多種教學方法在獨立學院“EDA技術”課程中的應用

萬軍?屈霞?韓學超

摘要：“EDA技術”是普通高校電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)課。結合課程的特點和獨立學院學生的實際，闡述了多種教學方法在課程中的綜合應用策略：理論講授時采用案例式教學、實踐環(huán)節(jié)采用項目式教學和案例式教學與項目式教學過程中嵌入啟發(fā)式教學。通過近幾年的實踐表明，多種教學方法在課程教學中的合理應用，提高了教學效果，培養(yǎng)了學生的綜合能力，適合于應用型人才培養(yǎng)目標下的“EDA技術”課程的教學。

關鍵詞：EDA技術；案例式教學；項目式教學；啟發(fā)式教學

作者簡介：萬軍（1978-），男，江西南昌人，常州大學城市軌道交通學院，常州大學懷德學院，講師；屈霞（1968-），女，甘肅張掖人，常州大學城市軌道交通學院，副教授。（江蘇 常州 213164）

基金項目：本文系2013年常州大學懷德學院教育教學研究課題（課題編號：2013HDJY10）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0109-02

隨著電子設計自動化（EDA）技術的不斷進步，極大地促進了電子系統(tǒng)、集成電路設計水平的提高，有力地推動了集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的形成與發(fā)展，引起了政府、產(chǎn)業(yè)界和教育界的高度重視。從20世紀90年代初開始，國內(nèi)外許多高校都開展了EDA技術的研究與教學，讓電子類以及工科類的學生學習和掌握EDA技術及其工具，有利于增加新技術的競爭力。

“EDA技術”課程的教學內(nèi)容非常豐富，包括大規(guī)模可編程器件基礎知識、硬件描述語言（HDL）程序設計、EDA軟件工具等知識模塊，既涵蓋硬件，又強調(diào)軟件。本課程不僅需要學生扎實掌握理論基礎（數(shù)字電路基礎和PLD原理），還要在此基礎上具有實際開發(fā)應用能力（集成開發(fā)環(huán)境的使用和HDL源程序的編寫）。[1]獨立學院的目標主要是培養(yǎng)應用型人才，但獨立學院的學生基礎比較薄弱，學習主觀性不強。傳統(tǒng)的以課本內(nèi)容為主進行講解的課堂灌輸式的教學方法，不能有效提高學生的學習興趣，教學效果欠佳。

本文針對獨立學院學生的特點，以提高教學效果和培養(yǎng)學生EDA實際應用能力為目標，探討了案例式、項目式和啟發(fā)式等多種教學方法在“EDA技術”課程中的綜合應用問題。

一、案例式教學實踐

案例式教學是20世紀20年代美國哈佛商學院所倡導的一種教學法，其通過選取合適、經(jīng)典的應用案例作為教學內(nèi)容，讓學生在應用案例中學習各種知識以及分析問題和解決問題的方法。通過案例式教學最終不僅僅給學生傳授了相關的專業(yè)知識，同時也培養(yǎng)了學生對一些工程化問題的思路和想法。[2]

“EDA技術”課程的內(nèi)容非常廣泛，如果簡單按教材章節(jié)組織教學，難以保證教師在有限的課時內(nèi)完成教學任務，學生學習效果也不夠理想。采取以應用為導向，案例項目教學，降低教學內(nèi)容的抽象性，突出知識的實用性。案例式教學貫穿于理論講授的整個過程中。

案例式教學效果如何關鍵在于案例的選擇。所選取的教學案例既要根據(jù)教學要求覆蓋課程知識點，還應考慮學生的知識基礎，具有較好的可操作性，即在有限的教學時間內(nèi)被學生所接受。例如，硬件描述語言VHDL是課程的主要內(nèi)容，傳統(tǒng)的講授大多數(shù)按照教材組織順序，先語法格式再簡單實例的方法，逐條孤立地講解每種VHDL語句都會顯得比較枯燥。案例的實施使得VHDL語句語法內(nèi)容得以具體化和綜合化，再結合波形圖等直觀的運行結果，將使學生能有效地掌握VHDL語言的核心內(nèi)容，并能實際應用。

二、項目式教學實踐

項目式教學通過組織學生參加特定項目的設計與開發(fā)，樹立工程觀，培養(yǎng)學生的學習主動性，提高學生應用理論知識解決實際問題的能力。項目式教學一般安排在實踐環(huán)節(jié)，且由于課程學時的限制，需要學生在課后完成。

1.項目的選題

項目的選題是項目式教學重要的內(nèi)容，選題的好壞直接影響到教學的效果。項目要包含盡可能多的課程知識點，難易程度要根據(jù)學生的實際水平來確定，且盡可能地結合工業(yè)生產(chǎn)實際。各類競賽項目、創(chuàng)新項目和教師的科研課題都是項目較好的來源。例如在筆者的科研課題“新型匝間耐壓測試儀設計”中，包含了基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集的相關內(nèi)容，對此內(nèi)容進行提煉，形成了一個包括AD轉換模塊、SRAM讀寫模塊等內(nèi)容在內(nèi)的教學項目。

2.項目的實施和考核

確定好合適的項目之后，需要有效地組織學生來具體實施。項目的下達時間可根據(jù)教學計劃來確定，下達過早會由于學生缺乏基礎知識而難以展開工作，過晚則學生完成的時間比較緊張，一般可安排在課程學習進行到1/2時。項目下達的同時，教師要制訂詳細的任務要求，講解項目實施的總體方案，并給出參考的設計步驟以及相關資料，以確保學生對項目有清晰的認識，并能夠盡快開展工作。

