基于“階梯式”項目導入法的“EDA應用技術”課程探討

譚露雯 衛靜婷 黎斌

摘 要 本文針對當前“EDA應用技術”傳統的教學模式所存在的弊端，提出了基于“階梯式”項目導入法的教學思路，由淺入深，由單一到綜合，循序遞進地實現整體的教學效果，提高學生的綜合能力。

關鍵詞 EDA 項目導入法 課程改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.11.059

Abstract Aiming at the shortcomings of the current "EDA application technology" traditional teaching mode， the article has put forward a new teaching ideas based on the stepped project introduction method， from easy to difficult， from single to comprehensive， achieved the whole teaching effectiveness step by step， and improved students' comprehensive ability.

Keywords EDA（Electronic Design Automation）； project introduction method； course reform

0 引言

近年來，電子產品的集成化程度在不斷提高，大規模集成電路的設計已經成為當前社會一個重要的技術領域。而EDA（電子設計自動化）技術是現代集成電路發展的關鍵技術，也是電子技術的前沿與發展的主要方向。①隨著EDA 技術的迅速發展，市場面向此類型的專業人才需求在逐漸增大，因此，眾多高職院校開設了“EDA應用技術”這門課程作為電子信息大類學生的專業技術課程。面對技術變革和市場需求，如何結合高職院校學生的實際情況，培養適合EDA技術就業崗位的技能型專門人才，成為迫切需要解決的問題。

1 課程教學現狀分析

高職院校的學生的特點是：相較于本科院校的學生來說，高職院校的學生基礎更為薄弱，學習的主動性也相對欠缺，動手實踐的興趣雖然較高但容易受到挫敗，對于枯燥的內容，容易分散精神，出現聽不懂、跟不上，進而厭學的情況。

而目前傳統的EDA教學方法，普遍存在“重理論，輕實踐；重概念，輕應用；重考試，輕能力”的情況。課堂教學模式中，只注重“紙上談兵”式的傳授，側重硬件編程語言的相關語法規則和程序構成的講解，理論性、抽象性很強，而對于實際應用則講述較少，對具體問題的語言代碼設計和分析等一些實際能力的培養環節相對較薄弱，創新精神和實踐能力的培養問題則更加缺乏。學生在整個學習中很被動，而且在學習過程中不能激勵學生積極思考，導致學生在實際應用時不能很好地將理論運用于實踐中。并且考試多數采用筆試的方式進行考核，僅以單純記憶語言代碼為主，實用性不強。

教材方面，很多院校包括本科類學校，大都是以VHDL為主來選擇教材，但由于VHDL語言的結構相對復雜，掌握起來更有難度，所以多數是學術研究人員才使用VHDL語言來進行編程設計，而目前國內多數企業則采用的是Verilog HDL。針對本課程所編寫的教材，因為需要講解語言規則，代碼語句等，所以大部分是按語法順序進行編寫，這樣的內容詳細但是枯燥乏味，且有些無法和實際設計聯系在一起，生澀難懂，即使教師在授課時激情洋溢，也無法帶動學生學習的積極性。

傳統的實驗課內容主要是針對課本內容所出的一些驗證性實驗，對于設計性的實驗是比較少的，有些甚至可以直接套用課本內容，將幾個部分內容結合在一起即可完成，但是對于為什么會出來這個結果很多學生是懵懂不知。并且，學生的學習能力和動手能力有強弱，則完成實驗也有先后順序，致使一些學生往往完成老師所分配的任務后，則無所事事，而一些基礎較差的學生眼見落后，無心再思考，實訓效果大打折扣。

針對這些問題，本文提出“階梯式”項目導入法的教學新思路，逐層遞進，對課程改革進行探討。

2 “階梯式”項目導入法的教學思路

作為教學的主體，學生不應該是知識的被動接受者，而應該是知識的主動建構者。②而作為高職院校的學生，學生對技能的要求更高，需要“學以致用”，因此激發學生興趣，能幫助學生形成持久的學習動機是關鍵。本著“以就業為導向，以能力為本位”的精神，采用“教、學、做三合一”的教學思想，運用項目導入法，以應用為目的、以必需、夠用為原則，將原本的章、節之間界限打破，重整課程模塊，將課堂理論教學與實驗室的實踐教學緊密結合。

教學設計的重要內容是利用“項目”、“實例”、“問題”等手段來激發學生的興趣。以項目導入法的方式為展開，選擇的項目要以教學內容為依據，既在鞏固舊有知識基礎上，又可以促使學生使用新知識、技能解決實際問題。摒棄按照課本章節依次學習的方式，將課堂教學和實驗教學都圍繞大的課題項目系統展開。引入“階梯式”項目導入法，在原有的項目導入法基礎上，按照分階段、遞進式的教學改革思路，進行階梯遞增的教學模式：“基礎層—應用層—創新層—考核層”。

2.1 基礎層

這里需要先解決三個方面：首先是教材的選取。結合目前國內多數企業對崗位實際需求的情況，首要選取理論性難度不高，但綜合實踐性較強，以硬件描述語言Verilog HDL為主的教材。

