“EDA原理及應用”課程改革與精品課建設

鄭羽 王金海 李金桐 段曉杰 王慧泉 陳瑞娟 田磊

摘 ? ?要： 本文論述了“EDA原理及應用”課程應以學科建設為平臺，以增強實踐能力為重點，以培養創新能力為目標，建立具有專業特色的課程體系。主要從課程體系的改革、教學方法和手段的改進、實踐能力的培養等方面闡述該課程的改革與精品建設的必要性。實踐表明，課程改革與精品建設的效果顯著，對學生的實踐能力的培養與創新能力的提高起到了良好的推動作用。

關鍵詞： EDA ? ?精品課程 ? ?課程改革 ? ?人才培養

教育部在精品課程建設的文件中強調要切實加強教師隊伍建設，重視教學內容和課程體系的改革，注重實用先進的教學方法和手段，重視教材建設，理論教學和實踐教學并重，建立切實有效的激勵和評價機制，實現優質教學資源共享，提高學校教學質量和人才培養水平。

EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）技術是現代集成電路及電子整機系統設計中科技創新和產業發展的關鍵技術。當前集成電路技術已進入超深亞微米工藝和片上系統（SoC）階段，集成化、微型化和系統化的趨勢使得集成電路設計及以集成電路為核心的電子系統設計成為一個龐大的系統工程，離開EDA技術集成電路及電子系統設計將寸步難行。

EDA技術教學是培養高素質電子設計人才，尤其是IC設計人才的重要途徑。EDA技術的迅速發展，使我國高校電子技術的教學面臨嚴峻挑戰，它對教學思路、內容、方法和實驗手段等都提出了新的要求。近幾年，許多高校正在探索新的面向21世紀的教學方法，引進電子技術的新發展成果，開設EDA課程，改進EDA實驗手段，少數重點高校還獲得了教育部試點投資，建立起了EDA實驗室和重點教學基地。概括起來，國內高等院校開展的EDA教學內容主要是在電子、通信類等課程中借助一些EDA工具軟件進行演示或要求學生利用工具軟件達到設計或分析等要求。例如，在電路分析、數字電路和模擬電路等課程中使用EWB電路輔助設計和分析軟件、Matlab專用分析軟件和Pspice通用電路分析設計軟件等進行電路的交直流分析、頻率響應分析、容差分析及電路與電子線路分析設計;在通信電路、通信原理等專業課程，使用SystemView軟件進行通信系統動態仿真分析。

1.改革課程體系

在課程體系的改革中，我們以適應社會需求為出發點，修訂課程教學大綱，規劃和確立該課程的教學內容和培養目標，以培養具有實踐能力的創新型人才為宗旨，課程體系具有合理的知識結構。通過對學生就業單位和畢業生的調研，分析企業反饋的信息，可知企業期望學生提高實際動手能力和產品開發能力等，不斷調整教學內容，增加實踐課程比例，并注重課程內涵建設，做到與時俱進，提高學生的知識綜合應用能力和實踐動手能力，同時提高學生的工藝設計能力、學習的積極性和主動性，強化生產質量控制和新產品開發的創新能力[1]。

在總結教學經驗的基礎上，我們修訂了教學計劃，確立了“在夯實EDA課程的理論基礎上，注重實際動手能力和創新能力的培養”的教學思路和方法。在硬件上，不僅搭建了較高水平的實踐教學平臺：EDA原理的實驗平臺，主要完成驗證性實驗和綜合性實驗（EDA原理及應用實驗室），還建立了應用創新實踐平臺：完成設計性和開發性實驗（電子信息綜合實驗和綜合開放實驗室）。

在軟件上，制定了與實踐教學體系相適應的實驗教學大綱，編寫了實驗教材，開發了網上實驗教學系統。

為強化實驗效果，除傳統的實驗形式外，還要增加電路仿真實驗。利用計算機對EDA原理及應用中的接口過程進行模擬，這樣既直觀，又能在計算機上實現、顯示許多實際中不允許或無法實現的特殊情況，開拓了一條強化教學效果的新路子。

為提高學生對實踐教學環節的重視度，培養學生的創新能力和實驗能力，保證預期效果，將EDA原理及應用實驗教學部分分為上機模擬實踐、下載實踐、課程設計、畢業實習、畢業設計，各類競賽的開展也為學生實踐能力的培養提供了一個好的平臺;通過制度和措施保證實驗室全天對學生開放;開發網上實驗教學管理系統。

2.改進教學方法與手段

（1）多樣化教學方法及其實施目的、過程、效果及學生規模

EDA技術發展快，涉及面廣、實踐性強，對教師和學生的要求較高。掌握EDA技術，提高解決實際工程問題的能力需要一個不斷積累、不斷探索的過程。在EDA技術教學方法上，我們進行了革新，改變了過去以教師為中心、以課堂講授為主、以傳授知識為基本目的的傳統教學模式，而采用教師講授與學生實踐相結合，理論知識與現實工程問題相結合的靈活的教學方式，留給學生充分的思考和實踐時間，鼓勵學生勤于思考，善于把握問題實質，不斷提高解決實際問題的能力。

講課時突出重點、難點，注重知識點重組。既注重理論基礎，又強調實踐實用，既保持學術前沿性，又兼顧趣味性，師生互動。教學中重視培養學生運用知識、解決實際問題的能力，課程中引入大量EDA實際例題，充分調動學生的學習積極性。采用多樣化的教學方法，學生規模為300人/學期，多元化教學方法包括：

①交互討論式教學法：為調動學生獨立思考的積極性，理論課教學中教師或學生提出問題，師生之間、學生之間互動討論，調動學生的積極參與性;在設計與綜合實驗中，教師引導學生討論方案、方法等。

