【摘要】
随着电子技术的快速发展，早期的数字电子技术实验教学不再适应时代的发展，EDA技术逐渐在数字电子实验中被引用。本文通过对EDA技术含义、框架的阐述，分析其在数字电子技术实验中运用的意义，并为EDA技术在数字电子技术实验中的具体运用提供策略指导。
【关键词】EDA技术；数字电子技术实验；运用
数字电子技术是各类院校中电子信息专业开设的一门必修课，具有很强的理论性和实践性。高校数字电子技术实验的教学环境和形势发生了深刻的变化，传统的数字电子技术实验教学在很多方面跟不上现代教育形势的发展，是现代化教育和人才培养的阻力。本文对EDA技术在数字电子技术实验中的运用进行具体分析。
1、EDA技术含义
EDA技术又叫电子设计自动化技术，是在电子电路技术和CAD技术结合的基础上发展起来的一门新兴的技术，主要借助计算机软件进行实验教学。具体可以从以下几个方面描述：EDA技术是以大规模可编程器件作为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要方式，以计算机、大规模的可编程器件开发软件及实验系统为设计工具，通过有关软件的开发，自动实现用软件的方式设计电子硬件系统的一门技术。
2、EDA技术的实验构架
现阶段国内开发出的虚拟实验台能够实现数字电子技术实验，EDA技术赋予了虚拟实验丰富的内容，能够实现在操作中的电子模拟实验。
虚拟数字电子技术实验构架
虚拟数字电子技术实验平台包含两部分：①实验仿真功能模块，这种模块属于以EDA为基础的学习平台；②虚拟实验平台，这种实验平台主要是对实验平台信息的管理和功能评估。
虚拟数字电子技术各模块构建
虚拟数字电子技术实验平台仿真功能包括以下四部分：项目信息采集、基础教育、虚拟实验开展以及实验结果后期处理。虚拟数字电子技术的基础学习包括四个元素：软件编程语言学习、EDA工具、实验仪器使用说明以及理论知识储备。通过在局域网对完整数字实验设计案例的下载，能够获得详细的设计思路、系统的重要技术，从而提升技术水平。管理模块主要包络实验项目审批、实验内容发布、实验信息汇总管理和实验项目进度跟踪四个部分。
3、EDA技术设计流程
EDA技术设计流程主要体现在以下几个方面：①设计输入。由于电子和电路设计是不同源文件构成的，因此，电子、电路的设计文件可以生成图像，也可以生成文本。②设计综合。在EDA技术综合设计中，其应用的是软件和硬件结合的方式，能够利用综合器、通过将软件转化为硬件的形式，实现源文化的统一。③设计适配。EDA技术主要采用的是FPGA布局的方法进行适配设计，这种设计能够将文件进行统一，之后按照目标实现逻辑的映射，对底层的硬件进行配置。在适配之后实现对时序的仿真，从而便于各类文件的下载。④仿真设计。仿真设计是在对编程软件下载之后，利用EDA软件分析对适配结果进行分析，之后将分析的结果形成仿真。⑤编程下载。编程下载主要是将模拟和仿真确定的实验思路利用适配方法，将下载的文件运用电缆线连接到器件上，从而实现对硬件的调制，及时更改错误编程。
4、EDA技术的实践教学案例
EDA技术实验分为验证型、设计型和创新型三种，基于EDA技术的数字电子技术实验教学的思路明确，能够避免大量不必要的重复工作，本文以具体的实验教学案例分析EDA技术的优越性。
全加器验证型实验
1.《电子技术基础》课程存在的问题
实践课程少，学生的操作技能没有得到锻炼
学会查阅各类电子元器件数据手册并使用、学会分析并设计常见电路图、掌握电路安装与调试操作技能是《电子技术基础》课程的核心体现，由此可见适当的实践课也是学好《电子技术基础》课程的关键之一。由于课程的理论性强、内容抽象、专业术语多、理解困难，所以在课程的教授过程中，教师应该将理论知识与实践操作结合起来。然而，因为开展实际的实践教学活动需要大量资金，导致在实际的教学工作中教师只能将大量实践花费在理论教学上，使得学生对课程的认知只停留在理论知识层面上，缺乏操作技能的训练。
教学场所不利于课程的教学展开
学校现有的实验室配套十分落后，无法跟上新技术的发展。随着电子技术的飞速发展，贴片元器件的使用越来越普遍，集成电路的规模也不断在壮大。焊接、装配、调试等生产一线工种是一般中职毕业生从事的工作，就焊接设备来说，现有的实验室只有针对插件式元器的焊接设备，没有贴片式的焊接设备，导致学校培养出来的学生与社会实际需求的产生了很大距离。
考核方式太过单一
