多維度實踐教學(xué)在電子設(shè)計自動化課程中的應(yīng)用

錢程 錢葉旺

摘要：電子設(shè)計自動化是一門知識涵蓋面寬、實踐性強、綜合性高的信息類專業(yè)課程，其實踐教學(xué)是課程教學(xué)開展的重點和難點.目前大部分院校對于這門課程的教學(xué)仍以理論教學(xué)為主，沒有形成完整的實踐教學(xué)體系，無法達到培養(yǎng)運用專業(yè)技術(shù)解決實際問題能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的核心目標.基于當(dāng)前實踐教學(xué)中的問題，文中深入探究電子設(shè)計自動化課程教學(xué)中的實踐目標、實踐內(nèi)容、實踐方式和實踐評價，從而構(gòu)建多維度、多層次、立體化的完整實踐教學(xué)體系，進而為提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型工程技術(shù)人才提供有效的實踐教學(xué)保障.

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)模式;多維度;多層次;應(yīng)用型

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）07-0149-03

1 引言

應(yīng)用型本科院校將發(fā)展目標定位于培養(yǎng)直接面向市場和生產(chǎn)的高級工程應(yīng)用型人才，以“地方性、行業(yè)性、應(yīng)用型”本科教學(xué)為主體.培養(yǎng)目標多定位于“通過對學(xué)生進行必要的理論教學(xué)和充分的實踐訓(xùn)練，培養(yǎng)可運用科學(xué)知識和技術(shù)解決實際問題及具有在某一領(lǐng)域獨立從事職業(yè)活動能力的高素質(zhì)高技術(shù)應(yīng)用型人才”.該培養(yǎng)目標要求理論以適用為標準，著重強調(diào)學(xué)以致用，理論如何轉(zhuǎn)化為實踐，如何應(yīng)用到實踐中去.

電子設(shè)計自動化技術(shù)（EDA）是當(dāng)前電子產(chǎn)品開發(fā)、電子系統(tǒng)設(shè)計、電子系統(tǒng)工程中采用的全新設(shè)計手段，已在各大公司、企事業(yè)單位、科研教學(xué)部門廣泛使用，是每一位現(xiàn)代電子設(shè)計工程師必須掌握的設(shè)計技術(shù)，為電子信息類專業(yè)人才指明了就業(yè)方向，具有廣闊的應(yīng)用前景.電子設(shè)計自動化課程是我國高校電子信息類教學(xué)中的一門非常重要的專業(yè)課程.該課程實踐性強、邏輯性高、具有廣闊的工程背景，在電子信息、自動控制、計算機等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，立足于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、分析設(shè)計能力、解決實際問題的能力.

2 實踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子科學(xué)行業(yè)對掌握電子設(shè)計自動化技術(shù)的專業(yè)人才的需求不斷提升.而當(dāng)前電子設(shè)計自動化課程實踐的開展與社會需求和培養(yǎng)目標存在較大的差距，主要體現(xiàn)在：

（1）主體地位不明確.目前，電子設(shè)計自動化課程教學(xué)中過多地偏重于理論講解，實踐教學(xué)基本采用傳統(tǒng)的單一的理論驗證實驗，僅作為理論教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)進行開展.忽視了課程實踐的主體地位以及實踐教學(xué)的本質(zhì)規(guī)律和對學(xué)生技能應(yīng)用能力的培養(yǎng).最終導(dǎo)致實踐內(nèi)容重復(fù)機械，沒有延伸性，學(xué)生課程實踐積極性不高，實踐收效甚微，有悖于應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)的根本目標.

（2）實踐平臺單一.當(dāng)前市場對于專業(yè)人才的需求是多元化多維度的，主要體現(xiàn)在電子設(shè)計自動化的應(yīng)用工具和開發(fā)環(huán)境呈現(xiàn)出多樣化，不同的市場主體對專業(yè)人才的技能要求也不盡相同.然而在當(dāng)前的課程實踐中多采用僅用于驗證試驗的單一開發(fā)環(huán)境，實踐平臺單一，未向?qū)嶋H市場需求靠攏，局限了專業(yè)人才的視野以及可匹配的市場范圍.

