EDA課程“理實一體化”教學(xué)改革與實踐研究

李敏　田麗娜

摘要：本文主要介紹了基于EDA課程的教學(xué)改革與實踐研究，分別從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面革進行了闡述。結(jié)合EDA課程應(yīng)用性較強的特點，進行了“理實一體化”教學(xué)改革與實踐，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力，取得了良好的教學(xué)效果。本課程的教學(xué)教改模式對其他同類課程具有一定的參考和借鑒作用，以及較好的示范性和輻射推廣作用。

關(guān)鍵詞：EDA課程；理實一體化；教學(xué)改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0116-02

EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的核心，是培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展需要的全面人才必然要掌握的技術(shù)，也是高校電子類課程教學(xué)改革的重要方向。傳統(tǒng)的教學(xué)方式，除了大量運用多媒體進行教學(xué)外，教學(xué)方式多是單向灌輸，學(xué)生被動接受，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性不高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法已不再適應(yīng)EDA這類實踐性較強的課程的教學(xué)與實踐，所以探索一種行之有效的EDA教學(xué)改革模式對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力具有重要意義。

我校自開設(shè)EDA課程以來，經(jīng)過多年的探索研究，在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面進行了改革，形成了“理實一體化”的實踐教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

一、改革教學(xué)模式，加強學(xué)生的實踐動手能力。

學(xué)校開設(shè)EDA課程之初，只設(shè)置了54學(xué)時的理論和實驗學(xué)時，且理論課時占比重較高，達到。在具體教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在多媒體教室上完兩次理論課后才能到機房進行上機練習(xí)，在上機練習(xí)過程中很容易遺忘理論課程所講的內(nèi)容，且學(xué)生上機練習(xí)時間少，對軟件的使用不夠熟練，教學(xué)效果不夠理想。

對此，本課程進行了第一次教學(xué)改革：保持總學(xué)時不變，對學(xué)時進行了重新分配，將實驗學(xué)時提高到24學(xué)時，增加學(xué)生的動手操作時間。同時實驗課由機房改到了EDA專業(yè)實驗室上課，學(xué)生實驗從操作軟件到直接利用實驗箱完成設(shè)計，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力。

這種教學(xué)模式，增加了學(xué)生的動手操作時間，將軟件設(shè)計和硬件實現(xiàn)結(jié)合起來，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高，授課效果有所改善。但學(xué)生課堂學(xué)習(xí)與實驗仍不同步，實驗操作時有些理論內(nèi)容仍被遺忘，課程教學(xué)模式仍需改進。另外由于搬遷新校區(qū)，EDA專業(yè)實驗室也不能繼續(xù)使用。

對此，本課程進行了第二次教學(xué)改革：首先為學(xué)生購置EDA實驗開發(fā)板，保證至少2名同學(xué)共用一塊，課上、課下都由學(xué)生負(fù)責(zé)保管使用，形成一個自由、開放的實驗室，學(xué)生隨時隨地都可進行實驗操作。其次改變上課地點，理論、實驗全部在機房上課，利用實驗開發(fā)板邊講邊練，將理論教學(xué)與實驗操作同步。講解理論課時計算機由教師控制，學(xué)生專心、注意聽講，教師講完后解鎖計算機，學(xué)生直接進行練習(xí)，并完成教師布置的新任務(wù)。最后，在課程設(shè)置上，增加了兩周的EDA課程設(shè)計，讓學(xué)生學(xué)完理論和實驗學(xué)時后，獨立完成一個綜合性較強的實踐項目，以增強學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

這種教學(xué)模式上的“理實一體化”大大增加了學(xué)生的動手操作時間，同時也便于教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對集中出現(xiàn)的問題也便于隨時講解演示，及時反饋給學(xué)生。

二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。

本課程主要講授現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計流程和設(shè)計技巧。學(xué)生在學(xué)習(xí)完數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之后，對基本數(shù)字電路模塊的工作原理已基本掌握，但欠缺的是由基本電路模塊構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和實踐能力。根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)并結(jié)合我院三本學(xué)生的特點，以“適用、夠用、應(yīng)用”為目標(biāo)，將教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化為五個模塊，并在教學(xué)過程中創(chuàng)新教學(xué)方法，通過邊講邊練的教學(xué)模式和案例教學(xué)法、項目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法等教學(xué)方法，使理論知識和實踐應(yīng)用融為一體，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容上的“理實一體化”。

