调查研究与合作，与4家企业建立稳定的校企人才培养基地，充分利用企业先进的设备和资源，将电路板的制作工艺、电路的焊接和调试阶段的学习和实训放在企业进行。利用学校和企业这两种不同的教学环境和教学资源，将课堂教学和企业实践教学有机结合，构建与地方产业对接的实践教学体系。

四、课程网站的建设

精品课程网站是展示课程建设成果的重要平台。教师通过这个平台共享优质教学资源，学生则能在平台上利用课程资源自主学习，提高教学效果。网站资源的优质性、网站的导航和交互性是网站能否发挥其辅助教学功能的关键。学校建设了优质课程共享平台，精品课程也放在其中，有专职人员对网站进行定期维护，保证精品课程网站正常运行。

（一）共享课程的优质资源。共享了工具软件、教学课件、项目实训教程、电子制作实例、电路仿真、工业制版流程、电子产品生产工艺质量管理等资料。根据使用网站人员的评价反馈，紧跟行业的新技术、新工艺，就业岗位的要求，及时更新教学内容，改进教学方法和手段，保证教学资源的优质性。

（二）网站设置良好的导航。精品课程网站信息量大，为了更好地指导学生利用网站进行自主学习，需要有良好的导航。导航的设计顺应学生的认知心理，做到界面友好美观，操作简单直观，让学生能主动、愉快地自主学习，主动建构专业知识。

（三）建设交互性强的课程网站。课程网站设置“电子论坛”“在线讨论”模块，教学团队的成员定时回答学生提出的问题，与学生交流，打造一个学生与学生之间，教师与学生之间的互动平台，能吸引更多的学生主动参与课程的学习，激发学生的学习兴趣。

五、学科教师队伍的建设

为实现人才培养目标，精品课程建设的重要任务是教学团队的建设，电子设计自动化是理论与实践联系紧密的课程，因此，“双师型”教师的培养则成了教学团队建设的主要任务。首先，学校政策有保障，制定了相应的人才引进和培养机制。人才引进方面更青睐有企业工作经历的专业技术人员，应届毕业生则要求参加过全国电子设计大赛，并获得全国级别奖项的毕业生。同时鼓励教师获取职业资格证书，组织教师参加企业一线实践、培训，一旦获取职业资格证书，学校给予精神和物资奖励。其次，我们把最后一学期的顶岗实习分成三个阶段，分别放在大一、大二、大三，增加与企业交流、学习的机会，并指派老师带队到企业进行校外实训，我们的老师也加入企业的生产管理中，能更好的接触行业的新技术、先进的生产工艺和企业的管理理念。定期召开教研室交流会，交流教学心（下转第74页）（上接第59页）得和体会，以便协商解决教学过程中遇到的问题。同时鼓励青年教师积极申报教学、教改科研项目，从中不断提高课程教学水平和教学效果。

精品课程建设是一个系统工程，也是一个长期的过程，为使精品课程网站真正起到辅助教学的功能，提高教学效果，应该做好以下几点：教学体系、方法和手段先进性是精品课程建设的基础，课程教材和与地方产业对接的实践教学建设是精品课程建设的重点，课程网站的交互性和教学资源的优质性是精品课程建设的关键，学科队伍的建设是精品课程建设的保障。

电子设计自动化课程教学探析:电子设计自动化技术的发展与应用

摘 要：随着集成电路和微电子技术的发展，电子设计自动化技术（简称EDA）已经成为一门电子领域的重要学科。EDA技术的发展与应用成为21世纪电子设计的主流方向。本文主要介绍EDA技术的发展内容，展望EDA技术的应用蓝图。

关键词：电子设计；自动化发展；应用蓝图

一、电子设计自动化技术的概况

现代电子产品多体现开发周期短、更新换代快、功能多重、能耗偏低等特点，产品体积日趋小巧，相比较传统电子产品，其广泛运用现代科学技术，电子设计自动化程度提升，产品的竞争力迅速提高，能够更有效运用现代化科学技术，以适应时展变化。而这归因于电子设计自动化技术，集合众多学科的最新研究成果发展而来的一门新科学领域技术。

