EDA技術(shù)課程雙語教學(xué)方法的研究與實踐

[摘 要]文章就EDA技術(shù)雙語教學(xué)課程的各主要教學(xué)環(huán)節(jié)進行了研究和總結(jié)，其中包括教材選用、教學(xué)內(nèi)容取舍、教學(xué)進度安排、授課方式和實驗教學(xué)等各個方面，在確立了各教學(xué)環(huán)節(jié)所遵循基本原則的基礎(chǔ)上，提出了一套完整的教學(xué)解決方案，該方案是多年來教學(xué)經(jīng)驗的總結(jié)，不僅對EDA技術(shù)課程教學(xué)具有一定地指導(dǎo)作用，而且對其他專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量提高具有很好的借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]EDA 雙語教學(xué) 教學(xué)方法 分層教學(xué)

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）10-0075-03

近年來，隨著EDA（電子設(shè)計自動化）技術(shù)的不斷發(fā)展，其主要應(yīng)用也從以往簡單的數(shù)字邏輯設(shè)計擴展到了控制及數(shù)字信號處理等諸多方面，其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴展，已經(jīng)成為了電子類專業(yè)一門很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。河北科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院早在2002年就在本科教學(xué)階段開設(shè)了EDA技術(shù)課程，可謂走在了省內(nèi)各高校的前面，多年來相關(guān)授課教師在該課程教學(xué)和建設(shè)方面積累了大量經(jīng)驗。2007年教育部頒發(fā)了《關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，文件中提到鼓勵開展雙語教學(xué)，提高大學(xué)生的專業(yè)外語水平和外語應(yīng)用能力。為了更好地掌握國際上先進的EDA技術(shù)，并提高學(xué)生專業(yè)英語能力，我院將EDA課程定位為雙語教學(xué)課程。面對新的教學(xué)模式，如何在保證這樣一門重要專業(yè)課程教學(xué)效果的基礎(chǔ)上，加入雙語教學(xué)因素，并提高學(xué)生專業(yè)外語能力，就成為擺在相關(guān)授課教師面前的一大難題。經(jīng)過認真分析和研究，結(jié)合多年的教學(xué)實踐，我們從教材的選用、教學(xué)內(nèi)容的取舍、教學(xué)進度的安排、授課方式的選擇及實驗教學(xué)的開展等多方面提出了一套完整的解決方案。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐表明，采用以上教學(xué)方法取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生不僅掌握了必要的專業(yè)知識，而且提高了自主學(xué)習(xí)能力，即使面對大量的英文技術(shù)文獻，也能從容應(yīng)對。另一方面，授課教師在授課過程中也從專業(yè)和英語方面都有所提高。

一、教材選用課本為主、資料相輔

作為一門雙語專業(yè)課程，教材選定是很重要的一個環(huán)節(jié)。這方面我們首先考慮的是本科階段學(xué)生英語水平參差不齊，如何能讓英語基礎(chǔ)好的學(xué)生有進一步提高，并且對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生，能夠克服英語障礙學(xué)到必要的專業(yè)知識。為了達到這樣的效果，我們采取了課本為主、資料相輔的模式。即選擇較為通俗易懂的課本，這樣一些英語基礎(chǔ)較差的同學(xué)，通過認真閱讀課本能夠?qū)W到必要的EDA專業(yè)知識。另外，得益于EDA技術(shù)相關(guān)的英文資料很多，包括大量的芯片手冊、軟件使用手冊以及很多優(yōu)秀的應(yīng)用筆記。我們在授課過程中適時、適量地把這些英文資料以課下閱讀作業(yè)的形式發(fā)放給學(xué)生，以進一步提高英語基礎(chǔ)較好的學(xué)生閱讀專業(yè)文獻的能力。

具體到課本的選擇，目前，EDA技術(shù)課程的中文教材很多，但英文原版教材相對較少，選擇面較小。我們比較了市面上所有的EDA外文教材，發(fā)現(xiàn)大部分英文教材都是國外教材或技術(shù)書籍的影印版，一般內(nèi)容都很繁雜且內(nèi)容較陳舊，不太適合本科階段雙語教學(xué)。經(jīng)過大量比對和研究，我們最終選用了一本帶中文注釋的雙語課本作為教材，用以保證大部分同學(xué)都能看懂并掌握課本中的基礎(chǔ)知識。

二、教學(xué)內(nèi)容去繁就簡、貼近實踐

EDA技術(shù)是一門新興技術(shù)，涵蓋范圍較廣，只要是通過計算機軟件來進行電子系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)技術(shù)，都可以歸入EDA的范疇，這么多內(nèi)容不可能也沒有必要在一門課中都講到，那樣做勢必導(dǎo)致很多知識點不能講透，最終落得“雨過地皮濕”的后果。要解決這個問題，就要進行教學(xué)內(nèi)容的取舍，適當選取必要、關(guān)鍵的內(nèi)容作為重點，講深、講透，讓學(xué)生達到熟練應(yīng)用的程度。這方面我們根據(jù)多年來應(yīng)用EDA技術(shù)的經(jīng)驗，確定了去繁就簡、貼近實踐的取舍原則。

