EDA 課程在高校教學(xué)中的改革與探索

武 漢

0 前言

隨著現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的快速發(fā)展，智能化、高度集成化是未來電子技術(shù)發(fā)展的方向，這就對電子設(shè)計提出了更高的要求。以PLD（programmable logic devices）為基礎(chǔ)的電子設(shè)計自動化（electronic design automation，EDA）技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的核心，它以功能強(qiáng)大的計算機(jī)為工具，對以硬件描述語言(hardware description language，HDL)為描述手段完成的設(shè)計文件，實(shí)現(xiàn)邏輯化簡、分割、綜合以及布線等功能[1-2]。EDA 技術(shù)為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的方便，提高了設(shè)計效率、降低了設(shè)計成本、縮短了設(shè)計周期并且設(shè)計者擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，顛覆了傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計理念和方法[3-4]。同時，EDA 技術(shù)打破了軟件和硬件的壁壘，它使得電子領(lǐng)域各學(xué)科之間的界限愈加模糊。

為推動現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，解決高新技術(shù)人才匱乏的問題，同時培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，EDA 技術(shù)相關(guān)課程受到越來越多的關(guān)注，并且逐漸成為高校必修課程之一。

1 教學(xué)中存在的問題

現(xiàn)有的EDA 技術(shù)課程一般采用理論+ 實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，但往往理論部分占據(jù)較多學(xué)時，而實(shí)踐學(xué)時較少，從而導(dǎo)致EDA 技術(shù)課程偏于理論教學(xué)，忽略了其應(yīng)用價值。并且通過分析學(xué)生課堂表現(xiàn)以及考試成績發(fā)現(xiàn)，學(xué)生分析問題以及應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識解決問題的能力較差。因此有必要先分析教學(xué)中存在的問題，再對EDA 技術(shù)相關(guān)課程的改革進(jìn)行研究與探索。

（1）課堂教學(xué)主要以基礎(chǔ)知識和設(shè)計方法的講解為主，基礎(chǔ)知識包括技術(shù)概述、結(jié)構(gòu)原理以及相關(guān)語法，知識面廣并且知識點(diǎn)較多。而設(shè)計方法的講解則涉及大量的例子與程序代碼，耗時較多。如果教師把所有的知識點(diǎn)都傳遞給學(xué)生，勢必出現(xiàn)“填鴨式”教學(xué)，學(xué)生一直在被動接受，但是無法消化理解，更不懂如何運(yùn)用，久而久之，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下甚至出現(xiàn)厭學(xué)的情緒。此外，理論學(xué)習(xí)本身就比較枯燥，若教學(xué)方法過于單一，會導(dǎo)致學(xué)生注意力下降、上課打瞌睡等問題，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。

（2）EDA 課程實(shí)驗(yàn)分為綜合性和驗(yàn)證性兩大類，而為了順利完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，老師一般會提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給學(xué)生，以便幫助學(xué)生提前熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。而學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一步步地執(zhí)行就可以得到正確的結(jié)果，雖然學(xué)生可以順利完成實(shí)驗(yàn)，也只是按照指導(dǎo)書“機(jī)械式的執(zhí)行下一步操作”，并不能完全理解每一步驟的具體含義，也不去思考為什么這樣做就可以得到正確的結(jié)果，因此更不會去思考有沒有其他方法可以實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果。

此外，實(shí)踐教學(xué)學(xué)時較少，只能完成基本的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，但是對于學(xué)生來說，實(shí)踐是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果最好的方法，僅僅依靠課堂上的教學(xué)實(shí)踐對學(xué)生來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更多的是課下的練習(xí)與鞏固，這樣才能“熟能生巧、學(xué)以致用”[5]。因此，需要注重課下實(shí)驗(yàn)項目的設(shè)置，同時開放更多的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生使用。

（3）加強(qiáng)EDA 技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)、通信原理、數(shù)字信號處理等先修專業(yè)課之間的聯(lián)系，保證學(xué)習(xí)的連續(xù)性[6]。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項目基本上還是圍繞EDA 技術(shù)這門課的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置的，雖然能夠涵蓋EDA 技術(shù)課程的知識點(diǎn)，但是與本專業(yè)其他課程的聯(lián)系不夠緊密，缺乏吸引力。而這些專業(yè)課之間并不是獨(dú)立的，而是相互滲透、相互交叉的。因此需要注重各個學(xué)科之間的聯(lián)系，學(xué)生才能把本專業(yè)所學(xué)知識聯(lián)系在一起，拓寬了學(xué)生解決問題的思路，同時EDA 實(shí)驗(yàn)也可以向多學(xué)科發(fā)展，提高學(xué)生跨學(xué)科、甚至跨專業(yè)解決問題的能力，進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 教學(xué)改革探索

以提高學(xué)生創(chuàng)新能力、培養(yǎng)應(yīng)用型學(xué)生為目標(biāo)，現(xiàn)對EDA課程的改革提出以下幾點(diǎn)建議。

（1）改變傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)模式，“學(xué)生被動接受”式的教育理念需要調(diào)整，這種教學(xué)模式下容易導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)情緒不高、甚至厭學(xué)的問題。學(xué)生是課堂教學(xué)的主體，因此需要圍繞以學(xué)生為中心開展教學(xué)，避免傳統(tǒng)課堂以老師為中心的教學(xué)模式。

因此，依據(jù)EDA 課程的特點(diǎn)，在理論教學(xué)的過程中圍繞某些典型電路設(shè)計展開，并以電路設(shè)計中具體算法和程序?yàn)橹行模瑢⑺惴ê统绦蜻M(jìn)行歸納。同時，注重小組討論，增加翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及課堂參與度。

（2）實(shí)驗(yàn)課盡量壓縮老師講解時間，把更多的時間留給學(xué)生。老師可以事先把實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材的介紹作為課件放在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)上述內(nèi)容。與此同時，適當(dāng)刪減實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中部分內(nèi)容，避免學(xué)生“機(jī)械式的執(zhí)行下一步”就完成了實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生留一些思考、討論的環(huán)節(jié)，同時要求學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，針對實(shí)驗(yàn)報告中出現(xiàn)的典型問題進(jìn)行講解。此外，鼓勵學(xué)生利用現(xiàn)有資源進(jìn)行其他系統(tǒng)的設(shè)計，鼓勵具有創(chuàng)造性思維的同學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，同時指導(dǎo)參加各類電子大賽，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。

（3）EDA 不是一門獨(dú)立的課程，它與其他專業(yè)課之間有著密切的聯(lián)系，同時鼓勵學(xué)生利用EDA 工具完成其他專業(yè)課程中相應(yīng)系統(tǒng)/器件的設(shè)計，既增強(qiáng)了學(xué)生動手實(shí)踐能力，又加強(qiáng)了知識點(diǎn)的鞏固。跨學(xué)科設(shè)計是后續(xù)發(fā)展的趨勢，因此需要注重此類創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這就要求充分認(rèn)識EDA 課程與其他課程之間的聯(lián)系，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

3 結(jié)束語

EDA 作為通信工程/電子信息工程的專業(yè)核心課程，它是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。因此不能只重視理論而忽視了實(shí)踐。本文結(jié)合EDA 課程的特點(diǎn)，從理論和實(shí)踐教學(xué)兩個方面分析了EDA 課程教學(xué)中存在的一些問題，并針對上述問題提出了部分建議。希望通過課程的改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，真正做到“學(xué)有所獲、學(xué)有所思、學(xué)有所成、學(xué)有所用”。