《電子設計自動化》課程實驗改革與創新

韓鵬+李巖+劉志剛+牛學芬

摘要：面向電子設計相關行業對高校人才培養與課程建設的新要求，研討了《電子設計自動化》課程實驗改革的必要性，同時從課程改革實踐的角度對《電子設計自動化》課程實驗進行了綜合性的思考與建設，提出了相關的改革方案與實施方法，詳細介紹了實驗改革內容與實際成效。實踐表明，所提改革與創新措施有效提高了授課效果，對《電子設計自動化》課程的發展以及學生培養質量的最終提高起到了有益的作用。

關鍵詞：電子設計自動化，課程創新，教學改革，實驗設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0082-02

隨著微電子技術在世界范圍內的飛速發展，以及各相關產業對電子電路技術的需求日益增長，《電子設計自動化》已經成為電子信息工程等相關專業的重要課程，也是國內外諸多理工科一流高校的電子信息類專業必修的核心課程[1-3]。尤其在近年來，智能硬件的發展與半導體技術的革新為電子系統設計帶來了革命性的變化，電子設計自動化技術已經一躍成為現代電子工業的核心學科，引領了現代信息技術的發展方向，也成為了電子信息工程專業本科生考研深造與就業所必需的重要技能[3]。綜上，考慮到創新研究型實驗對學生的創新意識和能力培養的重要作用，筆者作為學校《電子設計自動化》課程的任課教師，對本課程的實驗課程進行了綜合性的思考與建設。

一、《電子設計自動化》課程實驗改革的必要性

我們通過對國內外一流高校的調研發現，許多著名高校的EDA技術本科教學有兩個明顯的特點：一是課程在各工科專業的普及率極高；二是在實驗中大量引入新技術、新方法與新器件，更多地注重創新性、設計性、綜合性項目，突出EDA技術的實用性，以及面向工程實際的特點[4]。這些特點讓我們認識到，通過《電子設計自動化》課程實驗的改革與建設，既能夠幫助學生更好地理解《電子設計自動化》的理論知識，增強學生的實踐能力，更能夠緊跟學科和行業的需求發展，為課程拓寬評價方法，提高教學效果，為學生樹立創新精神，培養科學素質，增強科創能力，最終增強其綜合素質，提高學院與學生的綜合競爭力有很好的幫助。

二、實驗改革方案及主要工作

為了充分結合現有的實驗課程基礎，全面提高試驗課程效果，筆者從實驗過程管理、實驗設計、考核與評價反饋四個角度對《電子設計自動化》實驗進行了綜合性的方向改進，具體內容如下。

1.實現項目化的實驗過程管理。筆者基于對科研與教學工作的熟悉，以《電子設計自動化》課程實驗為改進對象，將其現有的實驗課程學時進行壓縮，補充對應EDA能力所需要的主要課程知識點，融合現代EDA技術的最新發展，并將最后四個學時設置為一次綜合性、設計性的“綜合實驗”，實驗過程及實驗報告作為實驗課程成績的重要評價因素。該綜合實驗采用項目化的過程管理，學生須在給定的范圍中任選題目或自選題目，在四個小時內完成該題目的主要設計，并在課程完成后提交課程報告時以“項目任務書”的形式填寫實驗報告，系統闡述選題原因、題目關鍵環節、設計時遇到的主要困難及解決方案、最終成果演示及存在不足分析等。

2.設計層次性的“綜合實驗”項目。為了確保實驗教學的實際效果，保持學生的創新熱情，全面提高電子設計水平，在上述“綜合實驗”的實驗項目設計的基礎上劃分為三個層次：第一層次為邏輯行為的實現；第二層次為控制與信號傳輸功能的實現；第三層次為電子系統模塊的實現。每個層次設置三至五個題目。此外，考慮到學生實驗時間的約束，隨著教學課程的進行，預先在教學中對“綜合實驗”進行題目的預告和必要的講解，讓學生提前進行課外的準備和練習，并將該四個學時的“綜合實驗”集中安排在一個下午進行，學生通過集中性的高強度的學習、討論和實驗，完成主要的“綜合實驗”功能。

3.設置創新導向的評價激勵形式。考慮到該門課程的授課時段為大三下學期的后半段，學生的專業基礎課及絕大多數專業課業已經結束，筆者在課堂上滲透該門課程對于考研及科學研究的重要意義，以及對于科創及電子行業就業的作用，在完成課程教學的同時講授和提供論文撰寫及專利申請與重要競賽的資料信息，并鼓勵學生利用課余時間進行深入鉆研、挖掘，并主動利用配套實驗課程進行研究性學習，進而促進學生的科創熱情向論文（算法）、軟件著作權（程序）、專利（電子電路）及重要競賽（電子設計類）的成果轉化。