1.可編程邏輯器件：EDA技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)的載體，主要介紹可編程邏輯器件特別是CPLD/FPGA的工作原理、典型結(jié)構(gòu)、器件選用原則與編程配置等內(nèi)容。此部分內(nèi)容比較抽象，在教學(xué)時采用大量圖片和圖表的方式來介紹。

2.軟件開發(fā)環(huán)境：運用EDA技術(shù)進行設(shè)計、開發(fā)的自動化軟件開發(fā)平臺。主要學(xué)習(xí)Altera公司的Quartus II集成開發(fā)環(huán)境，以一個簡單完整的設(shè)計實例介紹基于Quartus II的EDA設(shè)計開發(fā)流程。

3.硬件描述語言：運用EDA技術(shù)進行系統(tǒng)設(shè)計的主要描述手段，最能體系EDA技術(shù)的特點。在教學(xué)時采案例+教學(xué)法，通過精心準(zhǔn)備的大量設(shè)計案例介紹VHDL語言，將VHDL語言的結(jié)構(gòu)、語法要素、常用描述語句和設(shè)計方法合理地分散到具體實例中講解，再通過布置一個個任務(wù)讓學(xué)生練習(xí)，有針對性地訓(xùn)練學(xué)生對所學(xué)知識的理解和應(yīng)用。

4.簡單數(shù)字單元電路的設(shè)計：主要介紹組合邏輯電路、時序邏輯電路、狀態(tài)機等的設(shè)計方法和技巧，教學(xué)時采用常用的典型基本數(shù)字電路如數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器、計數(shù)器、分頻器、寄存器、序列檢測器等的設(shè)計實例，讓學(xué)生從整體上把握VHDL語言的描述特點和設(shè)計技巧。

5.綜合應(yīng)用：在學(xué)生掌握了基本單元電路的設(shè)計方法后，采用項目化加任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，通過對具體項目如數(shù)字鐘、頻率計、交通燈控制器等數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計過程的講解，讓學(xué)生分組討論并完成后續(xù)布置的項目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。

三、改革考核方式，提高學(xué)生的綜合實踐能力。

針對EDA課程實踐性較強的特點，改變傳統(tǒng)的單純筆試的考核方式，采用分階段、分層次的考核方式，即針對前四部分教學(xué)內(nèi)容采取實驗驗證+筆試相結(jié)合的考核方式，重點考核學(xué)生對基本理論知識、基本電路設(shè)計過程和方法的掌握情況。最后一個模塊采取設(shè)計驗證+現(xiàn)場答辯+設(shè)計報告進行綜合考核。實踐證明，這種全方位、立體化的考核方式更加合理，對促進學(xué)生基本理論知識和綜合實踐能力的同步提高起到了積極的作用。

四、小結(jié)

EDA課程經(jīng)過兩次教學(xué)改革，“理實一體化”教學(xué)模式實踐后，取得了較好的教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和綜合應(yīng)用能力。然而，EDA技術(shù)是不斷發(fā)展的，隨著知識的更新、軟件的升級和可編程邏輯器件的更新?lián)Q代，如何使該課程與前后課程有機聯(lián)系與融合，如何在課堂上更好地引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)和持續(xù)學(xué)習(xí)新知識，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和社會需要，是教學(xué)中要不斷研究和探索的。

參考文獻：

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[3]黃繼業(yè)，潘松.EDA技術(shù)及其創(chuàng)新實踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

Abstract：This paper mainly introduces the teaching reform and Practice Research Based on the EDA curriculum，from the teaching model，teaching content，teaching methods，assessment methods，etc.Combined with the characteristics of the EDA curriculum，the teaching reform and practice of "integration of theory and practice" has been improved，and the students' learning interest and practical ability have been improved. The teaching reform mode of this course has certain reference and reference function to other similar courses，as well as good demonstration and radiation promotion function.

Key words：EDA curriculum；integration of theory and practice；teaching reform；practice