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【關鍵詞】電子設計;自動化技術;電子工程
引言
隨著現代科學技術高速發(fā)展,電子工程新來了發(fā)展的新時代,通過合理應用網絡技術與計算機技術,電子設計開始向自動化與智能化方向發(fā)展,極大程度促進了電子設計系統(tǒng)自動化的發(fā)展。因此,關于電子設計自動化技術的研究,必須了解電子設計自動化技術的基本概念,與電子設計系統(tǒng)中存在的問題,切實根據實際情況完善電子的自動化設計,讓電子設計自動化技術在現代工程科學技術中發(fā)揮著作用,切實促進電子設計向現代化和科技化方向發(fā)展。當然,電子設計自動化技術,主要是指以計算機強大的功能系統(tǒng)為工作平臺,在一定程度上,加強了電子技術、計算機技術與智能化技術等的有機結合,通過充分發(fā)揮各技術的優(yōu)勢資源作用,形成了電子設計的自動化技術。一般來說,電子設計自動化技術,主要是采取和利用電子設計自動化工具,通過電子工程師的構圖與設計,將電子產品設計納入電子設計自動化技術的戰(zhàn)略性任務研究中,從而通過合理的電路設計,合理分析電子各性能,從而借助計算機系統(tǒng)自動處理和完成電子工程工作各方面的需求。
1.電子設計自動化技術的概念
電子設計自動化技術,簡稱EDA技術,是由“ElectronicDesignAutomation”簡化而來的,一般來說,主要是將計算機科學與微電子技術有機結合,以現代科學技術為發(fā)展先導,在一定程度上,融合了電子設計與計算機圖形學、拓撲邏輯學、微電子結構學等,通過充分發(fā)揮和利用計算機強大的功能,提高計算機應用領域所取得的最新成果,切實提高電子設計過程中的自動化,以引進和創(chuàng)新電子設計過程中的先進技術,以計算機工作平臺為基礎,專門用于電子工程而開發(fā)出的電子系統(tǒng)軟件設計工具,極大范圍內融入了強大的計算機功能。
2.電子設計自動化技術的發(fā)展過程
2.1初期階段
根據相關資料顯示,電子設計自動化技術的初期階段大約在20世紀70年代,人們改變了傳統(tǒng)的手工操作與繪圖設計,逐漸開始利用計算機輔助系統(tǒng),對電子設計的IC圖進行相關的編輯和PCB布局布線。這個階段,計算機科學技術發(fā)展還在探索階段,初步形成了中小規(guī)模的集成電路,傳統(tǒng)的手工設計方法已經不能滿足人們生產工藝的需求,因此,必須加強電子制圖的設計與印刷,充分發(fā)揮計算機輔助功能與電路板和集成電路的方法,不斷增大電子設計自動化技術的效率,切實降低整個設計過程中的花費成本,適當減少整個設計與制造周期,這樣利用二維平面圖形,通過計算機加強電子設計的編輯與分析,形成電子版圖設計、布局布線等一系列基礎的自動化技術。
2.2發(fā)展階段
電子設計自動化技術的發(fā)展階段開始于20世紀80年代,此時也是在純粹的圖形繪制以外,加強了計算機功能中電路功能設計和結構設計,從而加強計算機原理圖輸入、邏輯仿真、電路分析等一系列的功能發(fā)揮,從實際情況出發(fā)加強電子設計自動化技術的發(fā)展和完善,通過逐漸擴大集成電路規(guī)模,堅持以電子系統(tǒng)為背景、以生產工藝為要求開發(fā)和設計各類軟件,促使電子設計工具形成巨大的電路功能和結構設計,以編程半導體芯片提高電子設計的自動化。
2.3成熟階段
電子設計自動化技術的成熟階段始于20世紀90年代,隨著微電子技術迅速發(fā)展,極大程度上促進了電子設計自動化技術的發(fā)展,主要是加強了電子設計過程中的高級語言描述,切實進行電子系統(tǒng)級仿真,綜合作用各種現代化技術,力爭把人們從繁重的設計工作中解放出來,但是這個階段電子設計的自動化和智能化程度還有待加強,缺乏統(tǒng)一的電子設計自動化軟件界面,由于系統(tǒng)的復雜性大大增加了其技術的學習與使用的難度,甚至嚴重影響到電子設計環(huán)節(jié)間各項工作的銜接,因此,必須加強電子設計自動化技術的研究,促進其向智能化方向發(fā)展。
3.電子設計自動化技術的發(fā)展前景
加強電子設計自動化技術的發(fā)展與應用,一方面為電子設計方案提供了明確的方向,增大了計算機等先進科學技術的語言描述范圍,切實促進電子設計與生產工藝要求結合,整體性、系統(tǒng)性地進行編程,從而在電子設計過程中促進了自動化技術語言的交流、保存與修改;另一方面,大大提高了電子設計的自動化程度,通過各級的仿真、糾錯和調試,切實避免設計者及時發(fā)現并改正在電子結構設計過程中的錯誤,為電子設計的具體細節(jié)問題提供了良好的保證,從而充分發(fā)揮電子設計自動化技術的功能,提高設計效率的同時降低了設計過程中所花費的成本,合理加強了電子設計自動化技術的應用,通過現代EDA技術自身為當代社會、經濟、政治發(fā)展創(chuàng)造了良好的框架工作環(huán)境,通過不斷發(fā)展,切實應用到人們生活與工作的方方面面中,為人們生活與工作質量的提高提供了良好的基礎。
