電子信息工程專業實踐教學環節的改革與探索

　　隨著基于PLD的EDA技術的發展和應用領域的擴大，EDA技術在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等領域的重要性日益突出。在教學方面，高校電子信息工程專業的實踐教學中，幾乎所有理工科類高校都開設了EDA課程，主要是讓學生了解EDA的基本原理和基本概念，掌握描述系統邏輯的方法，可以從事簡單電子系統的設計，同時大大提高學生的實踐動手能力、創新能力和計算機應用能力，為今后工作打下基礎。具有代表性的是全國每兩年舉辦一次大學生電子設計競賽活動。目前技術市場與人才市場對EDA需求不斷提高，產品技術和市場效率對EDA教學提出更高的要求，傳統基于常規實驗箱的教學實驗模式已不能滿足當今市場的技術需求，EDA實驗教學改革成為亟待解決的問題。我對我院EDA實驗教學的教學方式與方法提出一些改革建議。
　　一、增加“三性”實驗中的“綜合性”實驗
　　“三性”，是指驗證性、設計性、綜合性。傳統的實驗教學內容多是驗證性實驗，教師給出設計要求，參考程序，學生先在QuartusⅡ軟件中編譯仿真，然后下載到開發板驗證效果。這只是為了驗證某一功能或結論。這種實驗教學方法存在很多的不足。在驗證性實驗中，學生都是按照實驗指導書規定的實驗內容、實驗方法和實驗步驟一步一步地做實驗。這種實驗可以使學生掌握基本的實驗方法，學會正確使用儀器和操作技能，它在學生實驗的初級階段是必要的。但是這種實驗不能使理論聯系實際，而且容易使學生產生依賴性，失去主動性，不利于學生創造性的發揮，嚴重制約了學生創新意識的培養，阻礙了學生主動探索的積極性。因此，EDA實驗教學中，應當盡量減少驗證性實驗內容，相應增加綜合性實驗。［１］
　　綜合性實驗是指綜合了多門課程內容、與實際生活密切相關的課題。在綜合性實驗中，教師參與比較少，實驗的主體是學生，教師給出實驗要求，學生自行查閱資料、確立實驗方案，進而進行實驗設計。該實驗不但能幫助學生加深理論知識的理解，而且能使學生提高獨立分析、解決問題的能力，培養創新意識和創新精神。
　　二、網絡實驗教學與實際動手相結合
　　傳統的實驗都是在實驗室里在老師的指導下完成的，使學生養成了依賴和懶惰的習性。本文提出一種改革方案：為改善教學效果，共享教學資源，開發一套網絡實驗系統，同學們可以在網絡上根據老師預先設置的實驗內容，也可以自行設計，在個人電腦上先將設計完成，然后提交實驗的設計文件和仿真文件。因為目前本科生的實驗只是一個驗證的過程，而僅驗證的話，用仿真軟件就可以完成。并且，傳統實驗中，一般學校的實驗設備基本上只有20臺件，而每個班基本上都在40人左右，這就必須分兩組，有時實驗箱壞了，人多設備少，根本不能保證我們要求的一人一組。因此，我們不如用購置實驗箱的錢多買一些電子元器件，提供開放式實驗室，要求每個同學親自動手做一到兩個簡單的電子產品并提交。這樣，既能節約由于行政班級多老師指導學生實驗要花費的大量時間，又能減少老師的工作量，節約教學資源，同時也能減輕學校的經濟負擔，更重要的是能鍛煉學生的動手能力。
　　運用網絡實驗教學，學生可以通過網絡下載課件、選做實驗，提交作業或設計文檔，還可直接與教師交流。因此，這種利用現代化教育手段，多角度、多方面、多層次的立體多元化教學可以很大程度地改善教學效果。
　　三、改革實驗室運行模式，加強研究性學習