电子设计自动化技术内容主要为大规模可编程逻辑器件（简称PLD）、硬件描述语言（简称VHDL）、软件开发工具（主要为MAX+plusII、ispEXPERT和Foundation Series）和实验开发系统四个方面。大规模可编程逻辑器件是EDA技术的设计载体物质，帮助用户利用编程实现逻辑功能；硬件描述语言是电子系统设计实现功能的表达手段；软件开发工具则是系统化、自动化的设计工具，帮助EDA技术设计电子系统；实验开发系统则是有助于电子系统设计的系列下载工具和硬件验证工具。

电子设计自动化技术的发展也并非一日而成，由一学科而诞生，其发展经历三个阶段：计算机辅助技术（简称CAD），计算机辅助工程设计（简称CAE）和电子设计自动化（简称EDA）。

（一）CAD阶段（20世纪70年代）

早期电子系统硬件设计经由分立元件向集成电路模式发展，硬件设计随之进入早期发展阶段。硬件设计主要采用集成电路，并将其焊接在电路板上，做成早期的电子系统，而对系统的调整试验则是在PCB上进行。制作过程的复杂性要求，传统的利用手工图纸方式无法实现，因此过程高度复杂的产品设计工作由CAD工具，利二维图形编辑和分析完成。在20世纪70年代EDA技术发展阶段，电路板画图工具受到计算机工作平台的约束，其设计的性能较差，工作时间受制约有限。

（二）CAE阶段（20世纪80年代）

20世纪80年代推出了新的EDA工具，伴随着计算机和集成电路的推广发展而来的计算机辅助工程设计阶段到来――CAE阶段。其推出的EDA工具主要核心为逻辑形式模拟、计划性分析、模拟故障分析和自动布局布线，解决之前无法完成的对工具功能检测的重点问题。设计师在产品制造之前可以提前知晓产品的功能，利用计算机生成有关产品制造的文件，帮助在设计古城有效对产品性能进行早期分析检测。

EDA工具核心之一――自动布局功能与早期阶段产品设计工具解决人工重复绘图的缺陷相比较，80年代的CAE工具可以保证设计和制造出最优的电子产品，该工具不仅可以为产品开发提供便利，也能帮助设计人员提供最佳脑力创作。然而，电子系统复杂多样化，EDA工具无法全面满足设计要求，无法对产品设计元件进行优化处理。

（三）EDA阶段（20世纪90年代）

这一阶段EDA技术向电子产品自动化设计方向大幅度进步，归功于微电子技术的迅猛发展――芯片集成于工作效率的技术创新。集成电路高速率设计和电子系统的高水平发展趋势，极大促进了电子设计自动化技术取得进步发展。EDA工具实现设计、测试、生成文件等系统化的电子系统设计自动化，其不仅仅具备系统设计能力，并且包含各个工艺标准元件库，实现系统设计能力独立化，帮助设计工程师熟练设计电子系统[1]。

二、EDA技术应用蓝图

EDA技术应用前景广泛，可应用于高校实验教学活动、产品开发和科研、电器设备的更新换代与改造。随着软件开发功能的完善，电子系统可以集成在一个芯片上，产品设计硬件则可以利用软件方式完成，全面实现系统的编程和升级活动，因此，在科研活动和产品的开发过程中，EDA技术可被广泛运用。

各高校电子类专业较为火热的教学活动以及研究课题，都较多借用EDA技术设计各种复杂的数字系统，完成系统的开发与实验，同时也可以便捷地应用该技术进行硬件验证，简化数字电子设计实验的流程，而不同的学生可以根据自身的设计完成各项实验活动，便于高校教学活动的进行，也有利于提高学生的自我创造能力。这种技术大大简化了高校实验教学成本，因而也被推广应用。

采用EDA技术可以对机电设备中的电器控制系统进行重新设计或改造，设计时间较短，成本较低，同时可以提高机电设备的性能，增加产品的技术含量。电子产品更新换代速率愈来愈快，为满足市场消费需求，不一定要求所有的工程师创造出新的产品设计，在传统机电设备的基础上，对设备电子系统进行规划设计或改造，有利于产品额外价值的实现[2]。

三、总结

进入21世纪90年代，随着集成电路、微电子技术和芯片组合技术的发展完善，EDA技术在数字系统和微电子技术领域不断发展，现代电子系统设计成为电子领域发展的重要内容，同时EDA技术也需要在PLD和VHDL方面做出不断的更新完善，使之在计算机、工业、电器等领域广泛拓宽应用市场，利用电子设计的优势制造出领域更宽广的电子产品。在此可以展望EDA技术的兴起将超越电子设计领域向其他领域发展，设计不再单纯是电子类专业的设计，电子系也不再是工程师的代名词。