4.結論
總而言之,從基本概念、發(fā)展歷程與發(fā)展前景三個方面切實加強電子設計自動化技術的研究,有利于充分利用電子設計自動化技術,為人們生活與工作需求創(chuàng)造良好的條件。
【參考文獻】
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[2]楊帆.淺談電子設計自動化技術[J].科技廣場,2009(03)
【關鍵詞】高職院校;電子設計;自動化;問題;策略
近年來,隨著經濟的不斷增長,電子設計自動化教學逐漸受到社會的普遍關注和重視,但是,由于教育理念、教學模式以及評價方式的不合理,電子設計自動化教學的效果較差,所以,了解電子設計自動化教學的現狀,合理開展電子設計自動化教學活動,成為高職院校教育教學工作中的重點問題。
1高職院校電子設計自動化教學中存在的問題
1.1電子設計自動化教學的內容安排不合理
傳統(tǒng)的高職院校電子設計自動化課程設置以及教學主要以學科本位為指導,按照教材的章節(jié)結構,依次介紹可編程邏輯器件、EDA開發(fā)工具和硬件描述語言等內容,系統(tǒng)性和整體性比較強,能夠幫助學生建立扎實的理論基礎,但是,忽視了學生實際操作能力的培養(yǎng),導致電子設計自動化教學的質量很低[1]。在學習過程中,由于沒有有效整合教學內容,學生只是單獨地學習工具、器件和語言等理論知識,沒有通過實踐活動,驗證和檢測理論知識,導致學生的實踐能力不強。
1.2學生缺乏學習的積極性和主動性
電子設計自動化教學不僅僅需要扎實的理論知識,而且需要一定的實際操作能力,但是,在實際的教學過程中,很多教師主要通過語言,講解硬件的特點和用途,沒有根據學生的學習能力,適當展示相關的器件或者讓學生親自動手操作,未能讓學生充分理解和掌握理論知識,導致學生的學習積極性不高。另外,在教學過程中,一些教師一直采用統(tǒng)一的教學模式,講解教材內容,沒有充分考慮不同學生的學習能力和理解能力,未能充分調動學生的學習熱情,使得學生的學習效率低下、學習興趣不足。
1.3沒有有效融合理論與實踐
雖然在傳統(tǒng)的教學中,一些高職院校會開展實踐教學活動,但是,在實踐教學中,一些教師把大部分時間放在理論知識的分析和講解上,沒有給學生留夠實踐的機會,難以讓學生有效做到理論與實踐相結合,從而導致電子設計自動化教學的質量不高[2]。另外,電子設計自動化的實踐性較強,需要一定的教學設備和實踐場地,然而,一些高職院校的教學條件有限,不能為師生提供合適的教學條件,使得電子設計自動化教學難以有效開展。
1.4教學模式和評價方式不科學
在電子設計自動化教學中,一些教師經常采用灌輸式的教學模式,講解理論知識,忽視了學生學習興趣的培養(yǎng),沒有給學生提供合適的學習機會,使得學生的學習效果不明顯。另外,進行評價時,很多高職院校主要通過理論考試的方式,檢測學生的學習情況,沒有適當考察學生的實踐能力,導致學生重視理論知識的學習,忽視實踐能力的鍛煉,進而制約了學生綜合能力的提高。
2高職院校電子設計自動化課程改革的合理策略
2.1根據自身情況,合理制定教學大綱
高職院校主要以學生的實踐能力作為培養(yǎng)目標,所以,在實際的教育教學工作中,高職院校需要根據教育部的要求,合理制定教學大綱,把電子設計自動化作為電子信息類專業(yè)的核心課程,并且把使用設計軟件設計電路作為主要的教學內容,要求學生熟練掌握應用軟件工具,以鞏固學生的理論知識[3]。同時,在教學過程中,高職院校可以加強專業(yè)課程之間的聯系,不斷拓寬學生的專業(yè)知識,要求學生掌握設計知識和技能,加強學生對電路的理解,以提高學生的學習效率。另外,高職院校應該充分重視電子設計自動化教學的技能性和應用性,以提高學生的綜合能力,實現學生的進一步發(fā)展。
2.2合理選擇教材,增強學生的學習熱情
目前,在科學技術水平不斷提高的情況下,現有的教材已經不能適應電子設計自動化教學的需求,所以,在具體的教學過程中,高職院校應該根據電子設計自動化專業(yè)的實際情況,合理選擇教材,不斷增強電子設計自動化教學的科學性和時代性,以激發(fā)學生的學習興趣,提高教學的效果[4]。高職院校可以適當省略一些理論知識,詳細講解PCB知識、封裝知識、原理圖元器件知識和制版知識,促使學生具有扎實的理論基礎。同時,高職院校可以適當引入典型性的項目,讓學生通過親自操作,掌握電路的設計流程,引導學生做到理論與實踐相結合,以提高學生的專業(yè)水平。另外,高職院校應該重視實踐制作,讓學生通過實踐制作,掌握電路設計的技能,了解工作流程,實現理論與實踐的有效融合。
2.3有效融合理論教學與實踐教學,提高學生的專業(yè)能力
