高職院校現代EDA技術課程教學內容改革研究

【摘要】針對高職院校現代EDA技術課程的教學要求，結合高職院校學生就業的需求情況，提出改革該課程教學內容的措施，以及該課程的教學內容改革方案和教學組織實施形式。

【關鍵詞】現代EDA技術教學內容改革

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889(2012)05C-Otqt3--OA

現代EDA技術是一門相對前沿和復雜的課程，該課程要求學生具備一定的嵌入式技術知識，而且課程的內容對學生的理解能力和知識的綜合應用能力提出了較高的要求。在傳統的現代EDA技術課程授課過程中，由于對課程的教學任務和目標不是很明確，因此在授課過程中往往是強調該課程的一些基本概念和基本原理的介紹。然而，從以往的教學經驗進行統計分析發現，僅僅對學生進行一些相關概念和原理的介紹，遠不能滿足當前社會企業對EDA技術應用的需求。這就對現代EDA技術的教學內容及教學組織形式提出了新的要求。為此，本文將在現有的現代EDA技術課程教學內容及教學實施方案的基礎上，對當前教學過程中存在的問題和不足進行深入分析，結合當前現代電子設計企業對EDA技術應用的需求，制定符合高職嵌入式專業學生基礎條件的教學內容及組織形式，以提高高職院校學生掌握和應用現代EDA技術設計關鍵技術的能力。

一、傳統的教學內容分析

現代EDA技術課程經過近年來的實踐，已經形成了一套相對完整的教學內容及教學方法，是在傳統的教學過程中現代EDA技術課程的教學內容及課時安排。在該表中同時也給出了對不同教學內容的教學要求。通過對傳統的教學內容進行分析可以發現，在傳統的教學內容中，占整個教學學時最多的一部分是VHDL程序開發部分。在實際的教學過程中，VHDL語言的教學內容分兩個部分來開展，前半部分是VHDL語言的基礎部分，主要介紹VHDL的常用語句、形式。在

在課程的教學內容中還包括FPGA開發簡介、ISE開發環境介紹，以及電路仿真配置下載。從整個教學內容來看，傳統的現代EDA技術課程中介紹的內容非常多，涉及的面也很廣，在實際的教學過程中，學生也普遍反映該課程的信息量非常大，但是，現代EDA技術課程在實際教學后一階段是VHDL程序開發的高級階段，主要給學生介紹VHDL環境下的建模方法，以比較典型常用的門級建模、行為級建模、結構建模等三種方式分別闡述VHDL程序的開發方法和開發過程，這兩部分的內容都開設了一定的實驗教學時間。

過程中所取得的教學效果卻并不是很理想。分析其原因，在于教學內容的課程設置上存在比較大的問題。雖然表l所給出的教學內容及課時安排，單純從每一個章節來看似乎都是很有必要的，而且課時安排也很合理，但是縱觀整個教學內容就可以發現，傳統的教學過程中對教學內容更多的偏重于現代EDA技術中的相關核心知識的介紹，主要是給學生灌輸EDA設計的一些基本概念和基本方法，在各個章節的知識內容中并沒有形成一個有機的整體，更沒有將所學習的這些知識與具體的實踐應用結合起來，因此學生在學習過程中，越到課程后期越會發現學習非常枯燥，而且直到整個課程完成之后，也不能夠體會EDA技術的設計理念，更不能夠將所學習的知識與EDA的工程應相結合起來，造成了學生的學習效果與行業應用需求想脫離的現狀。因此，對該課程的教學內容進行研究和分析之后需要針對所存在的問題，結合當前電子設計及嵌入式行業對EDA技術的實際應用需求情況，合理地對該課程的內容進行調整和優化，將整個教學的內容組織成一個整體，并把教學內容與提升學生實踐應用能力緊密結合起來。

二、改革后的教學內容組成

針對目前在開展現代EDA技術課程教學過程中所存在的教學內容與提升學生能力不一致的現狀，本文經過深入的調研分析，結合高職院校學生的基礎條件以及今后就業過程中的崗位需求，對現代EDA技術課程的教學內容進行了徹底的改革與優化。整個改革過程中，所遵循的原則有：

