基于實驗室開放和課題式的EDA教學方法改革與實踐

梁成武　喬治

摘要：開放實驗室在培養學生實踐能力和創新能力方面有著舉足輕重的作用，該文提出了在實驗室管理和開放方法上怎樣提高實驗室利用率的改革實踐經驗。開放過程中，在EDA教學中引入三層次課題式教學法，發揮了學生的主觀能動性，通過實踐證明，課題式教學法有效地促進理論與實驗相結合，并提高學生的實踐能力。

關鍵詞：開放實驗課題式教學法EDA教學

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0168-01

電設計自動化技術（EDA）是電氣信息類實驗教學中很重要的內容（如圖1），本文將探討EDA教學改革。實驗教學中主要探討實驗室開放模式和課題式教學法的特點和意義，并通過實踐說明該方法的具有較好的效果。理論教學中，采用多樣化多媒體課件和電子教案為主進行課堂教學，同時借助BB網絡課程建設輔助教學。

1開放實驗室教學法及其實踐

開放實驗室是教學體系的一個重要組成部分，它在培養學生實踐能力和創新能力方面有著舉足輕重的作用。《EDA技術》課程教學需要根據本校實際來進行改革，我校《EDA技術》課程以系統級的設計為中心，以抽象、高層次的設計描述為重點，以當前最流行的FPGA/CPLD器件為驗證、實現載體，熟練掌握最先進的EDA開發工具，利用EDA工具和所學的系統級的設計思想與設計方法，高效地完成實際電子系統的設計、驗證與實現。這些實現必須借助大量各級各類實驗。除了課堂教學、課內實驗之外，必須加大實驗室的開放力度。

1.1 開放實驗室項目規劃

電氣、電子等熱門專業，近幾年學生人數增加較快，實驗設施的配置應考慮到資源共享，開放實驗室必須以教學任務為目標，提高資源利用率，減少重復建設。

1.2 規范日常管理

為了促進EDA教學效果，對EDA實驗室采用開放式管理，在班級中成立EDA興趣小組等方法，能夠讓學生能夠根據興趣愛好和業余時間在教師指導下持續地學習EDA技術，這樣能促進理論與實踐相結合，達到培養具有應用能力學生的目的。同時，還需要對這些日常事務建立規范的操作流程和實施細則，明確責任和義務，確保實驗室開放的質量。

1.3 實驗室向學生開放

鼓勵學生參加開放實驗。學生進入開放實驗室之前，應該了解各種規章制度，儀器的使用規范的實驗操作流程，規章制度和操作規范可以訂制成手冊，讓學生自行學習。

開設選修實驗課程。從2009年開始就在電子類相關專業選修實驗課程，在先修數字電路課程的基礎上講授EDA工具及數字系統設計方法。作為選修課實驗課，目前學生的重視程度不夠，受益面不夠廣泛，主要針對還沒有學習數字電路課程的低年級自覺的學生。

2課題式教學法及其實踐

為了能更好地達到教學效果，在教學中采用課題教學法，讓學生帶著問題進行實驗探究。具有多種優勢：一是輔助設計軟件安全可靠，當學生在課題探索初期，即使考慮不周，也不會造成安全事故；二是直觀高效，通過仿真運行，可以立即得出數據，觀測信號圖像等；三是元器件庫的可選擇面廣，并且容易修改，有利于學生的自主探索。

2.1 EDA與數字電路課程多種教學模式結合

在EDA教學中引入課題式教學法，務必要注意和數字電路課程相結合的方式。使學生在掌握傳統的數字系統設計方法的基礎上進一步學習現代最新的數字系統設計方法，既實現了傳統與現代的有機結合，又保持了數字電路課程教學內容的連貫性。

2.2 課題式教學法的三個層次

EDA教學突出實踐，強調學生多動手，所以引入的課題根據學生和教師的作用不同，分為三個層次。其中前兩個層次為關鍵層次，第三個層次為提高層次，在EDA實驗教學中發揮重要的作用。

第一個層次為基本應用型課題為主。課程開始，采取教師課內實驗中現場授課和指導實驗的教學方式，以便迅速引導學生入門。主要用EDA來實現常用的功能器件，比如計數器、多路選擇器、交通燈控制器、分頻器等。這個器件通過數字電路課程可以找到理論支撐。

第二層次為教師指導的擴展型課題為主。在學生熟悉實驗環境后，采取布置課題，學生自主完成、教師指導的教學模式，引導、培養學生自己獲取知識的能力。

第三層次以學生自主創新、自我發揮型課題為主。該階段以學生自主綜合創新設計型實踐為主，采取引導、探索性方法。引導學生發揮個性，培養學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力、動手實踐能力、創新能力。

2.3 課題式教學模式實踐效果及總結

較長期的教學實踐證明，這套課題式教學方法對于學生理論知識的學習和實踐動手能力的培養是非常有效的。在后續課程、學生畢業設計、電子設計競賽等環節得到了廣泛的應用，取得了較好的效果，受到了多方面的好評。

大部分學生在畢業設計中用到EDA技術，部分以VHDL進行數字系統設計為課題的同學出色的完成了設計，被評為優秀畢業論文。

學生在全國大學生電子設計競賽中，廣泛使用EDA技術，進行電路仿真、設計印刷線路板，并利用VHDL進行設計，在2011年全國大學生電子大賽中獲得省級一、二、三等獎共6項。

3建立網絡教學平臺和考試方法的改革

網絡教學平臺是課堂教學的有力補充，網絡教學資源非常豐富，包括網絡課程、教學資源、EDA技術實例、習題庫及網絡互動平臺等。可以隨時下載各種學習資料、練習系統，方便學生自主學習，擴展了學生的知識面，培養了學生的信息素養搭建各種網絡教學平臺如作業提交、郵件服務、軟件上傳下載、信息發布、輔導答疑平臺等，做到了師生互動，對教學的各個環節給予了有力的支持，保證了教學質量。

參考文獻

[1] 譚雅莉.課題式教學法在電工電子EDA實驗教學中的實踐[J].中國現代教育裝備，2011（19）：73-77.

[2] 張宇.電子通信類的實驗室開放管理[J].實驗室研究與探索，2011，10，30（10）：173-175.

[3] 王智勇.電氣類專業開放式實踐教學管理模式的研究[J].實驗室科學，2011，2（1）：52-54.

[4] 周敏，李振衛.電子信息類專業實踐教學改革初探[J].沈陽教育學院學報，2010（4）：84-86.

[5] 徐國華，等.電工電子實訓中心開放式實踐教學模式的研究與實踐[J].中國現代教育裝備，2010（9）：79-80.

[6] 朱昊.數字電路EDA設計課程的實踐教學改革與創新[J].中國現代教育裝備，2006（7）：60-62.