EDA技術課程項目化教學模式探索

【摘 要】本文論述EDA技術課程項目化教學模式的具體改革情況，從課程授課模式、授課內容、實施方案、實驗平臺、課后學習提高、成績考核的評定標準等方面對項目化教學進行探索，激發學生的學習熱情，提高學生動手實踐能力，培養學生的創新能力。

【關鍵詞】EDA技術 項目化 創新實踐

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）04C-0164-02

EDA技術是一門多學科融合的電子產品設計自動化的新技術，隨著數字技術的發展，EDA技術課程在高校電子類專業學習中發揮著不容忽視的作用，EDA技術已經成為電子行業領域開發和科學研究所需要的基本技能。在EDA技術課程教學中實施項目化教學模式，可以提高學生電子設計的創新能力，培養學生主動獲取知識、靈活運用知識的能力，促進信息技術與課程教學內容的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革。本文對EDA技術課實施程項目化教學模式進行探索。

一、EDA技術課程項目化教學的必要性

傳統的授課模式中理論教學和實驗教學是獨立開課的，教師按照教材內容順序講授理論知識，學生再到實驗室做實驗。這種教學模式對于EDA課程的教學來說存在著諸多弊端，對于EDA技術的初學者來說，EDA技術的實踐應用是學習的難點，比較難入門掌握設計要領。學生在課堂學習的知識到了實驗環節容易遺忘掉，不利于學生及時理解消化理論課上所講授的知識；學生對理論課中知識難點理解不透徹，在實驗過程中感覺到比較困難，需要指導老師花較多的時間再次講解，從而耽誤實驗時間，實驗效果達不到預期目標，不利于培養學生的實踐動手能力和思考解決問題的能力。

針對EDA技術課程傳統授課模式存在的弊端，有必要在EDA技術課程中將理論教學和實驗教學同步進行授課。該授課模式特點是每次課安排4個學時，理論知識講解和動手實驗穿插進行，授課教師根據學生的知識掌握程度靈活安排授課內容，對遇到的重點難點知識可以反復講解，直到學生真正理解。另外，學生在課堂上根據實驗項目要求，邊聽邊做，學習過程不會覺得枯燥，學生在實驗中遇到問題也可以相互討論。改變以往的以教師為主導的“滿堂灌”教學模式，在課堂中以學生為主導地位，教師作為知識傳授者和學習的引導者，調動學生學習積極性，提高了學生對課程的學習興趣和信心。

二、項目化教學授課內容設計

EDA技術項目化教學模式探索的關鍵是教學內容上做了精心的設計和編排，通過教學實踐驗證該模式的可行性。教學內容以項目化為導向，由簡單入門項目逐步發展到實用性較強的工程應用項目。教師根據項目涉及的內容深入講解，引導學生根據項目任務要求有目的地去學習。項目化教學要將教科書內容重新編排，根據項目設計需要按需講解，以項目設計為載體，作為課堂任務驅動，將理論與實踐相結合，學生在完成任務的過程中積極投入學習中，從而掌握所需知識和技能，有助于提高學習效果和實踐能力。教學項目設計要遵循以下原則：第一，目標一致原則。課程教學目標是要讓學生掌握用EDA技術進行數字電路的設計，掌握硬件描述語言（Verilog HDL）的編程思路和方法，用EDA技術替代傳統數字邏輯電路設計方法。項目設計要與此教學目標一致，而不僅僅滿足于學習簡單的軟件操作，更要注重對學生實際應用水平的培養。第二，知識全面原則。選擇的項目要覆蓋教學大綱的知識點、重點、難點，從簡到難包含入門性組合邏輯時序邏輯電路、基礎性外圍模塊應用實驗、綜合性工程類型項目。第三，項目實用原則。選擇的項目要根據實驗平臺條件設計，要求具有可操作性、演示性強，在工作生活中能用得上的項目，具有實際應用價值可以增強學習興趣。 第四，能力提升原則。選擇的項目要有利于學生實踐能力、創新能力的培養，熟悉電子工程項目開發流程，為以后工作培養必要的產品設計能力。

三、項目化教學模式實施方案

項目化教學在實施過程中，讓學生改變傳統被動聽課的狀態，及時調整為主動參與課程學習的狀態。學生在學習的過程中可以團隊合作、相互討論，利用課程群及時與老師溝通遇到的問題。項目化教學選擇在計算機實驗室授課，實驗室的有配套的EDA開發軟件和實驗設備，另外還提供局域網電子教室、投影儀、大屏幕和網絡。學生在實驗過程中可以和老師、同學討論交流，還可以通過網絡學習及查找資料。