理論與實踐相結合是高職院校教學中的重點,所以,在平時的教學過程中,高職院校應該根據自身的教學特色,合理安排電子設計自動化教學課程,不斷增強學生的學習熱情,以實現電子設計自動化教學的目標。高職院??梢园央娮釉O計自動化課程與綜合實訓、模擬、數字、畢業(yè)設計等活動有效結合起來,讓學生根據教學內容,學習理論知識,掌握實際操作技巧,以培養(yǎng)學生的專業(yè)能力。同時,在實踐教學活動中,高職院??梢赃m當增加教學內容,讓學生自己動手制作實物,以增強電子設計自動化教學的趣味性,提高學生的學習效率。例如,在教學過程中,高職院校的教師可以根據學生的實際情況,采用任務驅動法,讓學生按照設計主題,自行設計電路,以強化學生對理論知識的記憶,培養(yǎng)學生的實踐能力。另外,在平時的教學過程中,高職院校的教師應該重視學生的學習情緒,根據具體的教學內容,適當安排學習任務,以充分調動學生的學習積極性,提高電子設計自動化教學的有效性。
2.4積極改進教學模式,合理制定評價方式
在以往的教學中,高職院校通常采用考試的方式,了解學生的學習情況,然而,雖然書面考試成績能夠反映出學生的理論知識掌握情況,但忽視了學生實際操作能力的考察,導致學生的專業(yè)能力不高,所以,在新課改的背景下,高職院校應該根據電子設計自動化專業(yè)的實際情況,合理制定評價方式,不斷提高電子設計自動化教學的質量,以提升學生的專業(yè)水平,促進學生的全面發(fā)展。在教學過程中,高職院校的教師應該重視學生實踐操作能力的培養(yǎng),盡可能多地為學生提供實踐的機會,要求學生結合理論知識,設計、制作電路,以培養(yǎng)學生的學習興趣,提高電子設計自動化教學的效果。同時,在考試過程中,高職院校可以采用書面考試與和實際操作相結合的方式,讓學生根據考試要求進行設計和制作,并且根據學生的具體情況,合理進行評價,以增強學生的學習熱情,提高學生的專業(yè)水平。
3總結
總而言之,電子設計自動化教學是理論性和實踐性較強的學科,對學生的專業(yè)要求較高,所以,在教育教學過程中,高職院校應該根據學生的發(fā)展需求,合理安排電子設計自動化教學課程,積極改進教學模式和評價方式,努力創(chuàng)造良好的學習環(huán)境,不斷增強電子設計自動化教學的吸引力,以激發(fā)學生的學習積極性,提高學生的綜合能力。
參考文獻
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關鍵詞:微電子設計自動化技術應用研究
中圖分類號:TM77文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)03-0000-00
1、引言
隨著科學技術的不斷發(fā)展,電子技術已經逐漸的滲入人們的實際生產和生活之中。尤其是基于微電子的自動化技術,其很大程度上改變了我們的生產和生活方式。而且,基于現代人的生活觀念的轉變,對于電子技術有著更高的要求。微電子自動化的實現,需要合理的生成各個功能模塊,尤其是在電子電路的功能模塊上,其需要進行有效的功能模塊的構建。
2、電子設計自動化的特性
基于計算機技術的發(fā)展,微電子設計系統(tǒng)逐漸的采用程序編程的方式進行電子的性能設計。因此,當今的電子技術正朝著高性能、環(huán)保、自動化等方向發(fā)展。尤其是基于自動化技術的微電子的系統(tǒng)設計,更加加快了電子設計的革新。
(1)基于計算機軟件技術,進行電子系統(tǒng)的板塊設計。通過有效的程序編程,進而設計出電子系統(tǒng)的各功能板塊。這樣可以很好的避免傳統(tǒng)手工作圖設計帶來的弊端。同時,基于計算機的軟件開發(fā)功能,極大地優(yōu)化了電子系統(tǒng)的革新。
(2)擁有開放式的集成芯片。電子系統(tǒng)的設計可以實現程序的良好轉換,并且開放式的集成電路,其電路的功能板塊集中于電路板之中,而且具有消耗低、性能高、便于安裝的特點。同時,這也是電子產品環(huán)保型發(fā)展的關鍵。
(3)具有便捷的升級軟件?,F代的電子系統(tǒng)設計都是基于計算機軟件,進行有效的開發(fā)。進而,現代的電子系統(tǒng)具有良好的升級平臺,而且依托良好的計算機程序編程,可以做到在線或即時升級。這一特性便于電子系統(tǒng)的性能升級以及修補系統(tǒng)的漏洞。
(4)具有良好的系統(tǒng)仿真功能。這一特性可以很好的解決系統(tǒng)中的電子數值問題,同時可以對系統(tǒng)起到試驗或定量分析的目的,進而進一步的開放化系統(tǒng)。
微電子設計自動化的過程,需要基于數學、物理等多學科的技術。尤其是計算機的程序編程,極大地豐富了微電子的系統(tǒng)設計,同時使得微電子系統(tǒng)很好的集成于芯片之中。
3、微電子設計自動化系統(tǒng)的功能板塊生成
微電子設計自動化很大程度上是基于計算機編程技術,尤其是系統(tǒng)的仿真、升級、集成等功能,為系統(tǒng)的功能板塊生成提供了良好的平臺。因此,現在的微電子功能通過電子芯片就可以很好的實現。
