基于FPGA的EDA課程職業化教學改革研究

丁浩 閆偉 史洪瑋

摘 要：EDA技術課程作為電子信息類專業的專業課程，課程實踐性和應用性較強。針對電子信息類本科畢業生就業需求，結合目前EDA技術課程教學現狀，文中分析了本科教學中EDA技術課程教學滯后于電子信息技術發展、實踐教學效果不顯著、學生就業與企業需求脫節等普遍存在的問題。對EDA技術課程教學模式進行研究探索，提出基于FPGA的EDA技術課程職業化改革的有效途徑。最終提高了EDA實踐課程的教學質量，增強了學生的學習動力，提升了學生的應用技術能力及畢業就業率。

關鍵詞：FPGA;EDA;就業需求;課程職業化;應用技術能力;教學改革

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）10-0-02

0 引 言

隨著信息技術的發展，對畢業生的技能要求越來越高，對高校人才培養提出更高的要求，必將進一步推動高校課程改革。針對目前高校課程改革情況，主要分為如下幾種趨勢：課程要求職業化、課程設置多樣化、課程內容綜合化。

職業化是目前高校應用型人才培養的總趨勢和總要求。課程職業化目標已成為高校課程改革的重要目標，通過職業化教學，培養具有職業化素養的畢業生，在以后的工作中更加容易成功[1]。

隨著信息技術的發展，對于電子信息類本科畢業生而言，從事應用型職業的學生比例較高。結合當前本科高校電子信息類專業人才培養情況，對學生的應用技術能力培養不足，導致畢業生無法滿足新興電子產業對人才的需求[2]。特別在現如今集成電路和計算機技術快速發展的背景下，EDA技術已成為電子行業從業者工作中必不可少的設計工具，EDA技術應用能力也成為評價電子工程師職業素質的評價指標之一[3]。為提升本科畢業生應用技術水平，滿足新興電子行業對人才的需求，EDA技術課程的職業化教學改革勢在必行。

1 研究現狀

1.1 課程大綱設計

EDA技術課程大綱課時設計不合理，其中實踐課時不足。通過查閱高校教學大綱以及報道交流，高校考慮到其是一門融合多學科于一體的綜合性學科，要求學生在掌握基本理論基礎上，精通開發語言并熟練使用設計工具，從而各高校EDA技術課程中的實踐課時占比約1/3。但是EDA技術是一門操作性、實踐性較強的綜合課程，實踐課時的不足無法滿足應用型人才培養目標要求[3]。

1.2 實踐教學設備

EDA技術課程側重實用電子系統的設計，培養學生自主創新能力，通過實驗箱硬件設備作為載體予以體現，增強學生的自主能動性，提升學習興趣。但實驗設備得不到保障，所用實驗箱集成度較高，對外開放接口較簡單，可擴展性較差。學生只需在實驗箱上進行簡單的插接連線、信號檢測等工作，不利于學生理解實驗原理，影響實際動手能力和學習興趣，從而導致實踐課程無法滿足社會對應用型人才的要求[4]。

1.3 實踐教學內容

實驗教學內容形式單一，缺乏創新及動手能力培養。驗證性實驗居多，只需完成EDA軟件簡單操作;綜合設計性實驗偏少，對EDA軟件和設計語言應用能力培養不足，無法充分調動學生積極性，無法有效利用EDA工具高效完成電子系統設計，更無法滿足就業市場對EDA開發能力的需求[2]。

1.4 課程考核方式

課程考核方式單一，無法反映學生實際應用能力。目前課程考核方式主要以書面答卷方式開展。從學生應試角度出發，主要采用短期復習、死記硬背方式，不能夠深入理解課程內容。雖然在課程實踐環節包括了程序設計、軟件操作等內容，但實踐課程評價依托于實驗報告、出勤情況等指標，抄襲復制情況嚴重，不能有效體現學生實踐應用能力水平，最終導致學生創新實踐能力和應用水平較低[1]。

