基于實踐能力培養的EDA技術類課程改革

梁洪衛　闞玲玲　張秀艷　楊莉

摘 要 EDA技術類課程教學在電子信息類專業中所占據的地位越來越重要，這種課程實踐性、應用性及綜合性較強。該課程傳統的教學內容抽象、與其它課程聯系不緊密、考核方式單一，無法培養出具有創新精神的高級應用型人才。本文旨在通過實驗平臺建設、教學方法及考核方式改革等幾個方面的研究，改善教學質量，提高EDA技術類課程的教學效果，真正培養出具備職業能力及創新精神的應用型人才。

關鍵詞 EDA技術 職業能力培養 實驗室建設 考核方式改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.07.014

EDA Technology Curriculum Reform Based on Practical Ability Training

LIANG Hongwei， KAN Lingling， ZHANG Xiuyan， YANG Li

（Faculty of Electricity and Information Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318）

Abstract The EDA technology course is becoming more and more important in the field of electronic information. This course is practical and comprehensive. Because of its abstract contents and complicated？systems， traditional teaching methods cannot train advanced application-oriented talents. The purpose of this paper is to cultivate practical talents with professional ability and innovative spirit， through the reform of examination method， the reform of teaching methods and laboratory construction.

Keywords EDA technology； vocational ability training； laboratory construction； reform of examination method

EDA技術方面課程是電子信息類專業學生的必修課，我專業在2017版培養方案的制定中，將本課程修訂為集中實踐課“EDA技術應用訓練”以加強實踐教學，并在2016年東北石油大學校級重點課程建設中將本課程建設為研討式課程，并進行該課程的教學改革嘗試。

本文旨在通過課程教學方法改革、實驗室建設、考核方式多樣化改革等幾個方面的研究，改善EDA技術課程的教學效果。

1 實踐教學內容修訂

我校通信工程培養目標為“培養實踐能力強且具有創新精神的高級應用型人才”，如何利用EDA工具提升教學質量，使學生能盡早、盡快適應電子技術的發展，順利實現培養目標，確實是一項值得深入探究的課題。我校通信工程專業從2008年開始開設“EDA技術與應用”課程，從目前的教學情況來看，該課程的教學效果不太理想。

目前我專業“EDA技術與應用”課程教學內容及教學方法一直采用的是理論教學加驗證性實驗，該課程總學時為40學時，其中理論學時32，實踐學時8，教師在教學過程中注重理論知識的傳授，實踐教學內容較少。理論教學部分也是力求將課本中的知識全盤教授給學生，大部分學生將精力放在硬件描述語言的學習上。實踐教學以驗證性實驗為主，學生按照實驗指導書中的步驟完成一些驗證性實驗，這樣的實踐環節并沒有讓學生真正理解理論知識。因此，本文在教學內容方面做了如下改進。

首先對基于EDA技術典型工作崗位的職業能力進行分解，發現要勝任該崗位需掌握以下知識點：硬件電路結構與硬件描述語言之間的關系、器件結構與HDL描述方法的關系、開發工具、數字邏輯電路、設計、FPGA設計流程、資源估算、良好的設計思路。[1]

教學內容修訂后，注重的是職業能力培養，不能再采用傳統的32學時理論加8學時實驗的模傳統式，我們采用全程實驗室授課的方式，理論教學實踐教學同時進行，課程講授過程中配備電腦、實驗開發板、投影儀，教師與學生之間邊教邊學邊做，將理論應用于實踐，在實踐中驗證原理，實現了職業技能的培養。[2]

我專業的EDA技術教學從2014級2個班的學生開始進行課程內容及教學方法的改革與嘗試，從教學實施過程可以看出：首先，由于采用全程實驗室授課方式，在理論教學過程中可以穿插進行實際操作，可以更細致地講解教學內容及語法理解；其次，這種教學方式的重點是學生的即時操作，能夠通過實際操作加深理論知識的理解，提高學生的動手能力及學習積極性。

2 EDA技術實驗平臺的搭建及項目化教學方法的實施

2.1 EDA技術實踐教學現狀

目前，在EDA技術實踐教學中存在如下問題：

（1）學生動手能力差。大部分學生實驗前不預習，實驗中編譯出錯時，無法獨立完成調試，即使找到錯誤位置，也由于對VHDL程序的整體結構、編程思想不清楚，無法找到問題來源，往往是依賴指導老師幫著挑錯，缺乏獨立思考和獨立解決問題的能力，自身的實踐能力和解決問題能力沒有得到有效的提升。

（2）實戰性訓練較少。學生利用EDA工具進行課外創新實踐機會少，對EDA技術的掌握只停留在書本及課堂教學中，缺乏實踐和創新能力培養，不了解電子類企業人才應掌握的職業技能，從而缺乏學習動力。[3]EDA技術類課程實踐性強，但目前我專業開設的“EDA技術與應用”課程設置的綜合性、設計性實驗項目少，難度低，不利于學生創新能力的培養。[4]

2.2 EDA技術實踐教學改革

針對以上問題，我校通信工程專業在本輪“EDA技術應用訓練”課程實踐教學環節中做了如下改進。

（1）創建Altera聯合實驗室，開設多層次實驗項目。為了能開設出高水平實踐教學內容，我校通信工程專業于2015年度利用黑龍江省重點專業建設經費購置DE2-115實驗開發套件30套，用于建設EDA技術應用實訓實驗室。