考试是对学生学习成绩的一种检验，同时考试还能督促和激励学生掌握课程所要求达到的能力目标帮助老师了解学生的学习情况。但《电子技术基础》课程的考核形式过于单一，根本不能反映出学生的学习过程以及能力的养成情况，只能片面的体现学生的学习结果。通过对历届学生的考试成绩分析，单一的考核形式效果不是很理想、不能达到教师预期的考核目标，也无法真正体现学生对知识的掌握情况。
2.采用灵活多样的教学方式，保证教学质量
在电子技术急速发展的今天，学生获得信息的渠道已经不再单一，在给教学事业带来方便的同时也带来了更大的挑战。灵活多样的教学方法对提高教学质量具有十分重要的意义，采用灵活多样的教学方法，能够让学生更易于接受和掌握知识，从而有成效地完成教学任务
采用多媒体教学
当遇到电子技术基础课程中一些抽象又不易阐述的时，简单的语言描述是远远不够的，而采用多媒体教学就能够很好的解决此类问题，多媒体技术与电子电工专业的整合能够将抽象内容形象、直观、动态、逼真地表现出来，学生也能更好的捕抓知识重点。这样对于电子技术基础教学中抽象内容，予以形象具体化展示，跨越以往思维上的障碍，既可以吸引学生注意力，又能够有效调动学生参与利用生动、形象、具体的文字、声音等向学生传递信息的积极性。利用多媒体教学也充分节省了教师书写板书的时间，将更多时间留给学生自己分析、解决问题，既形象展示了教学内容，还高效生动省时，利于学生掌握和理解，提高课堂效率。
利用教学软件
在一般教学中，教师一般会先进行理论讲授，然后再回到实验，进行相应的实践操作技能训练。这种知识灌输的授课方法与理论教学和实践教学严重不协调，学生处于一种被动的学习状态中，难免会有抵触情绪。但如果可以将理论与实践有机的结合起来，即把实验带到课堂上，用教学软件在教学过程中把实践操作演示给学生，更有利于学生理解，也可以很大程度上提高学生的学习效率。
3总结
促进电气工程课程改革，就要不断提高学生电气工程技术的应用能力，这也是实现我国走向新型工业化道路的现实需要。加强师资队伍的建设、优化师资结构，积极引用先进的教学手段，充分利用多媒体教学设备，丰富课堂教育内容，充分调动学生学习积极性，提高教育教学质量。推进实验室建设、加强实践环节教学，不断完善教学内容，完善考核模式，鼓励学生自己动手的，培养学生实践操作的能力。促进高等学校电工课程改革的研究与实践，形成符合我国现代化建设需要的电工课程理论体系和教学体系。
摘要：为了增强学生对于模拟电子技术课程的兴趣和提高学生创新实践能力，探究了一种基于虚拟仿真模式下模拟电子技术教学改革。利用Multisim10和HSPICE仿真软件分别从电路板级和晶体管级对模拟电子技术课程实验进行改革探究，帮助学生提高对于半导体器件和模拟电子技术的理解深度，为学习中大规模集成电路设计做好知识储备。
关键词：虚拟仿真；模拟电子技术；教学改革；创新实践能力
模拟电子技术是高等院校所有强电和弱电类专业必修的一门专业基础课[1]。通过该课程学习，可以使学生掌握半导体器件、模拟电子线路及系统的概念和知识，为后续专业课程学习以及更高级的中大规模集成电路设计做好知识储备。然而，由于模拟电子技术课程具有物理概念抽象、分析方法复杂、工程特点突出等特点，因此学生普遍反映该课程学习起来理解难，掌握难，入门难[2]。加之传统的模拟电子技术课程讲授模式通常以教师课堂灌输理论知识为主，缺乏实践动手调试电路过程，因此学生学起来感觉难上加难。虚拟仿真技术是国家教育部在20xx年提出并引入到高等教育改革中。虚拟仿真技术可以实现各高校优质资源开放共享，把各高校自身学科优势与专业特色更好地结合，建立优势互补的开放共享学术环境[3]。虚拟仿真技术是把虚拟现实、人机交互、大数据和网络通信等技术结合起来，用于实现实践教学过程中的虚拟实验平台、虚拟实验设备、实验电子线路、实验电子元器件的搭建和仿真[4]。本文采用Multisim10和HSPICE仿真软件对传统模拟电子技术课程实验进行改革探究，分别从电路板级和晶体管级进行模拟仿真，把抽象的物理概念和电子线路系统通过虚拟仿真技术客观地展现出来，增加了学生的理解深度，激发了学生的学习兴趣，拓宽了学生的创新思维。因此探究虚拟仿真模式下的模拟电子技术改革具有较好的应用意义。
1课堂教学内容改革
虚拟仿真模式下的理论教学内容