　　傳統實驗課一般以班級為單位，針對某一實驗內容要求全班同學在指定的時間統一進行實驗。采用這種方式，一些動手能力不強、基礎較差的學生不能很好地在規定時間完成實驗任務，而下次實驗課又有新內容，這樣極不利于調動學生的積極性和對實驗的興趣，難以啟迪學生的創新思維和激發其研究探索的精神。為此，我們在實驗過程中原則上仍以班級為單位，為每個班級分配一段讓學生進行實驗或動手實踐，其他時間里學生仍然可以按自己的實際情況預約實驗時間。
　　除了正常的實驗課教學時間外，實驗室在晚上和周末對學生開放，允許學生利用各種時間進實驗室進行預習、補做實驗，學生完全獨立操作，達到隨到隨做的程度。通過這種方式，學習程度差的學生可以補做一些基礎實驗，進行基本訓練；學有余力的同學可做選修實驗或研究性實驗。［2］
　　研究性學習是指學生在教師指導下，根據自身特點，獨立自主地開展研究，從而培養創新精神和創造能力的一種學習方式。該方式注重激發學生主觀能動性，培養其獨立思考與解決問題的能力。隨著教學改革的不斷深入，以發展學生創新精神、實踐能力和科學素養的研究性學習正被越來越多的學校所接受。
　　傳統的實驗教學方式限制了學生動手實踐能力的培養和思維創新能力的發揮。研究性和開放性實驗教學方式十分注重學生的主體作用，突出學生個性的發揮，注重激發學生主動學習的積極性，強調學生動手能力和創新意識的培養。
　　四、第三方工具軟件與實驗教學相融合
　　隨著計算機軟件技術的快速發展，電路仿真軟件的種類和功能越來越強大，如Multisim、MATLAB、Modelsim等。在眾多的電路仿真軟件中NI公司推出的Multisim電子電路仿真軟件有豐富元件庫、元件品種齊全、具有強大的仿真分析能力，模擬仿真效果接近實際等優點。［3］
　　1.Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接對VHDL程序編譯波形仿真外，還可以進行VHDL電路模塊的設計仿真，可解決QuartusⅡ軟件只能實現波形仿真實驗效果不明顯的問題。
　　2.Multisim是模擬仿真軟件，有電腦即可，可以解決實踐設備缺乏的問題。Multisim有豐富的元件庫，特別是很多顯示元件比如交通燈模擬顯示元件等，可解決FPGA開發板局限性的問題，實驗內容更接近實用性。
　　3.利用Multisim軟件進行VHDL仿真不受時間、析問題，解決問題的能力。不能發揮學生的能動性，學習的積極性和時間能力得不到提高。
　　五、舉辦高水平的技術講座和設計競賽
　　為了更好地開發學生的潛力，更好地為全國大學生電子設計大賽做準備，舉辦一些高水平的技術講座和設計競賽是非常有必要的。同時，可以成立EDA興趣小組或協會，通過和一些公司合作，為學生進行EDA大賽設計的軟硬件設計與培訓，組織EDA協會成員參加行業知名專家的EDA技術講座。通過各種全校范圍內的活動激發全校大學生的學習興趣，并由此選拔更多優秀學生參加全國大學生電子設計大賽。
　　總之，在EDA實驗教學中，改革實驗室運行模式，加強研究性學習，增加綜合性實驗，融合第三方EDA工具軟件，能夠解決實驗設備缺乏的問題，并且不受地點和實踐設備限制，還能充分發揮學生的主觀能動性，使實驗成為一種積極主動探索的過程，并充分發揮電路設計的能力和自主創新能力，培養學生分析問題和解決問題的能力。
　　
　　參考文獻：
　　［1］譚雪霏，趙春波，陳鞏.EDA實驗教學改革的探索與實踐.計算機與信息技術，2010，（Z2）：72-73，76.
　　［2］饒云華，李德識，田茂等.基于研究性學習的EDA實驗教學方法探討.中國大學教學，2008，（6）：85-86.
　　［3］陳春蘭.EDA實驗教學改革探討.中國西部科技，2011，（26）：89-90.
　　
　　本文獲湖南城市學院2012年校級教改項目資助。