根據DE2-115實驗開發平臺的特點設置了基礎型、設計型、綜合型多個層次的實驗項目。基礎型實驗針對數字邏輯的重要知識點設置，實驗項目包括組合邏輯電路、時序邏輯電路，實驗目的是熟悉開發工具（如Quartus），掌握硬件描述語言電路表達方式。設計型、綜合型實驗是指不同設計目的、不同設計方法、不同課程內容的綜合與設計，如采用MATLAB和DSP Builder相結合設計數字頻率合成器，及數字信號處理的FPGA實現等。

（2）引導學生參加競賽，提升項目開發能力。引導學生積極參與Altera亞洲創新設計大賽、全國大學生電子設計競賽等活動，以實際項目開發為手段，引導學生將電子電路的理論知識與工程設計結合，提升學生電子設計實戰能力及項目開發能力，加強EDA技術方面職業能力培養。

我校通信工程專業2013級學生已經進入Altera聯合實驗室進行EDA技術應用訓練課程的學習，并開展了項目化教學，目前來看教學效果良好，取得如下成績：理論教學和實驗教學都在實驗室完成，引導學生如何正確地獨立思考問題；調整了實驗內容，設置了一些難度適中、設計型、綜合型實驗項目，讓學生自行完成實驗方案設計、實驗步驟歸納、編譯調試，并進行實驗總結，這樣既可以利用DE2-115開發平臺完成數字電路設計，又可以培養學生實際操作能力及設計綜合能力。

3 考核方式改革

以前的“EDA技術與應用”課程采用的傳統閉卷考試加平時成績的考核方式，其中，閉卷考試占70%，實驗占20%，平時出勤及課堂表現占10%，這種考核方式重點考查學生對知識點的掌握，并沒有考察學生的應用和創新能力，使學生存在“應試心態”，學習積極性不高。[5]我專業將本門課程調整為“EDA技術應用訓練”實踐課程之后，注重考核學生的綜合能力，最終的成績由卷面成績、設計報告、成果匯報等多種因素共同決定。

首先，閉卷考試部分考察學生對重點知識的掌握程度，不能完全丟棄，但需要將這一部分的成績占比由原來的70%調整為40%。

第二部分成績由課程設計體現，由課程設計報告和成果匯報兩部分組成，成績占比為40%，重點考查的是學生的職業能力。具體實施方式為：第一節課下發課程設計題目（包括各個題目的設計要求，學生也可自擬題目），2至3人一組自行組隊。最終考核包括：設計成果檢查、課程設計報告、成果匯報。成果檢查包括代碼調試、系統仿真、硬件驗證等環節的演示，主要考察學生的動手能力。課程設計報告主要考察學生的學習態度，及文獻查閱、論文撰寫等方面能力。成果匯報以小組為單位進行，主要考查學生對所選題目的掌握情況、表達能力、團隊合作及溝通能力。

第三部分成績根據學生平時表現給出，具體內容包括平實出勤、課堂表現、實際操作能力，成績占比為20%。這一部分屬于階段性考查，主要考查學生在實驗教學環節操作熟練程度。

我校通信工程專業從2014級開始采用此種考核方式，考核過程中安排助教在實驗教學中助課，記錄平時成績；在成果檢查及匯報過程中，邀請數字邏輯課程的老師參與考核。這種突出職業能力考查、應用技能檢驗的考核方式提高了學生利用EDA技術解決實際問題的能力，有助于培養學生工程設計能力，同時也提升了學生的學習積極性。

4 總結

經過近兩年的努力，我校通信工程專業的“EDA技術應用訓練”課程通過改革，完成了以職業能力培養為目標的課程內容重構，創建了Altera聯合實驗室，全程實驗室授課，開設了層次化的實驗項目，展開了項目化教學方式探討，完成了面向知識的考核方式向面向應用的考核方式的轉變，并圓滿的完成了“EDA技術應用訓練”研討式課程建設的驗收工作。我校通信工程專業2014級同學通過該課程的學習，分析問題、查閱文獻、方案設計、動手操作等實際能力得到了加強，為參加課外科研活動打下了良好的基礎。

項目支持：黑龍江省教改項目（SJGY20170031），黑龍江省教育廳規劃課題（GBC1317036），東北石油大學校級教改項目（《EDA技術應用訓練》研討式課程建設），東北石油大學校級教改項目（基于雙創型人才培養的通信工程專業培養方案修訂及課程體系建設）

參考文獻

[1] 信盈達.一個合格的FPGA工程師需要掌握哪些知識[EB/OL].http：//www.eechina.com/thread-151738-1-1.html，2015-07-26.

[2] 龔少軍.“教，學，做”一體化教學模式的研究與實踐[J].南通航運職業技術學院學報，2011（10）：98-101.

[3] 關維國，魯寶春，于玲等.電子類專業EDA技術課程教學改革探索[J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2014（16）：124-125.

[4] 梁洪衛，高丙坤，邸曉宇等.“EDA技術與應用”實驗與實踐教學改革[J].實驗技術與管理，2011（28）：147-149.

[5] 張保軍，黃震，劉燕燕等.基于EDA的數字電子技術課程設計的教學改革[J].黑龍江科學，2017（8）：4-8.