电子设计自动化课程教学探析:电子设计自动化实验环境的建设与管理

【摘要】介绍了电子设计自动化（EDA）实验环境的建设与管理的经验，简要分析了由此给教学产生的实际影响。

【关键词】EDA教学，实验环境，管理

由于集成电路技术和计算机技术的高度发展，设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中，始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视，专门成立了EDA（实验）中心，旨在负责全校EDA实验教学，EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设，EDA中心已初具规模，为全校的EDA教学提供了良好的实验环境，促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1 EDA实验环境的建设

EDA（实验）中心的建设起始于1998年初，学校先后投入资金近百万元，第一期工程建立起配备有40台Pentium 166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个；1999年进行了第二期工程，又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。

在EDA中心的建设中，我们遵循以下原则：

（1）创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握，同时EDA的实验环境也是一个窗口，代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设，应该具有EDA特色，那就是要有丰富的EDA软硬件支持，要有得力的指导开发力量。

为了建设好一流的EDA实验环境，我们成立了专家指导小组指导环境的建设，并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点，我们将中心80台机器内部互连，整个内部网络完全按照Internet技术规范设计，能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12，工作站安装了DOS 6.22、Win-dows 98（中、英文）、Windows NT、Linux等操作系统。

（2）严把质量关，高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究，并严格的检测，对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机，检测后发现配置与样机不符，立刻退货，重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设，尽管EDA软件投资较大，为保证实验质量，划出专项资金，引进许多最新的正版EDA软件。

（3）加强外联，寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持，为了做好这方面的工作，我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系，可以从中得到了许多必不可少的帮助，如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备，美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

（4）鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早，并已取得了不少成就，EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展，目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置，全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

（5）勤俭节约，变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害，为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机，建成了硬件机房，很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

2 EDA实验环境的管理

在EDA（实验）中心的日常管理中我们努力做到：

（1）全心全意为EDA教学服务。EDA（实验）中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作，我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课，我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务，我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统，中心工作人员经过多次试验，使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

（2）开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外，保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外，还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导，学生可以自由地上机实习。

（3）不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快，我们利用中心与外界联系较多的优势，不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法，与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

（1） EDA中心自投入使用以来，已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验，部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中；每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

（2） EDA中心的构建，推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言，迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法，EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作，使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法，而把一些繁琐的计算交给EDA工具，学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

（3）开放式的管理，方便了学生，激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现，原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法，结果在现场却发现，不少学生已初步学会了EWB的使用，其原因是他们已主动地到EDA中心，通过自学，进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力，反映了他们高度的学习热情和求知欲，这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

（4） EDA中心成为学生第二课堂的场地，培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛，取得很好的效果，受到了学生的欢迎。

电子设计自动化课程教学探析:VHDL语言在电子设计自动化中的应用

【摘要】随着电子技术的飞速发展,当今数字系统的设计正朝着高速度、大容量、小体积方向前进,其容量也由原来的几千门发展到几百万门,传统的自底而上的设计方法已经难以适应形势,电子设计自动化应运而生。其中VHDL语言就是电子设计中常用的一种语言。本文就VHDL语言在电子设计自动化中的应用进行了分析讨论。

【关键词】VHDL语言 电子设计 自动化应用

一、前言

近些年，随着电子技术及计算机技术的不断发展，使用原来的方法进行系统及芯片的设计已经不能满足要求了，需要具有更高效率的设计方法，运用VHDL语言进行电子设计就是在这种情况下开发的，而且被越来越广泛地应用到电子设计自动化中，显著地提高了开发效率及产品的可靠性。

二、电子设计自动化和VHDL语言概述

1、电子设计自动化概述。电子设计自动化又称为EDA技术，它是在上世纪70年代的集成电路技术茂盛发展下诞生的，与集成电路的复杂度是紧密相关的。在第一代电子设计自动化EDA中，其主要功能是进行图形编辑交互及设计规则检查，所要解决的问题是进行PCB布局布线或者晶体管级版图的设计；第二代电子自动化设计EDA系统，主要包括逻辑图的设计输入、逻辑综合、芯片布图、模拟验证及印刷电路的版布图等，随着集成电路尺寸越来越小、规模越来越大、速度及频率越来越高、设计越来越复杂，HDL的设计方案应运而生，随后具有描述语言的VHDL被提出来了。