（3）實踐層次單一.實踐內(nèi)容設(shè)置與學(xué)生能力的培養(yǎng)缺乏適應(yīng)性，當(dāng)前市場對專業(yè)人才能力的需求是多層次的.在基本的驗證能力的基礎(chǔ)上，更需要專業(yè)人才有能夠根據(jù)實際問題進行設(shè)計的能力，綜合分析各種因素解決問題的能力.然而當(dāng)前的實踐多為基礎(chǔ)的驗證型實驗，缺少設(shè)計型、綜合性實踐，從而影響了學(xué)生高層次、工程設(shè)計能力的提升.

（4）實踐方法單一.當(dāng)前實踐教學(xué)中僅采用教師演示學(xué)生驗證的傳統(tǒng)方式，實踐能力培養(yǎng)過程中學(xué)生的主體意識不能得到充分體現(xiàn).學(xué)生的思維和設(shè)計能力受到限制，容易形成為了實踐而實踐的不良狀況，影響其創(chuàng)新精神和實際技能的培養(yǎng).

3 多維度實踐教學(xué)體系

根據(jù)當(dāng)前實踐教學(xué)中存在的問題和知識能力培養(yǎng)規(guī)律，建立多維度實踐教學(xué)模式.從三個維度改進教學(xué)實踐，逐步解決當(dāng)前課程實踐教學(xué)中的不足之處.在實踐的范疇維度，以實驗箱配套環(huán)境為依托，搭建虛擬機環(huán)境，擴展能力培養(yǎng)范圍.在實踐的層次維度，以驗證型實踐為基石，向高層次衍生出設(shè)計性實踐、綜合性實踐和實訓(xùn)項目，提升能力培養(yǎng)層次.在實踐的形式維度，以操作實踐作為主體，搭配課前分享、課內(nèi)互動、網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)展自主探究實踐，豐富能力培養(yǎng)模式.

3.1 實踐教學(xué)范疇維度建設(shè)

當(dāng)前主流的EDA設(shè)計環(huán)境可分為兩類：一類是基于Windows操作系統(tǒng)的圖形化可視開發(fā)環(huán)境;另一類是基于Linux操作系統(tǒng)的命令行開發(fā)環(huán)境.開發(fā)工具也因芯片供應(yīng)商的不同而不同，主流的開發(fā)工具有Altera公司提供的QuartusII和Xilinx公司提供的ISE兩種.

為了充分匹配實際設(shè)計生產(chǎn)的需求，解決實踐平臺單一的問題，在課內(nèi)實踐范疇維度建設(shè)中搭建了完整的操作系統(tǒng)和齊全的開發(fā)環(huán)境.在Windows操作系統(tǒng)的計算機中配置Linux虛擬機環(huán)境，同時分別在兩種操作系統(tǒng)下分別搭建了不同的開發(fā)工具.

學(xué)生在實踐過程中可以隨意選擇不同開發(fā)環(huán)境下的不同開發(fā)工具進行實踐.配合實驗室配置的EDA綜合試驗箱ZY11203G，既可以在計算機中進行仿真設(shè)計，也可以下載到實驗箱中進行硬件測試驗證.在完善的實踐平臺中，可以針對市場需求拓寬學(xué)生能力培養(yǎng)的范圍與專業(yè)技能的適用性，充分地將學(xué)校實踐教學(xué)與社會市場需求相結(jié)合，拓寬學(xué)生視野.真正地做到培養(yǎng)出學(xué)以致用，可以解決實際問題的高素質(zhì)工程技術(shù)人才.

3.2 實踐教學(xué)層次維度建設(shè)

實踐項目的層次設(shè)計是整個實踐教學(xué)的關(guān)鍵所在，從根上決定了學(xué)生的實踐和技術(shù)能力的培養(yǎng).在實踐教學(xué)層次維度建設(shè)中，充分利用課內(nèi)實踐并輔以課外延伸及開放實驗，均衡設(shè)計完善了驗證性、設(shè)計性、綜合性實踐項目及實訓(xùn)項目.進而達到培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力、綜合能力、設(shè)計能力以及創(chuàng)新能力.