随着电子技术新工艺、新技术、新方法的不断发展，传统的模拟电子技术教学内容已经不能较好地满足人才培养和社会发展需要[5]。传统的模拟电子技术教学内容主要体现为：①课程概念多、符号多、器件类型多、分析方法多。②课程知识点比较分散，理论衔接少，综合运用几乎无。③课程知识较为陈旧，教材只注重理论分析，缺少工程实践运用[6]。以上三方面的缺点制约了学生学习的积极性，限制了学生的创新思维，不利于学生对于课程知识的掌握和运用。本文提出的基于虚拟仿真模式下的理论教学内容作了以下三方面探究：第一，在课程知识点讲授上采用工程项目向导法，按照“提出问题，分析问题，解决问题”三步走策略。以设计一个固定直流稳压电源为例。第一步，给学生提出设计一个固定直流稳压电源的命题，使他们知道模拟电子技术可以解决该类实际工程问题。第二步，跟学生一起分析设计固定直流稳压电源所需电路结构。欲使220V工频交流电变成5V固定直流稳压电源，电路系统应包含四部分子电路：①变压器子电路。通过该电路首先把220V的工频电压变成5V左右的目标电压。②整流子电路。通过该电路给学生讲解整流原理，利用二极管中PN结的单向导电性可以实现电压波形整流。具体整流方法包括半波整流法、全波整流法、桥式整流法。③滤波子电路。通过给学生讲解电容、电感的物理模型和基本原理以及电路频率响应方面的知识，利用电容、电感实现电压波形滤波。④稳压子电路。通过该电路讲解稳压管原理以及集成稳压芯片的功能和使用。第三步，确定固定直流稳压电源各子电路后，给学生发放电子元器件进行焊制电路板。首先通过AltiumDesigner软件绘制电路板图并且进行制板，制板完成后进行焊接元器件，最终进行实物调试测试。这样一个固定直流稳压电源就按照工程向导法设计完成了。通过该项目，学生在解决实际工程问题中学习了模拟电子技术课程中的知识链，激发了学生学习兴趣和创新思维。除了直流稳压电源以外，课程的其他内容也可以按照工程向导法来讲，如信号运算处理电路、功率放大电路、波形产生和处理电路等。第二，在模拟电子技术理论教学中引入虚拟仿真软件的学习。随着电子技术的日益更新，各类计算机辅助设计软件层出不穷。其中美国国家仪器（NI）推出的电子设计仿真软件Multisim10和目前中大规模集成电路设计中广泛采用的仿真软件HSPICE就是很好的代表。通过学习Multisim10仿真软件，学生可以把所学的模拟电子技术知识通过仿真直观展现开来。通过HSPICE仿真软件可以从更底层的半导体器件及对电路进行模拟仿真，通过搭建模拟电子线路和设置各类晶体管的参数，最终可以从仿真结果中得到电路性能的各项指标参数。第三，在模拟电子技术理论教学中加入大学生电子设计竞赛的知识。随着大学生电子设计竞赛越来越有影响力，近年来许多世界知名企业也都积极加入进来，使其命题越来越具有工程实用价值。回顾历年电子设计竞赛的题目，通常包含以下几个类型：电源类、信号源类、自动控制类、无线电技术类、仪器仪表类。所涵盖的知识点包括：模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、可编程逻辑器件等[7]。因此在模拟电子技术理论教学中加入一些电子设计竞赛中关于模拟电子技术的命题，启发了学生的发散思维，增强了学生的创新能力。
虚拟仿真模式下的实践教学内容
传统模拟电子技术实践教学主要采用模拟实验箱方式，即学生通过使用实验箱上现成的集成模块，用插线来构造各类模拟电路[8]。但是这种传统实践教学方式存在诸多弊端：①由于模拟实验箱采用插线孔方式，学生在实验过程中容易造成插针折断、接触不良等问题。另外，随着机箱设备老化、插线虚断等问题，影响实验过程和结论。②模拟实验箱采用模块化集成方式，只包含了一些课本上涉及的知识模块，如：电子元器件、运算处理电路、功率放大电路等。如学生想要做一些创新性实验，学校必须从厂家购买新的模块，增加了实验成本，另外一些创新性实验并没有现成模块。③采用实验箱集成模块化实践教学方式，时间久了学生就会形成固定模块化思维，认为模拟电子技术只能做些课本实验和应用，制约了他们的发散思维和创新能力。基于虚拟仿真模式下的实践教学改革作了以下两方面探究：第一，采用美国国家仪器公司（NI）的仿真软件Multisim10代替传统的模拟实验箱做一些综合类实验。由于综合类实验所需的子电路模块较多，电路较为复杂，因此可以尝试让学生用Multisim10仿真软件设计该类实验。图1为基于Multisim10设计的固定直流稳压电源，其中包括了整流电路、滤波电路和稳压电路。