2、VHDL语言概述。VHDL语言是指超高速集成电路的硬件描述语言，它是一种很快的电路设计工具，其功能主要包括电路合成、电路描述及电路仿真等电路设计工作。VHDL语言是由抽象及具体硬件级别进行描述的工业标准语言，它已经成为了一种通用硬件设计的交换媒介，很多工程软件供应商已经把VHDL语言当做了EDA或CAD软件的输入/输出标准，很多EDA厂商还提供了VHDL语言编译器，同时在方针工工具、布图工具及综合工具中对VHDL语言提供了支持。

三、VHDL语言的特点

1、VHDL语言具有较强的描述功能，能够对支持系统的行为级、门级及寄存器传输级这三个层次进行设计，和其它硬件描述语言相比，VHDL语言的行为描述能力更强，这种较强的行为描述力能够有效地避开具体器件结构。对大规模的电子系统的逻辑行为进行描述与设计，VHDL语言已经成为高层次设计中的核心，也是它成为了电子设计系统领域最好的硬件语言描述。

2、VHDL语言能够支持大规模的设计分解，及已有设计再利用，大规模的设计不可能有一个人独立地完成，需要多个项目共同的组成，VHDL语言中的设计实体概念、设计库概念、程序包概念为设计的分解及再利用提供了有力的支持。

3、VHDL语言具有较为丰富的模拟库函数及仿真语句。这使它能够在任何设计系统中，很早地就能对设计系统功能中的可行性进行查验，并随时可以对设计进行模拟仿真，将设计中的逻辑错误消除在组装前，由于大规模集成电路及应用多层的印刷技术器件组装完毕之后。很难进行修改，这就使得逻辑模拟变得不可缺少，运用逻辑模拟还能够减少成本缩短调试及设计周期。对于中小规模的集成电路，仅运用模拟就能够获得成功数字系统设计；而大规模集成电路，则需要运用逻辑模拟进行逻辑网络设计的检查与分析。逻辑模拟系统对于集成电路来说，是不可缺少的重要手段。

4、VHDL语言本身生命周期就较长，在VHDL语言设计中，并不包含和工艺相关的信息，其设计和最终工艺实现是无关的，能够使设计通过门级仿真之后，在用合适的工具映射到不同的工艺当中，当工艺进行更新时，就不需要进行原设计的修改了，仅改变映射工具就可以了，对于已经完成的设计，尤其是和工艺技术相关的参数可以运用VHDL语言所提供的类属进行描述，或者进行子程序功能的调用，可以在源程序不改变的情况下，仅修改类属的函数及参量就可以了，这样就可以改变电子设计的规模及结构了。当然在VHDL语言也有些不足之处，像没有WAIT语句、不能处理动态结构、不能等待时序等，但它整体还是有很多优点的，并为硬件设计带来了很大地方便，被很多用户所接受，也得到了很多厂商的有力支持。

四、电子设计自动化应用VHDL语言的开发流程

VHDL语言的开发流程主要为文本编辑、功能仿真、逻辑综合、布局布线、时序仿真及编程下载。其中文本编辑器能够进行VHDL语言环境的编辑，其文件保存为，功能仿真是指将文件调入VHDL的仿真软件中，并进行功能的仿真，对其逻辑功能进行检查以验证是否正确，也称为前仿真，对于那些相对简单的电子设计可以忽略这一步，在布线完成之后直接进行时序仿真：逻辑综合是指将文件进行逻辑综合并在设定的约束条件下进行综合。就是把语言综合成布尔表达式及信号连接关系，综合之后会生成，电子设计自动化的工业标准文件：布局布线则是将文件调到PLD厂家所提供的软件之中进行布局布线，这样就可以把已设计好的逻辑安放到PLD 内了；时序仿真是指利用布局布线时所获得的精确参数进行后仿真的验证：编程下载所指当确认方针没有错误后，就将文件储存到目标芯片中。

五、VHDL语言在电子设计自动化应用中的作用

VHDL语言在电子设计自动化中的应用，能够有效地打破传统硬件电路的设计界限，借助硬件的描述语言设计出与相关要求相符合的硬件系统，运用VHDL语言对电子设计自动化的应用，与C语言的语法类型是相似的，具有很好的可读性，掌握起来也较为简单，运用VHDL语言进行硬件电路的设计打破了原有地先画出电路的原理图，再进行元器件及实际电路定式的搭建，可以灵活地御用VHDL语言描述的硬件电路功能进行信号的连接和定时关系，在总体行为的设计一直到最终逻辑形成网络表的文件，对于每一步都要进行仿真的检查，在仿真结果分析中，能够发现电子自动化系统的设计中所存存在的问题，这样更有利于电子设计自动化应用的完整，并且其设计效率更高，时间周期更短，VHDL语言已经被广泛地应用在电子设计自动化中了。