課程結束前，使用少量的學時對實施的每個項目完成情況進行集中的驗收。在驗收過程中，教師既要根據(jù)項目的任務要求和完成程度對比進行考核，相應的考核分數(shù)列入課程總成績內(nèi)，[3]更重要的還在于指出學生項目完成中存在的問題和可深化的內(nèi)容。

以“微波爐控制系統(tǒng)”為例，項目具體實施過程包括：

（1）制訂項目要求。基于可編程邏輯器件EPF10K10LC84，使用VHDL語言，設計一個微波爐的控制電路，實現(xiàn)微波爐的測試、烹調(diào)時間設置和顯示、烹調(diào)計時、烹調(diào)模式設定、烹調(diào)結束提示和系統(tǒng)測試等功能。

（2）講解總體方案。根據(jù)該項目的功能設計要求，系統(tǒng)總體包含三個模塊：狀態(tài)控制模塊、數(shù)據(jù)裝入模塊和計時器電路；狀態(tài)控制模塊負責工作狀態(tài)轉換；數(shù)據(jù)裝入模塊根據(jù)控制信號選擇定時時間、測試數(shù)據(jù)和完成信號的裝入。[4]計時器模塊負責烹調(diào)過程中時間計時和數(shù)據(jù)的數(shù)碼顯示，且向狀態(tài)控制模塊提供烹調(diào)狀態(tài)信號。

（3）項目驗收和考核。在學期末，集中組織學生進行項目答辯。每組學生在完成項目后，還需提交項目報告，內(nèi)容包括：電路設計原理圖、軟件設計流程圖、系統(tǒng)運行結果分析及程序代碼。根據(jù)學生選擇項目的難易程度、完成項目的正確性、創(chuàng)新性以及項目報告質量等，對學生的成績給出綜合評定。

（4）項目深化。學生在完成本項目要求的基礎上，可進行以下拓展和改進：增加存儲功能，對設定的烹調(diào)模式進行保存；數(shù)據(jù)顯示可使用液晶代替數(shù)碼管。

三、啟發(fā)式教學實踐

啟發(fā)式教學指教師在教學過程中根據(jù)教學任務，采用多種方式，激發(fā)學生學習主動性和獨立思考問題的能力，并促使學生能夠將知識的應用“舉一反三”。

啟發(fā)式教學法不像傳統(tǒng)的教學法那樣灌輸式教學，它采用設疑來啟迪學生的思維。[5]教學過程中，如何設計啟發(fā)性問題，何時提問沒有固定的模式，一般需緊扣教學的重點和難點內(nèi)容，且啟發(fā)性的內(nèi)容與講授的內(nèi)容需較好地銜接。啟發(fā)式教學往往配合案例式教學、項目式教學使用，從而更好地發(fā)揮各自的特點，使教學收到最佳效果。

例如：在講授VHDL順序語句內(nèi)容時，首先對賦值語句、IF語句和case語句等的功能及語法進行簡單講述，然后引出了多路選擇器的案例，并講解了使用IF語句實現(xiàn)的二選一多路選擇器的方法。隨之針對本案例，筆者提出了如下問題：

問題一：四選一多路選擇器與二選一多路選擇器有哪些區(qū)別？如何使用IF語句實現(xiàn)四選一多路選擇器？此問題學生稍加思考后，在二選一多路選擇器實現(xiàn)代碼的基礎上使用IF…THEN…ELSEIF…ELSE語句來描述即可給出正確的解答。

問題二：如何用其他轉向控制語句來實現(xiàn)四選一多路選擇器？該問題引導學生使用case語句來設計，并幫助學生分析IF語句和case語句的區(qū)別。

問題三：如何實現(xiàn)雙四選一的數(shù)據(jù)選擇器以及八選一多路選擇器？學生們在熟練解答問題一、二后，很容易舉一反三設計出正確的代碼。

四、結束語

近幾年，多種教學方法相結合的教學模式在常州大學懷德學院信息與電子工程系電類專業(yè)“EDA技術”課程中進行了實踐，每年有近120名學生選修該課程。學生普遍反映多種教學方法的綜合應用促使“EDA技術”課程的學習從枯燥變?yōu)樯鷦樱瑥谋粍幼優(yōu)橹鲃樱瑢DA技術的掌握和應用程度有較大的提高，且對后續(xù)設計開發(fā)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有很大的促進作用。部分學生課程結束后，還能主動聯(lián)系教師參與相關科研項目，在參加電子競賽和畢業(yè)設計時，許多學生愿意選擇EDA技術相關的課題。多種教學方法相結合的教學模式對于獨立學院開設的其他具有知識點多、實踐性強特點的課程都有重要的應用價值。

參考文獻：

[1]侯靜，李斐.EDA技術課程教學方法改革的初步探索[J].信息通信，2012，（4）：121-122.

[2]謝翠蘭.案例式教學在高職嵌入式系統(tǒng)教學的應用[J].廣西教育，2012，（10）：45-46，141.

[3]李妍.項目化教學在嵌入式系統(tǒng)實踐課程中的探索[J].實驗室科學，2012，15（5）：27-29.

[4]高有堂.EDA技術與創(chuàng)新實踐[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[5]馬健.啟發(fā)式教學法在課堂教學中的應用[J].中國電子教育，

2008，（3）：68-71.

（責任編輯：王意琴）