驗證性實踐是對于理論教學(xué)的補充，以最簡單的驗證形式促進并加深學(xué)生對于理論知識的理解.經(jīng)過驗證性實踐主要使學(xué)生能夠充分掌握電子設(shè)計自動化的設(shè)計流程，可以自如應(yīng)用完整的開發(fā)平臺，并對基本的電子系統(tǒng)設(shè)計算法進行正確性驗證.如驗證性實驗設(shè)計中的邏輯門電路驗證、加法器電路驗證等.在理論教學(xué)的當(dāng)堂或者課后即輔以適當(dāng)?shù)尿炞C性實踐，符合學(xué)生理解記憶活動的規(guī)律，可以提升教學(xué)效果.

設(shè)計性實踐是對與電子設(shè)計中的具體知識點的應(yīng)用，用以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及解決實際問題的能力.在設(shè)計性實踐中培養(yǎng)學(xué)生理解實際設(shè)計生產(chǎn)的應(yīng)用場景，靈活的根據(jù)實際情況尋求解決問題的最好途徑.如設(shè)計性實踐中的計數(shù)器設(shè)計、分頻器設(shè)計等.

綜合性實踐目的在于提升學(xué)生對于電子設(shè)計的整體把握.從設(shè)計的需求分析到最后的設(shè)計驗證，培養(yǎng)學(xué)生自上而下的設(shè)計思想以及靈活運用設(shè)計方法設(shè)計出復(fù)雜電子系統(tǒng)的能力.通過綜合性實踐過程中與組員、老師的商討，感受當(dāng)前電子系統(tǒng)的設(shè)計流程.

實訓(xùn)實踐項目是對于課程實踐的升華.學(xué)生電子設(shè)計能力的培養(yǎng)不能限定在某一門課程內(nèi).在課程教學(xué)的末期，配合適當(dāng)?shù)钠髽I(yè)研發(fā)項目，在學(xué)生中組織項目團隊，協(xié)作學(xué)習(xí)完成該項目中的部分模塊的設(shè)計.更好地與市場需求接軌，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的設(shè)計能力以及適應(yīng)能力.

3.3 實踐教學(xué)形式維度建設(shè)

豐富的實踐教學(xué)形式建設(shè)是當(dāng)前實踐建設(shè)的重要組成部分.通過形式多樣的教學(xué)形式可以培養(yǎng)學(xué)生的主體意識和學(xué)習(xí)興趣，避免為實踐而實踐的不良現(xiàn)象.將課程實踐從傳統(tǒng)的實驗室環(huán)境中擴展開，融入學(xué)生學(xué)習(xí)生活的每一個環(huán)節(jié).使得實踐設(shè)計能力的培養(yǎng)成為學(xué)習(xí)過程中潛移默化的一部分.

配合完善的實踐平臺和多層次的實驗室實踐環(huán)境，在教學(xué)設(shè)計中注重課前分享與課內(nèi)互動，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息化平臺、慕課等資源將實踐教學(xué)與理論教學(xué)統(tǒng)一指向于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力.全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等是對于學(xué)生所學(xué)知識體系的全面應(yīng)用.通過組織學(xué)生參與各類比賽、活動，同時配合畢業(yè)設(shè)計的制作以及學(xué)術(shù)論文的撰寫，將學(xué)生實踐設(shè)計能力的培養(yǎng)從單獨的電子設(shè)計自動化課程中抽離出來，實現(xiàn)能力培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展的有機結(jié)合，促成學(xué)生知識、素質(zhì)、能力的一體化培養(yǎng).

4 結(jié)語

針對電子設(shè)計自動化課程實踐教學(xué)中存在的問題，在現(xiàn)有的實踐基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多維度實踐教學(xué)體系.完善了實踐教學(xué)平臺，擴展了實踐教學(xué)層次，豐富了實踐教學(xué)形式.充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，有效培養(yǎng)了學(xué)生的工程實踐能力并在各類電子設(shè)計比賽中取得了優(yōu)異的成績，明顯改善了電子設(shè)計自動化課程的教學(xué)質(zhì)量.

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