4.提供實時動態的評價反饋渠道。結合自身工作特長與經驗，筆者利用信息技術手段，設置了“韓博士工作室”教學專題網站（http：//drhan.ddns.net），為學生及時訪問和評價的反饋提供渠道。通過調查問卷、在線信箱、有獎問答、專題活動等方式，在授課過程中進行多次課下問卷調研，并開設貫穿授課全過程的實時反饋渠道，作為授課、答疑等必要教學活動的有效補充，便于及時了解學生對于綜合性實驗的接受程度以及對課程各方面的綜合評價。

三、實驗改革周期及內容

為了更好地實現對《電子設計自動化》課程實驗的改革與創新，筆者制定了以十二個月為周期的長期方案，主要分為以下五個關鍵性階段。

1.第一階段，時間為1個月。結合《電子設計自動化》學科發展現狀及人才培養需要，更新課程教案，豐富和擴充現有教學大綱及授課內容，補充相關多媒體與軟硬件資料，完成“綜合實驗”的選題與設計。

2.第二階段，時間為2個月。截至開學前，與實驗課程老師進行充分的溝通和協調，完成各個“綜合實驗”項目的軟硬件環境配置、具體要求、實施細則及評價方法，嚴格制定精密科學的給分標準。

3.第三階段，時間為2個月。完成課程的教學與本項目的實施，除了完整進行原有授課內容的教學以外，按照既定方案進行綜合性創新意識的培養、綜合能力的滲透、實驗技能的提高，并全面介入、觀察、管理和把控“綜合實驗”的開展、實施與評價等各個環節。

4.第四階段，時間為4個月。結合課程成績，在課程結束后主動發現和聯系具有良好科創能力的學生，在學生的自我意愿的基礎上為其推薦和設置針對性的畢業設計選題，同時鼓勵和推薦其參加與之水平相適應的科創競賽，并進行必要的指導和培訓。

5.第五階段，時間為3個月。根據前期各個階段的進展情況，穩步完成此次立項的后續各項相關工作，總結此次立項成績與不足，鼓勵、指導優秀學生將其成果發表論文、申請專利或獲取軟件著作權。

四、實驗改革實踐成果與創新點

自《電子設計自動化》課程實驗改革在學校實施一年以來，已經取得了良好的效果。首先，對于學生而言，實驗改革的實施有效地拓寬了學生的視野，并實現教學與行業的相互影響與促進。大部分學生在結課后的反饋表明，通過完成本項目所涉及的授課課程，使學生熟悉了具有一定強度的開發過程，培養了其科學的態度、嚴謹的作風與創新的精神。截止課程結束，已經有相當數量的學生能夠掌握基本的EDA項目開發、電子設計類專利申請及學術論文撰寫、電子設計類科創競賽準備及參賽等綜合性的技能，一大批學生在各類相關競賽中獲獎；其次，對于學校而言，通過實驗改革的實施，實現了以項目模式重構實驗課程內容，構造了“教—學—做—研”一體化的EDA教學模式，有效實現了學校《電子設計自動化》課程的教學深度挖掘與教學效果的提升，并進一步實現了學校EDA課程相關實驗室的建設與完善，使得進行綜合性、設計性實驗所必需的軟件、系統、例程、方案及芯片、板卡、連接線纜等軟硬件設施得到了補充；最后，對于任課教師而言，通過本項目的發展與磨合，有助于任課教師及實驗教師更好地了解學生現狀，為后續編制符合學生學習特點與發展需要的新教材、新課件與新方案打下基礎，從而實現對現有EDA實驗項目的更新和發展。

參考文獻：

[1]丁達春.《電子設計自動化》課程改革探索[J].教育教學論壇，2013，（49）：41-42.

[2]王艷玲，何新鳳.電子設計自動化精品課程建設的實踐[J].廣西教育，2016，（19）：58-59+74.

[3]唐燕影.在《電子設計自動化》課程教學中引入案例教學法[J].知識窗（教師版），2014，（12）：65.

[4]汪志成，趙杰.基于CDIO理念的《電子系統設計自動化》課程改革初探[J].考試周刊，2015，（57）：10-11.

Reform and Innovation of "EDA" Experiment

HAN Peng，LI Yan ，LIU Zhi-gang，NIU Xue-fen

（Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

Abstract：Orienting at the new requirements from the "EDA" related industry to the college students，this paper studies the necessity of the "EDA" experiment reform，and provide related reform plan as well as the implementation method with the consideration of the comprehensive experiment reform application aspect，and introduced the reform content and achievements in details. The application denotes the provided reform plan is effective in enhancing the student training and the "EDA" curriculum development.

Key words："EDA"；curriculum innovation；teaching reform；experiment design