(1)系統(tǒng)的子板塊設計。這一板塊的設計主要是對于子版塊的輸入功能設計,這樣可以便于體統(tǒng)開發(fā)者對于系統(tǒng)的程序語言進行合理的定義。同時基于子系統(tǒng)的輸入功能,便于系統(tǒng)程序的編程的優(yōu)化處理。子系統(tǒng)的輸入板塊可以起到程序語言的檢查或修正的作用,而且在進行系統(tǒng)程序編程的過程中,還需要基于輸入子板塊,進行合理的程序語言的數據轉化,從而便于系統(tǒng)的內容統(tǒng)一化。對于輸入的數據,輸入板塊可以實現很好的數據儲存,進而便于系統(tǒng)的調用。
(2)數據板塊的生成。系統(tǒng)的程序編程是一項復雜的工程,其編程的數據比較的龐大。尤其是對于系統(tǒng)的功能編程,會產生大量的結果和調用數據。這樣就需要對數據建立一個數據板塊,這樣便于系統(tǒng)的調用,以及系統(tǒng)的在線升級。同時數據板塊可以擴容系統(tǒng)的功能,尤其是自動化的程序革新。
(3)系統(tǒng)的仿真板塊。這一板塊的生成主要是針對系統(tǒng)的數據進行自動化的試驗和數據分析。這樣就可以比較真實反應出系統(tǒng)的演變情況及運行發(fā)展的全過程。同時,基于“人造”電子環(huán)境,對系統(tǒng)的模型進行功能測試,可以對系統(tǒng)進行優(yōu)化處理,這也是系統(tǒng)現代化的主要特性之一。
(4)功能診斷板塊?;诔绦蛳到y(tǒng)的微電子技術,其在進行編程的過程中,需要對系統(tǒng)進行自動化的驗證和檢測。也即是說,這一板塊的設計,可以對各個子版塊的系統(tǒng)進行故障的排查和診斷。這樣,可以保障各個子版塊做到無縫連接,避免其系統(tǒng)在運行的過程中,出現系統(tǒng)的規(guī)劃不合理的問題。
(5)電路板塊的有效規(guī)劃?;谖㈦娮酉到y(tǒng)的開放式的特性,其在功能的實現過程中,各個板塊要實現無縫連接,電路板塊的規(guī)劃非常的重要。而且合理的板塊規(guī)劃可以實現芯片的低消耗、高性能的目的。
4、微電子設計自動化的應用
基于微電子設計自動化的優(yōu)越性,其已經逐漸的滲入到我們的實際生產和生活之中,尤其是仿真技術的生成,極大地優(yōu)化了高校的教學改革,以及開放的集成技術,便于各種應用程序的開發(fā)。
(1)基于微電子自動化技術的仿真特性,其廣泛的應用于高校的教學領域之中。尤其是對于電氣工程類的實踐性教學,其具有良好的優(yōu)越性。基于該項技術可以對于專業(yè)術語和操作,進行形象的展示和描述,這樣便于抽象性問題的解答和知識的傳授。同時,基于其仿真性能可以優(yōu)化電子實現的開展,讓學生可以自主的實踐性學習,進而拓展了學生的學習空間。
(2)加速了電氣設備的革新。基于微電子自動化技術的開放式程序軟件,其在后期的改革過程中,為電氣設備預備了足夠升級的空間。尤其是功能系統(tǒng)的擴容性,極大地優(yōu)化了電氣設備的升級模式。同時,由于微電子技術的集成特性,使得現代的電氣設備逐漸的朝著小型化、高性能的方向發(fā)展。
(3)應用于各種應用軟件的開發(fā),尤其是開放式的電路模式,更加實現了電氣設備的通用化的進程。一些關鍵的電氣設備制造,已經很好的實現了ASIC的編程。同時,基于這種編程模式,便于專一化的電路集成,進而使得電氣設備的規(guī)格逐漸的統(tǒng)一化,這樣可以極大的方便電氣設備的使用,同時降低了電器的生產成本。
5、結語
在電子信息科技時代,基于計算機技術的不斷發(fā)展,微電子設計自動化逐漸的通過程序化的模式實現其系統(tǒng)化。同時,基于其優(yōu)越的特性,其已廣泛的滲入到實際的生活和生產之中,尤其是應用于高校的教學和應用軟件的開發(fā)之中。
參考文獻
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1培養(yǎng)規(guī)格和目標
電子設計自動化技術(簡稱EDA技術)是現代電子設計領域的一門新技術,它以計算機軟件為工作平臺,融合微電子、計算機、現代電子理論等學科和技術,培養(yǎng)學生的電子設計自動化應用能力和現代電子技術的設計方法,提升電子、電信類專業(yè)從業(yè)人員的專業(yè)素質和職業(yè)技能。蘇州經貿職業(yè)技術學院自2004年開始,把“計算機輔助電子設計和分析、仿真(PROTEL、EWB、EDA)等軟件的熟練使用”納入學生培養(yǎng)的核心技能之一,為本地區(qū)電子設計行業(yè)的生產、服務和管理一線培養(yǎng)了一批從事電路繪圖與PCB(PrintedCircuitBoard,印制電路板)制版技術人員、電子設計自動化工程師助理和小型電子企業(yè)技術應用與設計人員等高技能人才。電子設計自動化高技能人才培養(yǎng)是面向電子設計自動化應用能力和現代電子技術的設計方法,提升電子、電信類專業(yè)從業(yè)人員的專業(yè)素質和職業(yè)技能,為電子設計行業(yè)的生產、服務和管理一線培養(yǎng)電子電路繪圖與PCB設計及制版技術人員、電子設計自動化工程師助理和小型電子企業(yè)技術應用、技術革新與設計人員等。