第一，緊貼任職崗位需求，優化課程教學內容，提高內容的針對性。在傳統的教學過程中，有相當一部分的教學時間是在給學生灌輸EDA技術的相關概念和常識，而這些概念和常識在學生今后的任職崗位應用中，未必都會用得到。而對于那些不常用的概念和知識是完全沒有必要在課堂上為學生反復介紹的。而學生在今后任職崗位中可能會用到的一些常用方法和技巧，以及一些工具軟件的使用方法則應該在課程的教學內容中予以體現。

第二，增加實驗教學的比重，提升學生動手實踐的能力。在傳統的現代EDA技術教學內容過程中，教學時間是50學時，其中實驗占14學時，實驗所占的學時比重偏少不足以提升學生的實踐動手能力。因此，在對教學內容改革過程中，應該加大實驗教學內容的比重。

第三，引入EDA設計的典型案例，加強理論知識與實際工程之間的結合程度，既讓學生充分認識到所學習的知識在今后任職崗位中的具體應用情況，同時也提高了學生所學習知識與任職需求結合的緊密程度。在傳統教學過程中，所介紹的內容都是教科書式的獨立知識點介紹，沒有將這些知識點與一個完整的EDA設計案例相結合起來。因此在對教學內容改革過程中，需要引入一系列的經典教學案。

首先，在開展EDA教學的基礎部分，花了10個學時給學生介紹EDA技術的發展概論、VHDL語言的基礎知識，以及ISE實驗開發環境。相對傳統的教學過程，變化最為突出的是VHDL語言基礎部分的課時量大幅度減少，而且在VHDL語言設計部分沒有安排專門的實驗教學。這樣設計的目的是盡可能減少學生對于基礎知識的學習時間，也許學生通過4個學時的VHDL語言基礎的學習不能夠完全掌握VHDL語言的開發方法，但是后面還將會給學生介紹一系列EDA的開發例，讓學生通過各種實際的教學案例，去體會EDA技術的應用方法和應用價值，提高學生學習EDA技術的興趣和動力。

為此，本文遵照以上三個原則設計了所示的新的教學內容。教學內容比傳統的教學內容更加豐富，所涉及的知識面也更廣了，但是在教學要求上對這些教學內容進行了重新的調整。

案例，學生可以在各種開發案例中去理解和體會VHDL語言的使用方法。其次，給學生安排了3個典型的EDA設計案例，分別是時鐘分頻器的設計、狀態機的設計、基于FPGA的數據buffer設計。在這3個案例中將會給學生分別介紹不同的E—DA開發技巧。比如，在時鐘分頻器設計案例中，將會給學生介紹VHDL的常用建模方法，強化學生對VHDL程序開發的理解，同時也會給學生介紹ISE的仿真環境及程序下載的方法。由于時鐘分頻器的設計案例中，給學生介紹的知識相對較多，因此在這個部分所安排的課時量也隨之增加，課堂教學達到8個學時，實驗教學也達到8個學時，總共16個學時。在狀態機的設計案例中，將會給學生重點介紹EDA設計中的約束文件編寫和應用方法。這是傳統的EDA教學中所忽略的部分，然而在實際的EDA設計行業領域中，約束文件的編寫和應用是非常重要的而一個要求，也是從事EDA行業的設計人員所必須掌握的技能。在基于FPGA的數據buffer案例中，將會給學生介紹利用ISE中的IP核來快速高效的設計EDA產品的方法。最后還會花6個學時的時間來給學生系統性的介紹基于ISE的EDA設計的一些工具的使用技巧，主要包括對時序仿真的應用技巧和ChipScope的使用技巧。

由此可見，改革之后的現代EDA技術課程內容將更加貼近學生畢業后在工作崗位中的任職需求，所介紹的內容不再停留于一些簡單的基本概念和基本方法的闡述，而是進入到各種典型的設計案例，以具體的設計案例來帶動和促使學生理解一些基本概念和方法，同時又能夠讓學生在實際的應用案例中真正體會到E-DA技術的設計理念，以及在今后的工作崗位中如何應用EDA設計的方法和技巧。