具體到本門課，我們選擇了EDA概述、可編程邏輯器件結(jié)構(gòu)原理、VHDL（超高速集成電路硬件描述語言）、軟件開發(fā)工具、電子系統(tǒng)設(shè)計實踐等幾個方面作為授課的主要內(nèi)容。其中EDA概述部分主要講授EDA的基本概念、發(fā)展歷程及應(yīng)用領(lǐng)域等內(nèi)容，使學(xué)生在剛剛接觸本門課程時，先有一個感性認識，并明確認識到本課程在整個課程體系中的位置和意義，并調(diào)動學(xué)生對本門課的學(xué)習(xí)興趣。可編程邏輯器件結(jié)構(gòu)原理主要講授目前常見的FPGA和CPLD器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和可編程原理，使學(xué)生掌握硬件平臺的工作原理，從而明確EDA技術(shù)的硬件基礎(chǔ)。VHDL語言部分主要對目前流行的VHDL進行系統(tǒng)深入地講解，該部分大量摒棄了目前尚不能綜合的語句、語法，只選取了實際應(yīng)用中最常用到的若干條語句，進行細致深入的講解和練習(xí)，力爭使學(xué)生達到熟練應(yīng)用的目的。這樣不僅教學(xué)內(nèi)容上做到了去繁就簡，而且學(xué)生學(xué)起來方向也更明確，非常實用。軟件開發(fā)工具部分，我們將目前常用的幾種EDA開發(fā)工具進行了介紹，并就實驗和實踐中用到的MAX+plusII和QuartusII兩款軟件進行了詳細地講解和演示。電子系統(tǒng)設(shè)計實踐部分，授課老師將一些EDA技術(shù)方面的科研課題引進來，給學(xué)生進行較為詳盡地介紹。不僅可以擴展學(xué)生的知識面，還進一步提高了學(xué)生綜合系統(tǒng)設(shè)計能力，并使學(xué)生進一步明確了該課程在實際應(yīng)用中的地位。在本次授課過程中具體講解了“人民幣新舊檢測系統(tǒng)設(shè)計”和“任意波形信號發(fā)生器設(shè)計”兩個電子系統(tǒng)設(shè)計。

三、教學(xué)進度安排——分層教學(xué)、深入淺出

教學(xué)進度安排是如何教好一門課，讓學(xué)生順利入門的關(guān)鍵。進度過快或過慢都不利于提高教學(xué)效果，嚴重時還會影響學(xué)生對專業(yè)知識的消化吸收。根據(jù)多年專業(yè)課程的教學(xué)經(jīng)驗，我們堅持分層教學(xué)、深入淺出的進度安排原則。

具體來講，將整個教學(xué)過程分成了五個層次進行，第一個教學(xué)層次力爭讓學(xué)生盡快入門、上手并安排簡單、有趣的實驗相配合，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)本門課的興趣和熱情。學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動起來后，馬上進入第二層次，在本層次會安排較難理解的若干個知識點進行重點講解和練習(xí)，然后配以相應(yīng)的實驗。這個階段學(xué)生學(xué)習(xí)興趣正濃，更容易把這些知識點吃透。當學(xué)生感到本門課有一定難度時，教學(xué)又進入了第三個層次，在本層次將安排VHDL語法、語句系統(tǒng)講解和練習(xí)，并配以實驗。這個層次的教學(xué)知識點較全面、系統(tǒng)，但總體難度不大，使學(xué)生對EDA技術(shù)有一個較為全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和理解。接著就是第四個層次，本階段是EDA技術(shù)的擴展部分，把若干個相對獨立且對于應(yīng)用EDA技術(shù)解決實際問題比較重要的知識點，以教學(xué)專題的形式進行全面介紹。在本階段同樣會安排相應(yīng)的實驗相配合，以鞏固學(xué)生對知識點的掌握。最后是第五個層次，在本層次教學(xué)中將授課老師近年來利用EDA技術(shù)設(shè)計的實際電子系統(tǒng)進行介紹和演示。提高學(xué)生綜合系統(tǒng)設(shè)計能力，使學(xué)生將課堂上學(xué)到的EDA技術(shù)應(yīng)用于實踐。

根據(jù)以上進度安排原則，我們的EDA課程安排如下：

第一層次，EDA概述、VHDL語言及開發(fā)工具的簡介。該階段為入門層次，力爭使學(xué)生快速入門、上手，并自行編制小程序，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，最后安排實驗一（三人表決器實驗）。

第二層次，EDA技術(shù)進階部分。該階段主要介紹其描述方式，主要的順序并行描述語句及時序電路描述方法。著重并行處理思想和信號與變量的區(qū)別。通過講解、練習(xí)等方式使學(xué)生對本階段的知識點吃透。最后安排實驗二（BCD碼加法器實驗），以加深理解。