电路的各项指标参数可以通过仿真进行调试。图2为通过Multisim10设计完成电路后动手制作的固定直流稳压电源实物。第二，采用HSPICE仿真软件从晶体管级对模拟电子线路进行仿真。随着电子技术的不断发展，集成电路工艺在电子产品研发中越来越重要，因此模拟电子技术实践教学中应相应地增加集成电路设计的内容。例如：教材中关于集成运算放大器只介绍差分输入级、中间放大电路、功率输出级、电流偏置，具体各部分电路结构以及各元器件参数指标都没有提及，学生学习完之后仍然无法更深层次理解相关知识。HSPICE仿真软件可以从晶体管级对电路进行仿真调试。图3为基于HSPICE设计的集成运算放大器仿真原理图。
2课堂教学方式改革
传统的模拟电子技术课堂教学方式是采用教师灌输法，即通过学生课前预习，教师上课讲授，学生下课作业的方式。基于虚拟仿真模式下的模拟电子技术课程教学采用“理论讲授+虚拟仿真+课后实践”模式，即教师在课堂上采用工程项目向导法，把一个工程项目类的所有知识链按照正常的教学计划向学生讲授，学生在掌握该项目所需知识后先通过Multisim10或HSPICE软件进行虚拟仿真，电路功能确认实现后再进行动手实物焊接和调试。
3课堂教学考核方式改革
为了能够准确而全面地考核学生在一学期内对于模拟电子技术的掌握程度，期末考试采用“试卷考核+项目实验考核+日常表现考核”形式。试卷考核方式采用百分制，试卷内容将涵盖课本理论和虚拟仿真知识。主要考查学生对于理论知识和虚拟仿真知识的掌握情况，其成绩占综合成绩的50%。项目实验考核也采用百分制，主要考查学生的创新思维和实际动手能力。具体形式为教师给出若干道项目实验类命题，其主要内容涵盖模拟电子技术知识，然后由学生随机抽题进行作答，两周后学生以（工程项目文件+实物演示）的形式进行考核试卷提交。其中工程项目文件包括：仿真原理图、电子元器件参数表、PCB原理绘制图。实物演示部分由学生当面向教师演示实物功能。项目实验考核成绩占综合成绩的30%，日常课堂表现与课后作业完成情况占20%，最终综合成绩合格的学生拿到相应的学绩绩点。实践证明：该课程教学考核方式符合应用型本科院校培养目标。
4结束语
本文提出的基于虚拟仿真模式下的模拟电子技术教学改革分别从理论教学内容改革、实践教学内容改革、课堂教学方式改革、课堂教学考核方式改革进行探究。实践证明基于虚拟仿真模式下的模拟电子技术教学改革增强了学生的创新思维和动手能力，同时提高了学生学习该课程的兴趣，为学生今后从事相关工作做好知识储备，能够较好地满足应用型本科院校的人才培养目标。
参考文献：
[1]李蛇根.《模拟电子技术》教学中发散思维探索研究[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），20xx，29（2）：330-332.
[2]储开斌，杨长春，朱正伟.虚拟项目教学法在模拟电子技术教学中的应用[J].实验室科学，20xx，14（3）：109-111.
[3]胡今鸿，李鸿飞，黄涛.高校虚拟仿真实验教学资源开放共享机制研究[J].实验室研究与探索，20xx，34（2）:140-145.
[4]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，20xx（2）：153-157.
[5]唐静.“核心项目驱动”在模拟电子技术教学中的应用[J].辽宁高职学报，20xx（10）86-91.
[6]王冠华.Multisim10电路设计及应用[M].北京：国防工业出版社，20xx.
[7]邹立华.基于电子设计竞赛的模拟电子技术课程教学改革[C]//人才培养与教学改革.浙江工商大学教学改革论文集，20xx（2）193-197.
[8]张焕龙，赵雪华，舒云星.工程案例教学法在“模拟电子技术”课程中的应用：以集成功率放大电路为例[J].中国电力教育，20xx（24）：108-110.
（一）观点符合社会市场经济基本原理。
（二）中心论点是否正确、鲜明、深刻是否有所创新；标题是否恰切“画龙点睛。”
（三）论证是否充分、理论、实事——摆事实、讲道理（至少有两个以上案例）。
（四）结构是否完整、严谨；层次是否清楚、条理；思路是否连贯、流畅。
（五） 布局是否合理——详略得当。
（六）语言是否符合论文的要求；文字、标点运用是否恰当、准确；文面书写是否规范。
（七） 引用资料是否准确。