六、VHDL 语言在电子设计自动化应用中所要注意的问题

1、文件名和实体名要相同，其后缀均为.Vhd，程序的存储路径不能有汉字出现，变量要放在结构体之中，变量并不是全局量，仅能在进程语句及子程序中进行使用。

2、关于顺序语句和并行语句问题，要把并行语句直接放人结构体里就可以了，而顺序语句就要放在process里了，虽然process自身是并行语句，但它的内部确是顺序语句。

3、在条件语句中，条件的覆盖是不完整的，综合器会把多余的锁存器引入进来，一定要对条件所覆盖的范围进行考虑，通常的处理方法是加上else语句进行条件补全，顶层的文件在进行存盘时，其文件名是不能和底层的文件名相同的。

七、结束语

随着电子技术和计算机技术的不断发展，电子产品也在迅速发展着，电子设计自动化技术改变了传统的数字系统设计方法及实现手段，而VHDL国际标准语言与电子设计自动化技术工具的结合，能够有效地降低设计的风险，缩短设计的时间周期，提高设计效率，随着VHDL语言在电子设计自动化的应用越来越广泛，并将会给硬件的设计领域带来很大的变革。

电子设计自动化课程教学探析:关于中职学校电子设计自动化课程改革的研究

【摘要】现本文就从背景、思路、方法以及课改特色等几方面对中职学校电子设计自动化课程改革进行相关探索。

【关键词】中职学校;电子设计;教学课改;课改方法

在中职学校电子设计自动化的人才培养过程中，应当明确电子设计自动化的重要性以及其对专业人才的需求方向，传统的教学模式已经不适用现代电子科技课程的教学，必须要对中职学校电子设计自动化课程进行教学改革。进行中职学校电子设计自动化教学课改，必须要明确课程改革的思路。

1.中职学校电子设计自动化课程改革的背景

电子设计自动化是现代电子设计技术的核心，是现代微电子技术和现代电子设计技术的有机结合，为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性，对于现代电子科技的发展有着重要的意义。

1.1 社会需要

改革开放以来，我国电子信息产业实现了持续快速发展，特别是进入21世纪以来，产业规模、产业结构、技术水平得到大幅提升。近年来，随着电子设计自动化开发工具功能的不断完善，使得现场可编程门阵列技术以空前的规模和速度渗透到各行各业，并成为当今电子设计领域中应用最为广泛的可编程逻辑器件之一，同时使得社会对电子设计自动化的人才需求量也越来越大。

1.2 人才缺乏

然而在经过企业的专家调研、访谈，中职学校毕业生的回访等信息反馈后，发现大家对现在中职学生的电子设计自动化技术的应用能力表示遗憾。在实际的电子设计工作中，大部分中职学生都不能将学习到的知识运用到实际工作中去，等学生在工作中才明白电子设计自动化技术对以后的发展和复杂数字系统的设计、产品的升级更新的重要性时已经为时已晚。因此，现代的中职电子设计自动化教学的主要任务是要建立一个健全的电子设计教学体系，以解决学生只是学习零碎的知识而用不出来的矛盾与尴尬。为了使中职学校电子信息工程专业的电子设计自动化教育紧跟社会的发展，改变现今中职与社会脱节的现状，必须要对现有的中职电子设计自动化专业教学课程进行改革。

2.中职学校电子设计自动化课程改革的思路

在科技的推动发展下，社会对电子设计自动化的技术人员的专业要求逐渐增高，培养大批掌握现代电子设计自动化技术的人才成为目前高等院校电子设计自动化教学的主要目的。然而目前的电子设计自动化教学手段和方法仍然存在一定的陈旧思想与就教学误区，对于其实行中职学校电子设计自动化课程改革势在必行。

2.1 对专业岗位群进行企业调研

在进行课程调研时，要与专业调研相结合，在选取调研对象时应广泛选取不同性质、不同类型、不同规模的企业的工程技术人员进行调研。调研的方法可以采用问卷调查法，通过调研及座谈根据电子信息工程技术、应用电子技术专业人才素质的要求，把所涉及到的职业活动分解为项目，再对工作项目进行分析，获得每个项目的具体工作任务，并对完成此项任务所需要的职业能力作出详细的描述。

