基于TOPCARES—CDIO的EDA技術(shù)應(yīng)用課程教學改革與實踐

王源源

摘要：針對EDA技術(shù)應(yīng)用課程的特點，結(jié)合TOPCARES-CDIO教學理念，從預期目標、教學改革的實施、要解決的主要問題、考核等方面入手，進行教學改革，提升學生的工程實踐能力。

關(guān)鍵詞：TOPCARES-CDIO；EDA技術(shù)應(yīng)用；實驗教學；教學改革

背景

當前，IT 領(lǐng)域人才培養(yǎng)存在“兩旺兩難”等問題，亟需培養(yǎng)理論與實踐并重、專業(yè)能力與綜合素質(zhì)兼顧的應(yīng)用型 IT 人才。隨著IT人才的持續(xù)需求，各個高等院校紛紛開設(shè)了EDA相關(guān)課程，然而在培養(yǎng)目標、課程設(shè)置、教學方法等教學關(guān)鍵因素中均存在若干問題。根據(jù)當前EDA技術(shù)應(yīng)用課程的教學情況來看，培養(yǎng)目標不清晰、課程體系滯后于技術(shù)發(fā)展、教學方法手段陳舊、實踐性教學不足、評價體系錯位，教學效果不是很理想。針對于EDA課程教學的特點與現(xiàn)狀，結(jié)合自己的教學經(jīng)驗，本文提出EDA技術(shù)應(yīng)用等相關(guān)課程的實驗教學方法。

教學改革目標

針對國內(nèi)高校講解EDA技術(shù)應(yīng)用的基本教學方法，把“TOP-CARES CDIO”引入“EDA技術(shù)應(yīng)用”這門課程的教學改革中。并在此基礎(chǔ)上，探索講授一門真正重點是電子設(shè)計自動化“思想”和“方法”的課程。“EDA技術(shù)應(yīng)用”課程改革的具體目標為：

（1） 教學內(nèi)容方面，以任務(wù)驅(qū)動的教學模式，培養(yǎng)學生掌握問題求解的思路和方法，使學生理解計算機硬件、軟件是如何工作的，即如何有效地利用EDA去解決實際的問題。

（2） 教學成果方面，通過課程改革，學生主要掌握的知識和能力包括：電子電路工作原理以及基于EDA技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

（3） 實際應(yīng)用方面，EDA技術(shù)應(yīng)用教學改革的目的是要培養(yǎng)學生的問題求解和實際動手能力，并最終形成產(chǎn)品。

（4） 教師團隊方面，在實施教育的團隊中，既有學校的專職教師，又可以引入高年級在這一課程取得優(yōu)秀成績的學生參與指導，切實推進雙向教育，教師不再是灌輸著、說教者，而是學生學習的組織者、參與者，為學生學習提供支持，極大地提高教學效率和教學質(zhì)量。

教學改革實施

（1）基于TOPCARES-CDIO的任務(wù)驅(qū)動式的組織與實施方法研究：在基于TOPCARES-CDIO的任務(wù)驅(qū)動式教學過程中，二者圍繞任務(wù)這根主線進行教學和學習。教師在設(shè)計任務(wù)、呈現(xiàn)任務(wù)、實施任務(wù)、總結(jié)評價和學生在明確任務(wù)、完成任務(wù)、共享交流的過程中運用基于計算思維的方法進行教學和學習，使學生利用高效率的計算思維去弄清任務(wù)明確目標，運用任務(wù)的驅(qū)動探索新的知識；學生之間相互協(xié)作交流深入探究問題的實質(zhì)，最后集體展示成果、交流學習心得，并鞏固拓展新的知識。

（2）基于TOPCARES-CDIO任務(wù)驅(qū)動教學的案例設(shè)計：因為問題意識是思維的動力，是創(chuàng)新精神的基石，所以優(yōu)秀的教學案例設(shè)計，有助于培養(yǎng)學習者高效解決問題，掌握計算機方法論。根據(jù)項目提出的研究對象——《EDA技術(shù)應(yīng)用》這門課程的教學來對此進行實踐研究，主要探討學習、掌握運用EDA技術(shù)解決實際案例的方法，發(fā)揮提高教學效率和培養(yǎng)學生計算思維能力兩方面的作用。主要步驟包括：A.教師與學生各自的課前準備工作；B.任務(wù)呈現(xiàn)；C.任務(wù)實施；D.任務(wù)考核與總結(jié)。

（3）研究通過案例發(fā)現(xiàn)問題的方法，并引出任務(wù)與實驗要求：項目需要研究如何從典型（基本）問題和綜合（復雜）問題兩個層面，揭示領(lǐng)域相關(guān)和領(lǐng)域無關(guān)各種問題的本質(zhì)。

（4）實驗環(huán)節(jié)的有效開展是需要重點研究的一個內(nèi)容。課堂講授的時間是有限的，除了在課堂教學中引入討論，使學生能更好地理解將“TOPCARES-CDIO”融入不同學科和領(lǐng)域問題求解中的重要性， 在“EDA技術(shù)應(yīng)用”該門課程中，我們進行了反復研究與討論，加大了實驗的比重，理論和實踐按照1：1來進行。

（5）一體化的考核方法。傳統(tǒng)的教學考核主要采用一張試卷定成績，這樣能考查學生的理論識記能力，但無法考查學生的動手能力和對知識的運用能力。學校的辦學特色是培養(yǎng)應(yīng)用型人才， 后者才是關(guān)鍵。為更真實地反映學生的學習效果，最大限度地避免高分低能現(xiàn)象，結(jié)合TOPCARES-CDIO的 “項目帶動教學”理念，將該課程的考核進行了改革，形成平時的形成性考核和最后的終結(jié)性考核的一體化評價體系。

形成性考核包括學生的出勤、作業(yè)、章節(jié)實驗等，占總成績的 50%，終結(jié)性考核占總成績的 50%，期末以上機實驗項目的形式完成。整個考核以 “項目實驗”為中心，特別是終結(jié)性考核，由學生單獨在Multisim 7模擬器上完成。

主要特點

實驗教學的主要特色是將TOPCARES-CDIO融入到課程的課堂講授、課后作業(yè)、實驗三個環(huán)節(jié)中，成為一個有機整體。并且，計算機學科的兩大重要特征——“構(gòu)造性”和“能行性”均反映到EDA技術(shù)應(yīng)用教學中，就是設(shè)計多樣化和機器實現(xiàn)機制。

結(jié)束語

將TOPCARES-CDIO理念引入到EDA技術(shù)應(yīng)用課程中，通過在教學內(nèi)容、教學方法和手段、教學考核等三方面的改革，充分實現(xiàn)讓學生在做中學，學中做。使學生在有限的學時內(nèi)，掌握最新的、最關(guān)鍵的安全理論與技術(shù)，并具備分析和解決EDA問題的基本能力。

參考文獻：

[1] 潘懋元。新編高等教育學[M].。北京：北京師范大學出版社，2006.

[1]沈洪銳，林瑾。項目學習法在嵌入式教學改革中的應(yīng)用。考試周刊，2015（39）。

[2]傅東起。真實性評價中的項目教學——以中央民族大學研究生英語教學為例。民族教育研究，2014（4）。

[3] 馬忠梅。嵌入式系統(tǒng)教學模式探討[J]。單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2008，（11）：5-8。

[4] 殷建軍，張明武，尹令。嵌入式系統(tǒng)課程現(xiàn)狀分析與對策研究[J]。計算機教育，2010，（14）：114-117。

基金項目：本文為四川省高校計算機基礎(chǔ)教育研究會“教育教學改革研究”（編號：2015-09）研究成果。