三、改革后的教學組織形式

由于對現代EDA技術課程的教學內容進行了大幅度的改革和優化，因此對該課程的教學組織過程也應進行相應的調整和改進。主要體現在以下方面：

第一，對現代EDA技術教學過程的組織思想應予以改革，傳統的教學過程中，由于所介紹的內容都是一些基本概念和方法，主要集中在對概念和原理性內容的闡述，因此教學過程中把不同的知識內容劃上了解、理解、掌握等不同的標簽。然而在改革之后的教學內容中，更多的是體現對學生能力的培養，所學習的知識都是為了學生去理解和設計各種典型的E—DA設計案例，因此在教學內容組織上不再強調“了解”、“掌握”這樣的一些評價指標，而是以學生掌握電信的EDA設計案例為目標，所有學習的知識都是圍繞這一目標而開展。

第二，在改革之后的教學內容中，花費時間和精力最多的部分是對3個典型的EDA設計案例進行學習和實踐。為了能夠讓學生自始至終地跟上教學的進度，而且真正在課程實踐中對各個設計案例進行動手操作，深刻地理解和EDA設計中的各種方法和技巧，老師在教學過程中應對實驗的授課內容進行分層次設計，讓學生對這些復雜的EDA設計案例有一個平滑的理解過渡階段，使學生不會因為突然接觸到高深的EDA設計案例而影響學習的積極性。因此在教學過程中，老師需要將各個教學案例進行剖析和分解，提煉出不同層次的問題，由易到難逐步引導學生去研究和實現各個典型的EDA案例，而且在實現過程中，逐步去體會和探索所涉及的EDA開發技術。

第三，在教學組織過程中應該充分發揮學生的主觀能動性和創新能力。雖然在教學內容上選取了這3個有代表性的設計案例，但是EDA設計技術包含的面很廣，在今后的應用也是有千萬種變化，因此在教學過程中應該結合學生的一些興趣小組或者相關設計競賽來強化和引導學生的個性化發展，并提高一些學習主動性較強的學生去探索更加復雜和深入的EDA設計技術。將課程的教學不僅僅局限于課堂教學和實驗教學兩個方面，而是擴展到課外教學、校外培訓等多種方式和手段，提高學生學習現代EDA技術的綜合效果。

第四，加強授課老師的理論水平和工程實踐能力。從該課程的教學內容改革可以看出，教學內容更加貼近工程化和項目化，相關的教學老師必須能夠很好地駕馭這些教學內容，這就要求其自身具有較深的理論水平和較強的工程實踐能力，因此授課老師應積極地參與到一系列的EDA開發項目中去，提高理論和實踐能力，通過大量的科研活動將所掌握的科研技術和科研成果轉換為教學成果，最終使本文所設計的新型教學內容能夠得到很好地貫徹和實施。

總之，在現代EDA技術教學實施過程中如何緊跟當前嵌入式技術的發展形勢，對現代EDA技術的教學內容及課程的教學組織形式進行深入的研究和分析，是當前該課程教學改革過程中所要解決的首要問題。本文通過對現代EDA技術課程的教學內容以及課程的組織形式進行深入的研究和分析，提出了適合高職院校嵌入式專業應用和實踐的具體方案，能夠提高高職院校開展現代EDA技術的教學質量。

【參考文獻】

[1]田建艷，夏路易，電子技術系列課程教學體系的建設與實踐[I].太原理工大學學報(社會科學版)，2010(1).

[2]高振斌等]EDA技術與EDA教學嘗試[J].河北工業大學成人教育學院學報，1999(2).

[3]蔡志民等，淺談EDA技術及其課程教學[J].科技廣場，2007(11).

[4]王瀟賢，高職《EDA技術與數字系統設計》課程教學改革探索[J].黑龍江科技信息，2009(36) .

[5]邱軍興，郭東道EDA技術在電路設計中的地位和作用[J].西安文理學院學報(自然科學版)，2005(1).

[6]史源平，于京生EDA技術在綜合電子實驗教學中的應用[J].邢臺學院學報，2008(2) .

[7]李洪海EDA技術在數字電路課程實踐教學中作用的研究[J].科技信息，2009(14).

[8]劉雅舉等，提高電子類專業《EDA技術》課堂效率的教學研究與實踐[1].河北農業大學學報(農林教育版)，2009(2).

【基金項目】廣西新世紀教改工程2012年立項項目(2012JGB328)

【作者簡介】李可長(1963- )，男，廣西柳州人，柳州職業技術學院講師。

(責編 黎原)