2培養(yǎng)的內容
以“工作過程系統(tǒng)化”理論為指導,以促進學生職業(yè)生涯發(fā)展為目標,以“工作過程導向”理念來開發(fā)構建培養(yǎng)電子設計自動化高技能人才的課程體系。即以職業(yè)分析為基礎,到相關企業(yè)的工作崗位調研崗位職責,分析職業(yè)崗位的工作過程,歸納匯總技能培養(yǎng)的典型工作任務;把行動領域的典型工作任務引領到學習領域的課程,構建實施典型工作任務的課程體系;遵循學生認知學習、職業(yè)成長兩方面規(guī)律,對學習情境進行設計,形成特色課程。依據培養(yǎng)的目標,走訪蘇州市工業(yè)園區(qū)、高新區(qū)內飛利浦、諾基亞、華碩、三星等著名企業(yè),基本明確電子設計自動化工作崗位的職責。在此基礎上,重構電子設計自動化高素質技能型人才的工作結構和知識結構,歸納匯總出十大典型工作任務:電子電路原理圖設計繪制,電子電路PCB設計繪制,電子電路PCB制作,CPLD開發(fā)工具的使用,CPLD的組合邏輯電路設計,CPLD的時序邏輯電路設計,CPLD的圖形輸入法設計,CPLD設計的VHDL語言實現,CPLD設計的仿真、下載和調試,綜合CPLD應用的設計實現。根據歸納匯總出的典型工作任務,以基本電路、元件為基礎,到電子CAD技術(Protel電子電路原理圖與PCB設計)起步,再到電子電路的仿真設計、PLD(ProgrammableLogicDevice,可編程邏輯器件)的設計與應用,最后是EDA綜合應用及開發(fā)技術的由簡單到復雜、由易到難、由硬件到軟件、從實物驗證到數字仿真的課程內容體系,形成電子設計自動化高素質技能型人才培養(yǎng)計劃和方案。
3培養(yǎng)實踐
3.1以課程建設為載體,實現教學過程特色化,教學建設精品化
課程的教學實施以學生為中心,把教學內容以真實工作任務或社會產品為載體,綜合采取討論式、開放式、探究式、實踐式等教學方法,融“教、學、做”為一體。充分利用電子設計軟件平臺和多媒體現代化教學手段,構建基于網絡的電子設計、仿真、驗證等教學環(huán)境,增強教學效果。通過4年的建設,課程鏈中的課程已建成1門省級精品課程(含實訓),1門院級精品課程,1門課程的教材分別獲省級、院級精品教材建設立項,并于2009年12月正式出版使用。
3.2課程教學案例化,實訓內容產品化,實戰(zhàn)內容項目化
電子綜合設計技能的培養(yǎng)主要通過課程教學、綜合實訓和項目實戰(zhàn)3個由淺入深、由簡單到復雜的途徑實現。學習內容以產品、工作任務或項目為載體,課程鏈中的模擬電路是以生活中的典型產品如整流器、助聽器、樓道感應燈、手機充電器等作為內容載體;電子CAD課程、電子裝配與工藝、EDA技術課程分別以電子元(部)件、單元(功能)電路或較小應用系統(tǒng)案例為內容載體;電子綜合實訓、EDA實訓以出租車計費器、多功能數字鐘、交通燈控制器和頻率計等產品為載體。實戰(zhàn)內容主要通過參與各類具體的科研項目實現,包括學生主持申報的江蘇省高等學校大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃立項項目3項和教師主持、學生參加的項目1項。
3.3技能培養(yǎng)過程標準化、職業(yè)化
課程鏈中的課程都有與職業(yè)資格高級工種相容的課程標準(大綱),課證融通,教學基本要求是電子高級工,設置以任務引領型為基本取向,以工作本位學習和崗位職責范圍為主要形式,內容教學采用任務驅動、項目導向等有利于增強學生能力的教學模式;重視學生校內學習與實際工作的一致性,探索課堂與實習地點的一體化;力求做到理論融于實踐,動腦融于動手,力爭實現所學與所用零距離。
【關鍵詞】電子設計教學;課改背景;課改思路;課改方法
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(fā)展有著重要的意義。在電子設計自動化的人才培養(yǎng)過程中,應當明確電子設計自動化的重要性以及其對專業(yè)人才的需求方向,傳統(tǒng)的教學模式已經不適用現代電子科技課程的教學,必須要對電子設計自動化課程進行教學改革。
一、課程改革的背景
改革開放以來,我國電子信息產業(yè)實現了持續(xù)快速發(fā)展,特別是進入21世紀以來,產業(yè)規(guī)模、產業(yè)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(fā)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(guī)模和速度滲透到各行各業(yè),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。