課程共64課時，一次課4個課時，共16次課。每次課安排一個項目設計，教師講授項目的工作原理、設計思路以及本項目用到的知識點。學生動手實踐每個項目，包括設計方案、編程、仿真、調試、下載驗證，教師組織和引導學生參與完成整個項目實施過程。從簡單數字電路設計開始學習，經過一段課程實踐學習后，進一步學習數字電路系統設計，由簡到難，通過不斷學習積累，掌握EDA技術設計應用技巧。因為項目內容的不同而導致每個項目教學的研究方法有所差異，但是總體實施思路可以按照如下幾個步驟開展：第一步，項目設計準備，演示實驗效果，讓學生明確項目功能指標。第二步，制定項目方案，組織學生分組討論實現項目需要用到的硬件電路，運用模塊化設計思路對項目進行模塊化分割，制定程序模塊框圖和模塊接口，教師對學生設計思路進行引導和解答學生感到困惑的問題。第三步，實施項目方案，根據各自制定的方案進行硬件描述語言建模設計，教師對學生遇到不熟悉的知識點及時講解，指導學生按步驟實施項目設計和驗證。第四步，問題講解和知識總結，教師對學生設計過程中普遍存在的問題進行講解，對設計技巧、設計思路和設計難點等知識進行總結。第五步，項目應用的延伸，在課堂完成項目設計后，可以舉一反三，利用本項目的模塊設計成果應用于其他項目，做好模塊設計資源的整理。課后布置擴展功能的設計作業，提高學生創新能力和自我解決問題的能力。

四、項目化教學實驗平臺

實驗平臺的選擇關系到教學效果，需要選擇能開展豐富實驗的開發平臺。利用實驗平臺進行的項目設計既要圍繞課程的核心內容，也要考慮當前科技發展的實際需要，同時需要兼顧入門簡單，易于培養學習、探究興趣的要求，以及涉及任課教師的一些研究課題等。

實驗平臺應該是便攜式的，在課程開始時借給學生使用和保管，上課時帶到實驗室做實驗，下課后可帶回宿舍保管，方便學生利用課余時間進行鞏固學習，學生在課堂上學習時間是有限的，要充分利用課后時間實踐才能進一步提高EDA技術應用水平。如圖1所示為本次教學模式探索使用的EDA實驗平臺電路資源圖，除了FPGA核心模塊外，還包含了常用的外圍模塊電路，可以開展豐富的項目化實驗。

五、項目化教學課后學習提高

課后教師和學生的交流互動是學習課程的重要組成部分，交流互動可以培養教師和學生的師生感情，拉近彼此距離，由此可以增加學生學習課程的興趣和動力。充分利用互聯網、智能手機的交流平臺跟學生建立聯系，回答他們遇到的學習和生活上的問題。學生利用課程交流群尋求老師答疑溝通，也是他們喜愛的交流方式。通過課程群安排課后練習項目，共享教學課件，分享學習經驗，可以拓展學生課后學習途徑，提升課程教學效果。

參加電子設計競賽是培養學生創新能力的重要方式，每年都有國家級、省部級、校級的電子設計競賽，鼓勵支持學生根據各自的興趣愛好、技術特點參加各項比賽。電子設計競賽檢驗學生對電路、編程、機械機構、調試測試等知識技能的綜合應用能力，涉及知識面非常廣，其中EDA技術就是其中重要組成部分。EDA技術優勢是可以設計大規模數字邏輯電路，可以在比賽中根據題目指標要求選擇使用FPGA器件進行電路設計，可以達到事半功倍的效果。學生通過EDA課程學習之后，積累一定的小型項目設計經驗，再結合電子設計競賽的綜合性項目實戰應用，進一步加深對EDA技術設計的認識。

六、成績考核評定

EDA技術課程主要考查學生對理論知識的實際應用能力，課程成績的評定包括課堂實驗成績、機試考核成績、課程設計幾部分構成。課堂實驗成績占40%，學生在課堂上要認真完成教師布置是項目化實驗內容，每次課都有不同的實驗項目，根據完成情況在教學過程登記表記錄。這項分數比重較大，教學過程的學習表現是重要的評分依據，這可以督促學生在課堂上要集中精神聽課并積極動手實踐。EDA技術機試考核成績占40%，這項主要考查學生對硬件描述語言和EDA技術設計開發流程的掌握程度。考核內容是要求學生在規定時間利用硬件描述設計一個簡易的數字電路，這是對課程教學效果的考評。EDA技術課程設計成績占20%，EDA技術的應用領域非常廣泛，課堂學習的時間有限，驗證性實驗項目占比重較多，在完成課堂學習后，教師需要布置綜合性課程設計給學生課外完成。每3-5個同學組成一個學習小組，分工合作完成一個綜合性項目設計任務，目的是進一步加強學生團結協作意識和提高綜合設計能力。

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【作者簡介】李德明（1983— ），男，廣西梧州人，廣西師范大學物理科學與技術學院講師。

（責編 盧 雯）