EDA即電子設計自動化，是現代電子工程領域的一門新技術，它為電子設計工作者提供了電路系統的一種全新的設計方法。掌握EDA技術是電子類高校學生就業的一個基本條件。從1999年開始，我們將EDA（主要是EWB、Multisim、Protel等具有虛擬實驗功能的軟件）應用于《電子技術基礎》（含模擬電路和數字電路）課堂教學、實驗、課程設計、畢業設計等多個環節，取得了良好效果。

1 引入EDA的必要性與可行性

1.1 將EDA引入電子技術課程教學的必要性

《電子技術基礎》是一門非常重要的專業基礎課程，也是電子類專業的主干課程，該課程教學效果的好壞直接影響到后讀課程的教學。同時，該課程既有很強的理論性，也有很強的實踐性，要學好這門課程，特別是模擬電子技術，不是一件容易的事情。只有有了好的教學方法、教學手段，配合一定數量的實驗（含課堂教學中的演示實驗）和實踐環節，才能使學生領會、理解、掌握課程內容，做到融會貫通、學以致用，收到好的教學效果。然而在電子技術課程的教學中，過去一直存在著教學手段單一、教學方法呆板、實驗資源不足等問題，致使教學效果不盡人意。經過幾年的探索與實踐，我們認識到將EDA引入電子技術課程教學中去，是解決上述問題行之有效的方法。

1.2 將EDA引入電子技術課程教學的可行性

其一，近年來高等學校教學條件普遍改善，課堂教學中已普遍采用多媒體授課，具備了使用計算機仿真進行演示實驗的硬件條件。在課堂教學中，教師可以應用EDA軟件進行仿真實驗演示，解決了過去電子技術課程演示實驗難的問題。教學過程中涉及具體電路時，都可以使用軟件中的虛擬儀器（如萬用表、示波器、波特圖儀、數碼顯示器），利用多媒體同步演示、方便直觀、可大大提高課堂教學質量。

其二，隨著計算機技術的迅猛發展，電子類專業多種實驗室已配備了微機，具備了開設EDA仿真實驗的硬件條件。就我校而言，電子信息類專業中已有微機原理、網絡技術、EDA技術、數字信號處理、單片機等眾多實驗室配備了微機。只要在這些微機上裝上EWB、Multisim、Protel等EDA軟件，就可以進行電子線路的設計與仿真了。

其三，隨著微機的普及，較多學生已擁有了個人電腦。如果裝上EWB、Multisim、Protel等軟件，就相當于擁有了個人的“多功能電子實驗室。學生課后可通過虛擬實驗方便地驗證課堂上所學的理論知識！還可以隨時進行其他設計性實驗。

2 EDA在電子技術課程課堂與實驗教學中的應用研究

2.1 將EDA引入課堂，進行演示實驗，提高課堂教學效果

過去理論課和實驗課存在脫節的現象。理論課教學，都是一些枯燥的原理分析、公式推導、教學中學生難于理解。為了提高教學效果，需要演示實驗配合。但這樣做，一是準備演示實驗，需專門制作示教板，要花費較多時間；二是需將多種儀器搬到教室，使用不便；三是演示操作過程，占用過多時間，影響教學進度。故實際教學中，基本無教師采用，只能是純粹的理論講解。顯然，這種教學方法，效果不會很好。

現在我們將EWB，Pspice等電路設計與仿真軟件的虛擬實驗功能引進課堂，更新了教學手段，改變了傳統的教學方法。在分析電路時，教師可以根據需要使用軟件中的虛擬儀器，利用多媒體同步演示，顯示“實驗”結果，使一些抽象的概念形象化、直觀化、如在模擬電路中講授負反饋對電路性能的影響時，我們選取射極偏置電路，設置發射極電阻上有、無旁路電容兩種情況，對比講解交流負反饋對放大倍數與失真的影響，用示波器和波特圖儀顯示波形失真與放大倍數的變化情況，操作十分簡單，而結果卻非常直觀。又如在數字電路中講授用上升沿D觸發器設計三位二進制異步計數器時，從理論分析可知：將后級觸發器時鐘端與前級觸發器Q端相連，構成減法計數器；而將后級時鐘端改為與前級Q非端相連，電路則變為加法計數器。理論分析之后，我們從課件中調出用EWB軟件連接的電路并用譯碼顯示器驗證兩種不同計數情況，結果一目了然。像這樣把“實驗”搬進課堂，教學模式生動活潑，學生自始至終保持著極高的學習興趣，加深了理解和記憶，有效地提高了課堂教學效果。