1.5 實踐教師隊伍

高校教師實踐經驗缺乏，與電子行業最新技術發展脫節。對于電子信息類教師走出高校交流、進修和進入企業學習的機會較少，特別是對于EDA技術課程教師，需要掌握電子行業最新的設計方法和積累設計經驗。對于高校教師而言，有較強的理論知識，但對行業最新技術、設計方法和實際應用經驗方面存在不足，導致對學生實踐創新能力的指導方面存在不足，使實踐教學與職業化教學脫節。

2 改革途徑

2.1 優化教學方式，理論和實踐相融合

考慮到高校在現有情況下增加實踐課時的困難，通過優化教學方式提升實踐環節占比，充分將理論與實踐進行融合。

（1）集中講解并開展實操練習。本文考慮將EDA技術課程全部安排在EDA實驗室開展。采用理論集中講解、FPGA示例介紹、EDA軟件演示及學生實操練習方式進行授課。

（2）關注工程案例和經典設計講解。在課程講解過程中，要結合實際工程案例和經典設計方法進行講解，讓學生在過程中體會和理解工程應用，從而能夠將理論與實踐有效結合，達到學以致用的目標。

2.2 改進實驗項目，驗證和設計相結合

EDA技術的基礎設備是可編程控制器，配合計算機和編程軟件，實現電子硬件和軟件系統的設計。將FPGA實驗平臺引入到高校實踐環節，提升實踐硬件平臺的可拓展和可塑性，設計基于FPGA的實驗平臺，充分利用EDA技術完成數字系統的設計。結合EDA技術課程的特點，按照遞進方式，分層設計EDA實踐項目，其主要分為基礎項目、驗證項目、設計項目和綜合項目。

基礎項目熟悉軟件使用和設計流程，驗證項目包括功能性驗證和時序性驗證，設計項目完成從底層到頂層的設計，綜合項目完成從架構設計、模塊劃分、功能實現及下載驗證的所有環節，結合實際工程案例，在過程中理解并掌握設計方法，讓學生有一次系統工程的設計經驗。

2.3 完善考核辦法，校內外評價考核

針對當前EDA課程考核存在的問題，為保障EDA技術課程職業化改革，本文提出采用校內評價和校外評價的考核辦法。

校內評價采用組合量化的考核方式，重點考核課堂表現、實驗報告和期末答辯三個項目，其中課程表現占比10%，實驗報告占比30%，期末答辯占比60%，解決考核結果無差異化問題，充分調動學生積極性。在期末答辯環節，能夠充分體現學生本課程的實踐能力，具體考核方式如下：一方面在每次實踐課堂中，抽取學生進行口頭匯報實踐開展情況;另一方面在最后一次實踐課堂中，開展一對一實踐項目答辯。

校外評價體系，側重學生實習能力的量化考核，將企業對員工的考核評價體系進行優化并應用到學生的校外評價體系中，讓學生認識到企業對員工的考核方向，了解由校內評價考核向職業化考核體系的轉變。

2.4 強化師資力量，校內外實踐培訓

隨著信息技術的發展，對高校教師的業務水平提出更高的要求，需要了解并掌握電子行業的前沿科技、發展趨勢及設計技術。在當前電子設計自動化背景下，設計工具集成度越來越高，對于EDA技術課程教師業務水平要求更高。對于師資力量的提升，重點實施入企培訓、進修和實訓鍛煉方式，提出“雙師型”教師隊伍培養方案。定期開展教師的實踐培訓、校企合作交流和企業進校園等活動，同時推動和鼓勵教師參加企業掛職鍛煉。

3 結 語

EDA技術是一種適應信息時代的促進本科實踐改革的教學手段，作為一門應用性很強的實踐類課程，已成為高校電子信息類專業的重要改革熱點。其不僅轉變了本科高校應用型人才培養方式，更是實踐教學理念和人才培養目標的革新。

本文詳細分析了本科高校EDA技術課程的教學現狀和存在問題，針對當前問題，從教學方式、實驗項目、考核辦法及師資力量等方面提出EDA技術課程職業化改革方案。該方案有效提升了學生理論應用能力和創新實踐能力，學生能夠學以致用，分析問題和解決問題，最終滿足社會對高校畢業人才的需求。

參考文獻

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