然而在經過企業(yè)的專家調研、訪談,畢業(yè)生的回訪等信息反饋后,發(fā)現大家對現在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(fā)展和復雜數字系統(tǒng)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。為了使我院電子信息工程專業(yè)的電子設計自動化教育緊跟社會的發(fā)展,改變現今高職與社會脫節(jié)的現狀,必須要對現有的電子設計自動化專業(yè)教學課程進行改革。
二、課程改革的思路
進行電子設計自動化教學課改,必須要明確課程改革的思路。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(fā)機制。課程標準修訂和課程設計過程中要與企業(yè)緊密合作,以企業(yè)對新型電子產品設計研發(fā)能力的要求為課程核心。電子設計自動化課程改革的思路需要考慮到以下幾點:
1、對專業(yè)崗位群進行企業(yè)調研。在進行課程調研時,要與專業(yè)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(guī)模的企業(yè)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(yè)人才素質的要求,把所涉及到的職業(yè)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(yè)能力作出詳細的描述。
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(fā)的方式,按照企業(yè)管理方式進行項目管理,讓學生身為“準員工”體會工作環(huán)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。
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(yè)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,再按照學生學習規(guī)律與職業(yè)成長規(guī)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。
4、融入電子制圖員、助理電子設計師職業(yè)標準、企業(yè)標準、電子設計的主流器件、新技術、新工具等“六新”,結合企業(yè)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。按照職業(yè)成長規(guī)律與認知學習規(guī)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”。
三、改革的方法
明確了電子設計自動化課程改革的思路后,就需要采取相應的措施方法來實施改革。筆者提出以下幾點改革方法建議,以供參考。
1、調查研究法??梢猿闪iT的課程改革團隊,深入行業(yè)企業(yè)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(yè)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。
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,按照課程改革方案不斷優(yōu)化教學方法,提高學生學習效率和教學效果,特別是提高教學質量的自我監(jiān)控能力,以實踐的方式探索適合高職信息工程類專業(yè)學生電子設計自動化課程的教學方式及方法。
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(tài)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。
四、課程改革的特色
針對我院的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。
1、工學結合,“教、學、做”合一。以職業(yè)能力為核心、融入職業(yè)標準,以真實工作任務為載體,創(chuàng)設“教學做”一體化的教學情境,實行行動導向的教學模式。
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。
