“EDA技術”教學的改革探索

摘要：社會對EDA技術人才的需求日益擴大，要求人才具有很強的實踐能力。為滿足社會的需要，對現有的“EDA技術”教學模式進行了有益的改革實踐，將啟發式、討論式、案例式和項目驅動教學法引入實際教學，取得了良好的效果，極大地提高了學生的學習積極性，其理論與實踐結合的能力也得到了很大提高，更加符合社會的需要。

關鍵詞：EDA技術；項目驅動式；案例教學法

作者簡介：郭超（1978-），男，河南洛陽人，洛陽理工學院電氣工程與自動化系，講師；吳茜瓊（1981-），女，江西萍鄉人，洛陽理工學院電氣工程與自動化系，講師。（河南 洛陽 471023）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）33-0045-02

隨著電子技術的日新月異，利用EDA技術代替傳統的方法進行數字系統的設計已成為當前的熱點。各個高校也陸續引入了“EDA技術”課程。EDA技術，也稱電子設計自動化（Electronic Design Automation），是指以大規模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計工具的EDA技術，也稱為IES/ASIC（集成電子系統/專用集成芯片）自動設計技術。[1]EDA技術不僅成為科研工作和新產品的主力開發工具，而且廣泛應用于傳統機電設備的升級換代和技術改造。

一、“EDA技術”課程教學的現狀

目前，社會對EDA技術的人才需求日益提高，為此，全國各大中專院校適應時代潮流，在自動化和電子信息等專業都開設了“EDA技術”課程。但是，“EDA技術”課程不同于傳統的電子類專業課程，比如說“數字電子技術”或“模擬電子技術”等，它對實踐性的要求要比這些課程高很多。傳統的課程是以理論教學為主，實踐教學為輔，以教師為主，學生為輔的模式。如果以這種老的方式進行EDA技術的教學，培養出來的學生很難滿足社會的需要，因為用人單位需要的EDA技術人才是具有較高的實踐能力和創新能力，同時能快速融入實際工程開發的人才。這些問題在最初的EDA教學過程中都有體現，即學生學習該課程后，普遍是眼高手低，一遇到實際問題，不知所措。為改變此種狀況，在沈陽理工學院（以下簡稱“我校”）近些年的EDA教學中，逐步拋棄了傳統的教學模式，針對“EDA技術”課程的特點做了很多有益的實踐，并取得了不錯的效果，這在我校學生參加的歷屆電子競賽成績中也有體現。[2]

二、教學安排與教學內容的改革

“數字電子技術”是電子信息和自動化專業的一門專業基礎課，主要學習利用半導體器件設計電路板級的數字系統。而EDA技術是利用軟件（原理圖或硬件描述語言）在大規模可編程器件（PLD）上實現數字系統。可以說，一個是宏觀設計，一個是微觀設計。兩門課程之間有著極強的關聯性，如果數字電路基礎薄弱，其EDA技術在學習過程中必將遇到很大的困難。

為此，在教學安排上我們不宜把這兩門課的開課時間間隔太久，目前確定的方案是在“數字電子技術”開課后的第一個學期教授“EDA技術”。這樣學生不會因為時間的原因過多得遺忘數字電子技術的知識，在具有較強的數電知識的條件下進行EDA技術的學習，學習效果提升明顯。[3]

傳統的教學方法以書本為綱，書本中的內容以按部就班的方式對學生進行傳授。但是，學生的實際情況與教材的內容會有不相適應的情況。以我校自動化本科專業的EDA技術教學為例，在篩選教材時發現，所有的新版本科教材都把原理圖的設計方法舍去，原因是大多數作者認為原理圖的設計方法與傳統的電路設計方式較為接近，而與現代的設計方式還有一點差距。但是，“EDA技術”作為一門利用全新的方式進行現代電子系統設計的課程，其設計方法與利用數電知識進行電路設計的方法截然不同，如果直接教授新的方法，其跳躍幅度過大，學生接受起來會有困難。為了更好的從老的設計方法過渡到新的設計方法，其過渡方式尤為重要。為此，在實際教學中，應首先教授原理圖設計方式，在授課過程中通過對比、類比等方式將學生逐步引入全新的設計方式，讓學生的設計思維逐漸轉變，降低該課程的學習難度。

三、教學模式的改革

在傳統的EDA技術教學中，采用的方式是將EDA的設計方法以按部就班的方式傳授給學生，課程的核心內容即VHDL語言以流水賬的形式一字一句的進行講解。整個授課過程中教師在說，學生在聽，即教師主動而學生被動。從該方式的教學效果上看，教學效果不好，分析發現原因在于該方式在教學的過程中很容易忽視學生的感受，與學生的互動交流不及時，學生被動地聽課，其思緒很難投入到枯燥的VHDL語言教學中，整個教學過程學生沒有思考和分析的機會，可想而知，教學效果不會理想。