2.2 開設仿真實驗，改革實驗教學方法，提高實驗教學質量

電子技術課是一門實踐性很強的課程，理論學習必須緊密地與實踐結合起來。以往，實踐環節主要是上實驗課，實驗內容多為驗證性實驗，設計性、綜合性實驗較少。就驗證性實驗而言，一般是使用實驗箱，按照實驗指導書一步一步操作，學生往往是動手不動腦，收效不大。而設計性，綜合性實驗對于學生來說有一定的難度，設計出的電路錯誤較多，而且由于實驗室的開放與管理跟不上要求，往往規定學生在實驗室有限的開放時間內完成任務，因而實驗成功率較低。于是教師通常會給出參考電路，這種做法，嚴格來說，不能算做設計性或綜合性實驗，不能起到培養學生創新能力的作用。因此要提高電子技術課程的教學質量，必須改革實驗課教學。如何改革？則是需要我們認真探討和研究的問題。

經過幾年的探索與實踐，我們在實驗課的改革中，收到了較好的效果。做法是：使用EWB 、Pspice等電路設計與仿真軟件，在電子技術實驗課中，選取有代表性的課題，開設一定比例的虛擬實驗，發揮了虛擬實驗省時、高效、安全、經濟的長處；解決了過去實驗課完全依賴實驗儀器，且電子元器件損耗大和實驗儀器損壞后維修不及時的問題。而且虛擬實驗因其不受硬件條件的限制，學生可提出各種設計方案，實驗時可以隨時改變電路參數，研究電路性能指標與參數之間的關系，并能很快獲得仿真結果，及時發現問題加以解決，從而大大提高了學生分析問題、解決問題的能力，激發了他們的求知欲和創新意識。這是一種研究性學習，它是傳統的實物實驗無法做到的。從這個意義上說，傳統的實物實驗就顯得機械和呆板。仿真實驗具有研究性學習的特點，對提高學生的電子線路設計水平，培養創新能力有很大幫助。對于實物實驗，學生還可以進行EDA仿真預習，實驗前通過仿真，在理解實驗原理的基礎上再做實物實驗，這樣將虛/實兩種實驗結合起來，從而極大地提高了實驗教學質量。

? ? ? ?3 EAD在提高型實驗以及課程設計、畢業設計等實踐環節中的應用研究

傳統實驗與實踐教學，因受器材、經費、場地等硬件條件的限制，計劃課時、課題均偏少，不能滿足人才培養要求。現在用人單位對學生的創新思維能力、動手能力要求越來越高，因此我們必須重視設計性、綜合性實驗以及課程設計、畢業設計等實踐環節，從中培養學生的創新思維能力、動手能力。根據上述情況，我們進行了以下方面的探索與實踐：

3.1 將EDA引入提高型實驗的探索與實踐

電子技術實驗中，過去驗證性實驗比例偏高，不利于培養學生的創新思維能力。現在我們壓縮了驗證性實驗的比例，增加了提高型實驗內容。這主要得益于EDA為設計性、綜合性實驗提供了一個很好的操作平臺，因為它較好地解決了過去設計性、綜合性實驗運作中因元器件和儀器不足而受限制的問題。如我們在模擬電路實驗與數字電路實驗環節。開設出直流穩壓電源、音響放大器、數字鐘、汽車尾燈控制電路等設計性實驗時，先讓學生提出設計方案，自己設計電路并進行仿真，經教師的適時指導，及時發現問題、解決問題，得出仿真結果。在此基礎上、再為學生提供元器件及測量儀器、讓學生的設計變成實物，學生少走了彎路，元器件的損耗也大為減少。這一舉措既提高了學生的創新思維能力又增強了學生的動手能力。在此基礎上，我們還適時組織課外電子制作活動，將EWB仿真實驗引入第二課堂，使參加活動的學生的電子設計與制作能力得到進一步提高。