3、學習與工作接軌,能力培養(yǎng)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。
現代的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。為了使我院電子信息工程專業(yè)的電子設計自動化教育緊跟社會的發(fā)展,改變現今高職與社會脫節(jié)的現狀,必須要對現有的電子設計自動化專業(yè)教學課程進行改革。
二、課程改革的思路
進行電子設計自動化教學課改,必須要明確課程改革的思路。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(fā)機制。課程標準修訂和課程設計過程中要與企業(yè)緊密合作,以企業(yè)對新型電子產品設計研發(fā)能力的要求為課程核心。電子設計自動化課程改革的思路需要考慮到以下幾點:
1、對專業(yè)崗位群進行企業(yè)調研。在進行課程調研時,要與專業(yè)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(guī)模的企業(yè)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(yè)人才素質的要求,把所涉及到的職業(yè)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(yè)能力作出詳細的描述。
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(fā)的方式,按照企業(yè)管理方式進行項目管理,讓學生身為“準員工”體會工作環(huán)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。
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(yè)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,再按照學生學習規(guī)律與職業(yè)成長規(guī)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。
4、融入電子制圖員、助理電子設計師職業(yè)標準、企業(yè)標準、電子設計的主流器件、新技術、新工具等“六新”,結合企業(yè)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。按照職業(yè)成長規(guī)律與認知學習規(guī)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”。
三、改革的方法
明確了電子設計自動化課程改革的思路后,就需要采取相應的措施方法來實施改革。筆者提出以下幾點改革方法建議,以供參考。
1、調查研究法??梢猿闪iT的課程改革團隊,深入行業(yè)企業(yè)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(yè)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。
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,按照課程改革方案不斷優(yōu)化教學方法,提高學生學習效率和教學效果,特別是提高教學質量的自我監(jiān)控能力,以實踐的方式探索適合高職信息工程類專業(yè)學生電子設計自動化課程的教學方式及方法。
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(tài)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。
四、課程改革的特色
針對我院的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。
1、工學結合,“教、學、做”合一。以職業(yè)能力為核心、融入職業(yè)標準,以真實工作任務為載體,創(chuàng)設“教學做”一體化的教學情境,實行行動導向的教學模式。
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。
3、學習與工作接軌,能力培養(yǎng)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。