2.2 以工作过程为导向，设计学习情境实施的教学资料、教学方法与组织

在教学方法上，不拘泥于某几种教学方法，而是根据中职学生的个性特征及教师的教学特点，运用各种各样的教学方法达到教学的目的。在教学组织上，采用模拟项目开发的方式，按照企业管理方式进行项目管理，让学生身为“准员工”体会工作环境和工作过程，强化学生的自我管理能力和组织能力、锻炼学生的合作、沟通能力和责任心。

2.3 根据行动领域设计学习领域及学习情境

结合电子设备装接工的国家职业标准，确定了“电子设计自动化” 这一行动领域对应的学习领域学习目标与学习内容，再按照中职学生学习规律与职业成长规律将学习领域划分为5个学习情境，构成5个学习情境组成的学习情境库，方便对不同基础的学生组织教学。

2.4 确定课程标准

融入电子制图员、助理电子设计师职业标准、企业标准、电子设计的主流器件、新技术、新工具等“六新”，结合企业操作技能要求和工艺标准，确定课程标准。然后，根据典型工作任务的特点，将各教学内容进行知识的解构。按照中职学生职业成长规律与认知学习规律，以项目的形式，将课程分解为若干学习情景，将之前解构的各知识点重构到相应的学习情景中，真正实现“用什么，学什么”。

3.中职学校电子设计自动化教学改革的方法

在课程教学改革中，应当贯彻以学生为主体的指导思想，引入校企合作、任务领域的开发机制。课程标准修订和课程设计过程中要与企业紧密合作，以企业对新型电子产品设计研发能力的要求为课程核心。

3.1 调查研究法

中职学校可以成立专门的课程改革团队，深入行业企业一线进行人才需求调研、岗位工作知识能力素质要求调研、学生岗位工作适应性调研、专家访谈、毕业生访谈等，收集课程改革第一手材料，然后进行数据汇总、处理和分析，把用人单位对学生的要求与课程改革有机地结合起来，使课程改革与建设方案更加符合社会需要，更具有针对性和可操作性。

3.2 探索实践法

探索实践法主要是指在实际的教学组织过程中，按照中职学校电子设计自动化课程改革方案不断优化教学方法，提高中职学生学习效率和教学效果，特别是提高教学质量的自我监控能力，以实践的方式探索适合中职信息工程类专业学生电子设计自动化课程的教学方式及方法。

3.3 试点对比分析法

通过试点班级、试点教师实施课改教学，记录课程教学的过程以及出现的问题，主要包括学生的主动学习意识和课程的参与度，学生的学习态度和学习效果，教师的教学组织是否合理，讲义的内容组织是否合理，教学资料是否充分等;然后进行纵向的历史对比分析和横向的试点与非试点对比分析，找出课程实施中的问题，并研究提出解决问题的方法和措施。

4.改革要贴近中职学校电子设计自动化课程的特色

针对中职学校实际教学情况以及设施条件，结合当前社会对电子设计自动化人才的需求，在实行电子设计自动化课程改革时，应当建立起具有本院特色的课程改革体系，因材施教，以使本院学生更好的融合所学电子设计自动化知识在实际工作中的应用。

4.1 工学结合，“教、学、做”合一

以职业能力为核心、融入职业标准，以真实工作任务为载体，创设“教学做”一体化的教学情境，实行行动导向的教学模式。

4.2 提出虚实结合、软硬结合、实验室与网上虚拟实验实训结合的新的实践教学体系

充分利用网络的虚拟实验实训室，开展虚拟平台的仿真教学。实现教学资源的校内、校外共享。

4.3 学习与工作接轨，能力培养贯穿始终

体现课程设计与教学活动的“渐进性、真实性、实用性、先进性”，学生学习的过程就是实际的工作过程，实现了与实际工作的零距离接轨。

5.结束语

中职学校电子设计自动化教学的改革对于现代社会的发展有着重大的意义，在新的时代背景下，电子科技成为引领社会发展潮流的主要科学技术，而当前的电子设计自动化教学效果远远达不到社会的需求，因此，明确思路，采取措施方法，创建具有特色的中职学校电子设计自动化教学体系是当下中职电子信息学校发展中的工作重点。