3.2 將EDA引入課程設計與畢業設計的探索與實踐

由于在前面諸多環節應用了EDA仿真軟件，在課程設計與畢業設計中，絕大部分學生都能應用其中界面直觀、易學易用的EWB作為電路設計手段。在出現相關電路時，他們都能使用EWB軟件進行設計。通過虛擬實驗后，再進行實物制作。這種虛實結合的方法，既發揮了虛擬實驗高效、經濟的長處，又培養了學生分析問題解決問題的能力，大大提高了設計質量。據初步統計，2001屆學生有50%的學生應用了EDA仿真軟件輔助畢業設計，2002屆學生有60%應用了EDA仿真軟件輔助畢業設計。可以相信，經過我們不懈的努力，EDA仿真軟件將在電子技術課程的教學中得到推廣與普及，將有越來越多的學生應用EDA仿真軟件輔助課程設計與畢業設計，從而大大提高學生應用電子技術的能力。

4 虛擬實驗應注意的幾個問題

4.1 認識虛擬實驗的不足之處

虛擬實驗與很多事物一樣，有積極的一面，也有不足之處。如果完全用虛擬實驗取代實物實驗，則會：

1.減弱學生對真實元器件的認知程度。因為在仿真實驗里，他們所接觸的元器件僅僅是一些電路符號，而實際的電子元器件，在封裝形式、制造材料、體積大小及外觀等方面都有很大的差異，而這些差異在仿真實驗里是難以體現出來的。

2.削弱學生掌握儀器操作的熟練程度。因為對于真實的實驗儀器，要經過多次反復使用才能熟練掌握，如果單純使用計算機進行仿真，必然削弱對實際儀器操作技能的訓練力度，導致學生忽視操作規范，影響良好科學實踐習慣的形成，降低學生解決實際問題的能力。

3.削弱學生對實際電子產品設計的布局能力。一個實際的電子產品，其性能與元件的布局、布線的技巧等很多因素有關。在仿真實驗里看到的只是電路原理圖，學生完全接觸不到元件布局、布線技巧等方面的訓練，更談不上積累此方面的經驗了。

此外，仿真軟件中的元器件種類有限，不是所有的元器件都能從仿真庫里找到，這也制約了它的應用范圍。因此不能也不可能用仿真實驗完全取代實物實驗。

4.2 虛實結合，相輔相成

我們一方面要強調仿真實驗對教學的輔助作用，同時也要認識到實際動手能力的重要性，兩者必須相輔相成，有機結合，而不能以仿真來代替全部實際操作訓練。如何合理地利用仿真實驗，是我們需要不斷探索和研究的課題。我們的做法是：

1.合理安排仿真實驗課時，仿真實驗只占實驗總課時的1/3以下，應用789進行虛擬實驗，主要以學生課后自己上機實驗為主。

2.開設電子設計與仿真實驗選修課，配合模擬電路、數字電路、高頻電路教材、精心編寫仿真實驗課題，為學生提供科學、合理的仿真實驗題目。從2001年開始，我們以培訓參加全國大學生電子設計競賽選手為契機，開設了電子設計與仿真實驗選修課。幾年來，參加選修課的學生，其電子技術應用能力明顯增強。

3.對學生自行設計的探索性、研究性實驗，首先讓學生進行虛擬實驗驗證，然后盡可能利用第二課堂的形式，使他們的虛擬實驗變成看得見摸得著的實物。

總之，通過幾年的探索，我們將EDA應用于電子技術課程教學的全過程，都收到了良好的教學效果，全面提高了電子技術課程的教學質量。
? ? ? ?責任編輯：tzh