20世紀末,電子設計技術獲得了飛速的發(fā)展,現代電子設計技術的核心已日趨轉向基于計算機的電子設計自動化技術,即EDA(ElectronicDesignAutomation)技術。EDA技術就是依賴功能強大的計算機,在EDA工具軟件平臺上,對以硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionLanguage)為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設計文件,自動地完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結構綜合(布局布線),以及邏輯優(yōu)化和仿真測試,直至實現既定的電子線路系統(tǒng)功能。EDA技術在硬件實現方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術,IC版圖設計技術、ASIC測試和封裝技術、FPGA/CPLD編程下載技術、自動測試技術等;在計算機輔助工程方面融合了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)、計算機輔助工程(CAE)技術以及多種計算機語言的設計概念;而在現代電子學方面則容納了更多的內容,如電子線路設計理論、數字信號處理技術、數字系統(tǒng)建模和優(yōu)化技術及長線技術理論等。
二、電子設計自動化技術的發(fā)展歷程
EDA技術的發(fā)展經歷了一個由淺到深的過程。20世紀70年代,隨著中小規(guī)模集成電路的開發(fā)應用,傳統(tǒng)的手工制圖設計印刷電路板和集成電路的方法已無法滿足設計精度和效率的要求,因此工程師們開始進行二維平面圖形的計算機輔助設計,以便把人們從繁雜、機械的版圖設計工作中解脫出來,這就產生了第一代EDA工具。到了80年代,為了適應電子產品在規(guī)模和制作上的需要,隨之出現了以計算機仿真和自動布線為核心技術的第二代EDA技術。其特點是以軟件工具為核心,通過這些軟件完成產品開發(fā)的設計、分析、生產、測試等各項工作。90年代后,EDA技術繼續(xù)發(fā)展,出現了以高級語言描述、系統(tǒng)級仿真和綜合技術為特征的第三代EDA技術。它的出現,極大地提高了系統(tǒng)設計的效率,使廣大的電子設計師開始實現“概念驅動工程”的夢想。設計師們擺脫了大量的輔助設計工作,而把精力集中于創(chuàng)造性的方案與概念構思上,從而極大地提高了設計效率,縮短了產品的研制周期。由此可見,EDA技術可以看做是電子CAD的高級階段。EDA工具的出現,給電子系統(tǒng)設計帶來了革命性的變化。隨著Intel公司Pentium處理器的推出,Xilinx等公司幾十萬門規(guī)模的FPGA的上市,以及大規(guī)模的芯片組和高速、高密度印刷電路板的應用,EDA技術在仿真、時序分析、集成電路自動測試、高速印刷電路板設計及操作平臺的擴展等方面都面臨著新的巨大的挑戰(zhàn)。這些問題實際上也是新一代EDA技術未來發(fā)展的趨勢。
三、電子設計自動化技術的優(yōu)勢
在傳統(tǒng)的數字電子系統(tǒng)或IC設計中,手工設計占了較大的比例。一般先按電子系統(tǒng)的具體功能要求進行功能劃分,然后將每個電子模塊畫出真值表,用卡諾圖進行手工邏輯簡化,寫出布爾表達式,畫出相應的邏輯線路圖,再據此選擇元器件,設計電路板,最后進行實測與調試。手工設計方法主要有以下缺點:復雜電路的設計、調試十分困難;由于無法進行硬件系統(tǒng)功能仿真,如果某一過程存在錯誤,查找和修改十分不便;設計過程中產生大量文檔,不易管理;對于IC設計而言,設計實現過程與具體生產工藝直接相關,因此可移植性差;只有在設計出樣機或生產出芯片后才能進行實測。與之相比,EDA技術的優(yōu)勢則顯而易見。
1.用HDL對數字電子系統(tǒng)進行抽象的行為與功能描述到具體的內部線路結構描述,從而可以在電子設計的各個階段、各個層次進行計算機模擬驗證,保證設計過程的正確性,可以大大降低設計成本,縮短設計周期。
2.EDA工具之所以能夠完成各種自動設計過程,關鍵是有各類庫的支持,如邏輯仿真時的模擬庫、邏輯綜合時的綜合庫、版圖綜合時的版圖庫、測試綜合時的測試庫等。
3.某些HDL語言也是文檔型的語言(如VHDL),極大地簡化設計文檔的管理。
4.EDA技術中最為令人矚目的功能,即最具現代電子設計技術特征的功能是日益強大的邏輯設計仿真測試技術。這極大地提高了大規(guī)模系統(tǒng)電子設計的自動化程度。
5.傳統(tǒng)的電子設計方法至今沒有任何標準規(guī)范加以約束,因此,設計效率低,系統(tǒng)性能差,開發(fā)成本高,市場競爭能力小。EDA技術的設計語言是標準化的,不會由于設計對象的不同而改變;它的開發(fā)工具是規(guī)范化的,EDA軟件平臺支持任何標準化的設計語言;它的設計成果是通用性的,IP核具有規(guī)范的接口協議。良好的可移植與可測試性,為系統(tǒng)開發(fā)提供了可靠的保證。
6.EDA技術最大的優(yōu)勢就是能將所有設計環(huán)節(jié)納入統(tǒng)一的自頂向下的設計方案中。