其次是解答學生的疑惑。學生剛接觸“EDA應用技術”課程時，由于不太了解，很容易理解成計算機之類的編程課程，容易產生枯燥難學、沒興趣的念頭，甚至會產生“學了不知用在哪里？”和“C語言有什么區別？”的想法。如何正確引導，充分調動學生的興趣和主觀能動性，這些是需要放在教學的首位。可以列舉EDA在工業、日常生活中廣泛應用的例子，使學生對這門課程有一個初步的了解。通過芯片實物展示，產品內部電路剖析，將課程由抽象變為形象，同時聯系當前就業市場的需求，從而進一步激發學生的學習欲望。

最后是課時安排方面。根據專業人才培養方案里面的教學安排，理論課與實訓課的課時比重為1：1。但如果按照1節課在多媒體課室，1節課在實訓室的方式進行教學，則很多情況是在多媒體上講解完理論知識點后，下次在實訓室上課學生進行操作時容易忘記前面內容，印象不深，聯系不強，很可能需要重新再講一遍。

所以這一階段，主要特點是課堂教學移到實驗室。學生接觸課程內容不久，重在掌握基本知識。以項目導入法為主，案例教學法為輔。把課堂教學安排在實訓室進行，教師以一個設計項目進行導入，先進行詳細分析，知識點拆解，從整體到個體，從復雜到簡單，將每個知識點設為一個課程模塊，講授一部分知識，學生實驗一部分，邊學邊做，淡化實驗個數概念，通過實踐來強化知識內容。

2.2 應用層

第二個階段，在完成第一個階段的基礎上——一個一個小項目子模塊，整合以前學過的內容，引入一個完整產品的設計項目訓練，將之前的小項目全部囊括其中，并將課題以項目的形式分配給學生。如設計一個“可當鬧鈴的電子時鐘”，學生2～3人一組，合作進行元器件選擇，電路搭建，軟硬件結合，程序下載與系統調試，完成整個設計，同時，留下產品功能擴展的思考。根據學生不同的掌握情況，可自由選擇是否完成擴展部分。啟發學生多向思維和設計思路，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生的創造靈感和創新欲望。

由于每個班學生的情況都不一樣，綜合素質，自主學習能力均不同。就算是分組進行項目合作，同一組內學生程度不同，積極性也有差異。需要時刻關注學生的情況，因人而異，適當調整教學組織和教學內容。這樣對教師的能力要求相對比較高。解決方法可以采用組長輪流制，階段性對小組進行評定，激發學生的責任感和學習積極性。

在此過程當中，教師適當的設置關鍵節點，在這些節點上配合引導，全程組織和參與，將前面所學的知識聯系起來，達到對教學內容和知識點的全面覆蓋，并針對容易出現的問題，進行糾錯，學生根據引導完成任務，個別小組展示設計方案，點出其中亮點。訓練學生自主學習和設計的能力，設計完成后對學生作品進行總結、點評，并對整個系統所涉及的課程相關知識進行復習加深學生的印象。

2.3 創新層

通過基礎層與應用層進行項目設計與調試的全過程訓練，學生已基本具備電子產品設計、制作和調試的能力。在這第三階段，要求學生自行進行綜合性項目設計，以學生獨立完成為主，充分利用現代信息化教學平臺。采用課賽結合的方式進行提升，做到“以學生為主”。項目的選題利用qq、微信或是網絡課程平臺發布，分為“易中難”三個程度。學生可以自行選擇設計項目，自行組合團隊進行設計開發。從文獻查閱、方案制定、可行性分析、設計、仿真、實驗調試、報告總結等方面組織學生獨立開展工作，分析解決實際問題。教師可以通過結果檢驗學生的實踐創新，綜合項目的設計、制作與調試的能力。這一階段的特點是突出學生綜合能力的培養，體現學生團隊協作能力、成員合理分配，鍛煉學生能夠自主分析問題和解決問題，讓學生體驗完整項目設計開發的整個流程，從而為大學生電子設計大賽做準備。

2.4 考核層

最后一階段是考核方式。通常的課程考核是以試卷筆試的形式進行，這種形式更適合理論課的教學。而對于EDA 應用技術這類實踐型課程僅僅掌握硬件描述語言的語法規則并不能讓學生做到學以致用，因此常規的考試并不適用于 EDA 課程的考核。改變普通以筆試為主的考核方式，主要通過平時考核（30%）、自主創新（20%）、上機考試（50%）這3個方面的成績綜合而成。平時考核主要是針對學生完成基礎層和應用層這兩方面的情況，自主創新對應創新層，而上機考試是期末最后根據學生整體情況進行的綜合考試。避免學生出現“一考定成績”，可以分別從不同角度，更好地考察學生對課程知識掌握的情況，對學生平時學習和動手實踐有推動作用。

3 結語

作為電子大類一門比較重要的專業課程，“EDA應用技術”課程的教學改革是需要不斷探索的一個項目。采用項目導入方式，按照分階段、遞進式的教學改革思路，構建“階梯式”的設計項目方案，由簡單到復雜，由單一到綜合，實現整體的教學效果，讓學生在這過程中，提升綜合創新能力與科技開發能力，有利于學生畢業后能更好地適應崗位需求。

注釋

① 潘松，黃繼業.EDA技術實用教程[M].北京：科學出版社，2006.

② 李琳，唐利強，石偉等.基于建構主義的《EDA技術》實驗教學設計[J].湘潭師范學院學報：自然科學版，2006.28（2）：130-132.