為改善此局面我們引入了新的教學思想，即授課時把學生的地位從被動變為主動，讓學生也積極參與到教學過程中來，同時引入案例教學法，通過實際的案例教學引導學生學習VHDL語言。以case語句為例，在授課時首先由教師對該語句的功能及語法進行簡單講述，然后讓學生們思考該如何實現該案例，此處案例為4路數據分配器。在利用該語句實現案例時，教師不是主動的將結果告訴學生，而是將設問式、啟發式和討論式教學引入其中。教師首先提問，學生回答，如果學生回答正確，繼續提出下一問題，如果不正確，讓學生討論答案，如果學生不能回答，則由教師啟發學生去發現答案，學生通過不停地思考和分析來掌握知識。通過該方式的教學，學生對該課程的興趣大增，本來枯燥的語言教學變得有聲有色，學生對編程的畏難心理迎刃而解。隨著實現案例的增多，學生也逐漸掌握了EDA的設計流程。

另外，在實際的教學過程中需采取多媒體與板書相結合的方式。對于需要直接教授的概念性知識及程序代碼、圖表等可以利用多媒體的方式，而與學生互動的過程則需要采用板書的形式，板書書寫的過程也就成了學生思考的過程，有效地利用了課堂時間。

四、實驗教學與理論教學相結合

以往的實驗課程多是在理論課程教授之后再單獨進行，但作為對實踐要求較強的“EDA技術”課程，如果能邊學理論邊操作，學習效果自然不言而喻。但由于我校條件所限，不能將所有的課程都安排在實驗室進行，因此，從中選取了較關鍵的章節安排在了實驗室教學，教師邊教授，學生邊實踐。以原理圖輸入法為例，教師首先講解具體原理圖的繪制，以及QUARTUSⅡ軟件的用法。緊接著由學生在自己的電腦上按照教師的講解繪制原理圖，接下來由教師分析信號并繪制波形圖進行仿真，學生隨后也進行同樣的工作。在此過程中，學生遇到的問題教師可以及時指導解決，教師也可以及時發現學生的學習情況，快速做出應變。通過這樣一個過程，學生在課堂上學習理論的同時就掌握了利用QUARTUSⅡ軟件進行原理圖設計的方法，增強了學生學習的信心。通過此方式教學，在后續的課堂教學中，學生的積極性和互動性明顯提高，教學效果明顯增強。

五、引入項目驅動式教學法

為了更進一步提高學生的實踐能力，使學生具備初步的工程設計經驗，了解工程設計的設計流程，引入了項目驅動式教學方法。

項目驅動式教學是從企業實際生產中提煉出實際的項目，再根據教學內容、教學大綱和教學目的進行篩選，把符合該課程內容的項目有機地融入到課程中去，圍繞項目組織和開展教學。此方法的指導思想是讓學生成為學習的主角，將一個相對獨立的項目交予學生，從信息的收集、方案的論證、設計和實施到最終的評價，都由學生負責。教師在該過程中僅起引導和管理的作用，不直接告訴學生問題的答案，而是給學生提供合理的建議，引導學生解決問題的思路和方法。通過一個完整項目的設計，學生從中學到了實際工程中的開發經驗，感受到了實際工程項目的開發流程，自己的理論知識得到了鞏固，分析問題和解決問題的能力得到了提高。更重要的是，學生體驗到了創新的艱辛、成功的樂趣，同時還極大地提高了自信心，具備了初步的工程設計經驗，全面提高了學生的綜合素質。[4]

為了保證項目驅動式教學的順利實施，項目的選擇至關重要。在該教學方法的具體實施過程中，通過不斷的總結、改進，最終從多個項目中篩選出了30個項目，保證學生在選題時能達到一人一題。同時，每個題目都制定了詳細的任務說明，并將難度層次化，由簡單到復雜，最終可根據學生完成的程度進行考核。

六、考核方式

課程結束后，對于學生成績的評定，放棄了傳統的單一的書面評定方式，而是采用平時成績+實驗成績+項目成績相結合的方式。平時成績包括考勤及作業，占20%；實驗成績占30%；項目成績占50%。其中項目成績的評定采用項目報告+答辯成績相結合的方式，在項目評定時由學生當場演示自己的設計成果并講解自己的設計，包括原理、方案、實現方法及項目設計過程中遇到的問題和解決方法等。教師根據情況對其提出問題要求學生作答，根據學生作答情況給出答辯成績。該考核方式的實施提高了學生對自身實踐能力的要求，并鍛煉了學生的報告書寫能力和講解答辯能力，這些能力對以后的學習和工作都有很重要的實用價值，提高了學生的綜合能力和學習主動性。

七、結論

“EDA技術”教學對實踐性要求較高，因此對教學安排、教學內容及教學模式進行了改革和創新。將啟發式、討論式、案例式和項目驅動教學法引入實際教學，有效調動了學生學習的積極性，大幅度增強了學生的實踐能力，使學生不僅具有了扎實的理論知識，而且通過實踐構建了自己的經驗和知識體系，其綜合能力將更加符合社會的需要。

參考文獻：

[1]廖超平.EDA技術與VHDL[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]張利，等.EDA技術課程教學模式改革探索[J].中國電力教育，2011，

（14）：80-81.

[3]張燕，等.EDA課程的教學現狀與對策[J].科教文匯，2012，（6）：64.

[4]龍海燕，等.項目導入法在EDA教學中的探索[J].成都航空職業學校學報，2011，（2）：29-31.

（責任編輯：孫晴）