第三層次，EDA技術(shù)深入部分。該階段系統(tǒng)講解VHDL語言的規(guī)范、語法、語句等內(nèi)容。知識點全面、系統(tǒng)，但難度不大，最后安排實驗三（4位數(shù)碼管動態(tài)掃描實驗），以達到熟練應(yīng)用本階段知識點的教學(xué)目的。

第四層次，EDA技術(shù)拓展部分。該階段對狀態(tài)機設(shè)計方法、宏模塊使用方法、設(shè)計優(yōu)化等拓展知識點進行專題式的講解和演示。最后安排實驗四（數(shù)字秒表實驗）。

第五層次，系統(tǒng)設(shè)計實踐部分。該階段對幾個電子系統(tǒng)進行全面講解或演示，以提高學(xué)生實際應(yīng)用能力。

四、授課方式注重能力、多法結(jié)合

授課方式是關(guān)系到學(xué)生能否掌握課堂教學(xué)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)，合理充分利用好各種教學(xué)手段，是更好地開展課堂教學(xué)的重要保障。對于本門專業(yè)應(yīng)用課程，非常貼近實踐，單純地采用課堂講授模式必然不能收到良好的教學(xué)效果。因此，根據(jù)各個教學(xué)層次教學(xué)內(nèi)容的不同，我們采用了注重能力、多法結(jié)合的授課方式。

具體采用了多媒體、板書、課堂練習(xí)、課堂演示等多種教學(xué)方式。對于大篇幅知識點的講解，采用多媒體課件形式，以增加課堂教學(xué)知識容量，加快教學(xué)進度。另外，由于雙語課程的緣故，我們盡量將課件做成雙語對照的形式，以照顧學(xué)生參差不齊的英語水平。對于某些重點例題講解，我們采用板書的形式，盡量使學(xué)生跟上老師的解題思路或編程思路，帶著學(xué)生一起在黑板上完成一個程序的編寫或?qū)嶋H問題的解決，這也是一種很好的啟發(fā)式教學(xué)。對于一些較簡單的題目，采用了課堂練習(xí)的方式，讓學(xué)生在老師引導(dǎo)和提示下當堂完成，切實提高了學(xué)生編程能力。對于軟件使用方法和大型系統(tǒng)介紹部分采用了課堂演示的方式，更能使學(xué)生加深印象，快速掌握。

五、實驗教學(xué)自主創(chuàng)新、適當引導(dǎo)

對于一門應(yīng)用性很強的專業(yè)課程來說，實驗是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更肩負著加深對課堂知識的理解并將理論知識應(yīng)用于實踐的重要任務(wù)。在本門課的實驗環(huán)節(jié)，我們共安排了8學(xué)時實驗，分四個實驗完成。 為了能夠更好地達到實驗?zāi)康模〉昧己脤嶒炐Ч蠋焸兇_立了自主創(chuàng)新、適當引導(dǎo)的實驗教學(xué)原則。

具體來講，每次實驗前老師都會將實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)進行詳細介紹，并作適當提示，但絕不能直接把實驗源程序給學(xué)生，而是讓學(xué)生利用課下時間自己動手編制實驗程序，這樣就避免了對學(xué)生編程思路的束縛，可以使學(xué)生自主創(chuàng)新、按照自己的思路完成設(shè)計任務(wù)。當然，實驗任務(wù)的安排要根據(jù)教學(xué)進度合理設(shè)置，否則，學(xué)生下了很大工夫也看不到實驗結(jié)果，反而會適得其反。就此根據(jù)教學(xué)進度安排的分層教學(xué)模式，我們將四個實驗安排在第一、二、三、四層教學(xué)階段末期，這樣既能完成實驗環(huán)節(jié)，又對教學(xué)內(nèi)容進行了有效的鞏固、補充。

另外，我們安排的四次實驗并不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)的。其中實驗四是實驗二和實驗三的綜合應(yīng)用。也就是說學(xué)生可以應(yīng)用實驗二和實驗三的結(jié)果，進一步來完成實驗四的設(shè)計任務(wù)。這樣做也更能體現(xiàn)EDA技術(shù)模塊化設(shè)計思想。

經(jīng)過幾年的EDA技術(shù)雙語教學(xué)實踐，教學(xué)團隊就教材選用、教學(xué)內(nèi)容取舍、教學(xué)進度安排、授課方式和實驗教學(xué)等方面進行了研究和總結(jié)，并確立了各教學(xué)環(huán)節(jié)的基本教學(xué)思想和教學(xué)方法。在實際教學(xué)過程中不僅學(xué)生學(xué)到了專業(yè)知識、提高了英語水平，授課老師在授課過程中也提高了教學(xué)興趣和教學(xué)水平，取得較好的教學(xué)效果。該套教學(xué)解決方案，不僅適應(yīng)于EDA技術(shù)雙語教學(xué)課程，同時對其他專業(yè)課程的開展也具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

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[責(zé)任編輯：碧 瑤]