②目標驅動教學法：教師給出課外作業、實驗項目及目標，學生根據任務目標完成實驗的各個環節，如資料查找、實驗方案設計、儀器調試、實驗結果測量與處理等。這種方法使學生任務目標明確，充分發揮學生的自主性，有利于培養其獨立工作能力。

③研究式教學法：采用研究的觀點、研究的思路、研究的方法講授課程內容，設置研究性的作業和實驗項目。

④現場不講授只指導的方法：對于學生能夠獨立完成的實驗項目，指導教師不統一講授，只對學生提出的問題進行答疑指導。這種方法有利于學生自主學習，讓學生獨立思考，自主學習。

⑤開放式自主實踐教學法：開放實驗室，學生自主實驗，達到自主學習的目的。

⑥課外科技活動指導方法：分小組進行實踐活動，開展合作、研究性學習。

⑦學生參與教師科研項目方法：學生在學習過程中可參與教師的科研，教師指導其學習與研究。

⑧網絡輔導方法：學生可通過網站的方式訪問本課程的情況，通過鏈接EDA原理及應用課程，可以看到EDA課程組在該網站上所存放的各種資料，包含課程大綱、上課課件、網絡視頻、習題分析、難點分析等。

多樣化實驗教學方法主要體現為不同內容、不同對象、不同背景、不同項目情況下多種形式和多種方法的結合，其主要目的是以學生為中心，因材施教，因內容施教，充分調動學生的實踐創新積極性，達到提高教學質量、培養創新能力的目的。例如，在基礎實驗階段，主要采取現場授課與指導方法;在學生掌握了基本技術與方法之后，在設計性、綜合性、創新性實驗中采用只指導不講授或開放式自主實踐方法;在理論課和綜合實驗中采用互動討論的方法;安排課外作業或科技活動，則采用課外指導方法;目標驅動法則可應用于各環節之中。各種方法綜合運用的目的是，培養學生自主獲取知識的能力，讓學生充分發揮主觀能動性和創造性。多元化教學方法尊重學生的個性和創造性，極大地調動了學生的學習積極性，達到了良好的效果。

（2）教學手段——多媒體優化教學

教師和學生可利用網站上已有的EDA教學大綱、EDA課程課件、教師講課錄像等各種學習資源，學生可進行遠程學習與接受輔導;建有多媒體教室，實驗室配備投影、實時攝像投影等多媒體教學設備，理論和實驗教學均采用多媒體輔助教學，全面實現CAI課件與網絡課件的結合，計算機仿真實驗與實際實驗的結合，課堂教學與遠程網上輔助教學的結合，現場實時攝像投影與教師演示的結合。

根據教學的不同階段、不同內容和課內外情況，采用了上述多媒體優化實驗教學。例如，課前學生進行網上預習，課外可通過網絡進行同學間、師生間的交流與輔導;實驗課上講授基本內容時采用CAI課件，演示儀器使用時采用實時攝像投影，學生在實驗階段采用計算機和網絡輔助，遇到困難，除向教師詢問外，還可自主到網上資源庫查詢。多種媒體優化使用，達到最佳效果。

3.加強實踐（驗）課教學

為了使EDA原理及應用的實踐教學體系能適應新的要求，從有利于培養學生自覺應用理論知識指導實踐，強化基本技能訓練，為培養高素質人才打下良好的基礎角度考慮，課程組經過教學內容和教學體系研究和實踐，結合理論課模塊化教學模式及專業素質教育要求，執行以下實驗課程的改革方案，將整個實驗分為課內實驗和課程設計“兩個階段”。

第一階段：課內實驗

在整個課程的教授過程中，結合授課內容的具體安排和需要，單獨設置了對應的實驗課程。EDA原理及應用上機10學時，實驗10學時，與理論教學同步進行，包括驗證性實驗與綜合設計型實驗。在實驗中要求學生獨立完成所有實驗項目，培養學生的基本實驗技能;加深對EDA原理理論的理解;學會使用實驗儀器;掌握常用EDA程序的設計和分析。

第二階段：課程設計

為了培養學生熟練使用現代化設計工具的能力，增強學生的工程實踐能力，把培養創新意識和創新能力放在核心位置，EDA原理及應用課程在課內實驗之外，增設課程設計環節。

課程由教師輔導、學生課外自學、設計制作、論文寫作，答辯等環節組成。通過程序設計、程序仿真及程序下載的設計過程，使學生能夠充分理解理論教學的內容，并通過實踐教學熟悉電子線路設計和開發的相關工具，為學生今后的科研工作打下堅實的理論及實踐基礎。

根據“EDA原理及應用”課程建設的需要，設計出一套可以用于課程開發使用的實驗板，并便于學生進行二次開發，可以強化授課效果，同時提高學生的實踐動手能力，培養學生動手能力和分析問題的能力，進行創造性的學習，培養學生的創造精神，并給學生提供進行創造的環境[2]。實驗儀器如下圖所示：

結語

通過實施“EDA原理及應用”課程改革，使該課程在我院專業建設中發揮了作用。教學中重視培養學生運用知識、解決實際問題的能力，課程中引入大量EDA實際例題，充分調動學生的學習積極性。近年來，學生在全國電子設計大賽、全國“達盛杯”創新電子設計競賽中取得了國家級和市級的優異成績。

參考文獻：

[1]卞國華.當代教育教學研究與實踐[M].長春：吉林文史出版社，2006：38-42.

[2]王仲民.高校培養學生工程實踐能力的途徑[J].理工高教研究，2008，（2）：121-122.