基于應用型人才培養的《EDA技術》課程教學改革探索

陳初俠 葉松 任玲芝 申海洋 余建立

摘要：《EDA技術》是高等學校電子信息類專業一門應用性、實踐性很強的課程。該文在分析EDA技術教學現狀的基礎上，結合實際，從人才培養方案、教學大綱、教學方法、考核方式四個方面對《EDA技術》課程進行教學改革探索，旨在為培養更多適應社會發展需要的具有實踐能力和創新能力的應用型人才。

關鍵詞：EDA技術;教學改革;應用型人才

中圖分類號：G642.0 ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0277-02

根據社會發展的需要，本科院校應將“職業導向”作為辦學思想定位的重要內容，走“職業導向”的發展之路，致力于培養高水平的應用型人才，這是高等教育發展的現實之路，也是本科院校自身發展的最好選擇[1]。近年來，以培養社會急需的應用型人才的高校進入一個前所未有的發展時期，要提高應用型人才培養質量，辦出應用型本科院校特色，關鍵之一是要建立一批具有較高應用性，實戰性和符合企業技術需求的專業課程[2]。

電子設計自動化（Electronic Design Automation，EDA）技術是一種“軟”“硬”緊密結合的電子設計技術，它以計算機和EDA軟件為設計工具，以硬件描述語言為設計主要表達方式，以大規模可編程邏輯器件為實現載體，設計并實現數字電子系統和復雜的電路系統[3]。為了適應EDA技術在高新技術行業中的人才需求，培養學生工程實踐能力和自主創新能力，在眾多應用型本科高校的人才培養方案中，《EDA技術》課程的普及率和滲透率都很高[4]。我校《EDA技術》課程在電子科學與技術、電子信息工程兩個專業開設了多年，取得了一些教學經驗，但是還存在一些問題。為了適應新時代高等院校應用型人才培養的要求，必須對現有的教學進行改革，擬培養出更多的適應社會發展需要的應用型人才。

1 EDA技術教學現狀及存在的問題

目前，我校《EDA技術》課程共48學時，分為理論課和實驗課，其中理論課為32學時，實驗課為16學時。理論課每周一次課，16周完成;實驗課有8個實驗項目，每個實驗項目2學時，8周完成。通過近些年的教學，發現學生學完本課程后對本門課程的精髓掌握得并不好，很多同學并不能利用所學的EDA技術知識進行綜合性較強的數字電子系統設計。很顯然，這與需要培養出具有工程實踐和創新設計能力的應用型人才的目標是有差距的，我想這種情況的出現主要歸咎于以下三個原因。

1.1 教學內容陳舊

《EDA技術》課程的教學內容不管是理論課還是實驗課，我們已經多年沒有改變，教材也沒有變。由于缺少革新的思維，我們基本上與學科前沿脫節，也很少參加EDA技術方面的培訓。在講解理論知識時，我們還是停留在講解硬件描述語言的語法知識和簡單的電路設計，對復雜的電路系統設計涉及的都較少;在實驗項目的開設方面，我們大部分實驗項目是驗證性的，設計性和綜合性的很少，而且實驗項目內容也是多年不變。

1.2 教學模式單一

《EDA技術》課程目前采用的還是傳統的教學模式，即基于教材，以教師講解為主，學生只是被動聽課。這種教學方法會讓很大一部分同學在上課過程中不能集中精神，久而久之，學生還會產生厭學情緒。況且《EDA技術》課程內容實踐性較強，光教師講課即使講得再精彩都很難把學生吸引到課堂中，特別是EDA技術課程里面還涉及一些語言語法知識，光聽不練學生只會聽得云里霧里。

1.3 考核方式單一

考核方式的不同對學生的學習熱情有很大影響，目前，我們的考核方式是最傳統的，即最終成績為平時成績、實驗成績和期末考試成績按一定比例計算得出。很顯然，這種考核方式只會讓學生做題目練習，不能鍛煉學生的工程實踐能力和創新能力。作為以培養應用型人才為目標的課程，我們應該更注重考核學生的實踐水平和實戰能力。

2 EDA技術課程改革措施

針對目前《EDA技術》課程的教學現狀和問題，我們需要對該課程進行改革，其措施主要包含以下四個方面。

2.1 修訂人才培養方案

要培養應用型人才，人才培養方案應該緊隨時代發展，與時俱進。人才培養方案里涉及很多課程，課程之間應該具有良好的銜接性，課程本身在學時的設計上也應該具有科學性和合理性。為了培養具有較強工程實踐和創新能力的應用型人才，《EDA技術》課程的人才培養方案的修訂應包含三個方面：一是《EDA技術》課程應該在什么時候開設;二是《EDA技術》課程它的學時為多少才適合;三是《EDA技術》課程應該有什么后續課程作為補充。關于第一個問題，我們認為該課程應該在《數字電子技術》課程后進行開設，比如第四學期開設了《數字電子技術》，那么第五學期就要開設《EDA技術》。因為EDA技術所涉及的內容主要是數字電路的設計，有了前期數字電子技術的基礎，后面立馬開設《EDA技術》課程，這樣做課程的銜接性是非常好的。第二個問題，《EDA技術》它的學時為多少較合適？通過多年的教學經驗，參考了多個學校的培養方案，我們認為本課程應該重實踐，但是理論課程學時也不能過少，否則無法保證課程的系統性和完整性。我們認為理論學時為24學時，實踐學時為24學時那是比較理想的，而且一些理論知識可以放在實驗項目中進行講解。最后，應該有一些后續課程作為《EDA技術》課程的延續和補充，比如《EDA技術課程設計》，最好這兩門課程能在同一個學期進行開設，這對學生的實踐能力和創新能力培養絕對是有很大的益處的。

2.2 制定新的教學大綱

教學大綱規定了課程所講授的內容，是課程開展的總領性文件。《EDA技術》課程的內容主要有三個方面：一是軟件的使用，如Quartus Ⅱ、Modelsim軟件;二是利用硬件描述語言進行數字電路設計;三是硬件電路的驗證。其中第一、三兩部分主要在實驗課中進行講授，第二部分主要在理論課中進行傳授。

目前，《EDA技術》理論課程教學大綱主要是以硬件描述語言（Verilog HDL）語法的傳授為主線，語法知識講得較全面、完整，課程內容的灌輸有點和C語言類似。在講完Verilog HDL語法知識后再講各種數字電路的Verilog HDL設計。從教學過程中學生的反映可以看出，學生顯得不耐煩，上課專注力不夠，學習效果不理想。另外，《EDA技術》實驗課程教學大綱所規定的實驗項目大部分是驗證性的，設計性和綜合性的較少，每次上課學生都是照葫蘆畫瓢，只動手不動腦，根本不能提高學生的創新能力。鑒于此，制定新的教學大綱迫在眉睫。

為了制定培養應用型人才的《EDA技術》教學大綱，我想可以從以下兩方面入手。

2.2.1 理論課以各種電路的Verilog HDL設計為主線

《EDA技術》最核心的內容就是利用硬件描述語言進行數字電路設計，所以理論課教學大綱完全可以以各種電路的Verilog HDL設計為主線進行。比如每節課（45分鐘）講解一個電路的Verilog HDL設計，在講解電路設計的過程中穿插一些Verilog HDL語法知識。這樣做絕對可以提高學生的聽課效率，因為每節課都有一個任務，就是如何利用Verilog HDL去設計這個電路。這不但能讓學生去主動動腦思考，也能激發他們極大的興趣。另外，通過電路的講解順帶把語法知識夾雜在其中，學生會在無聲無息中就吸收了Verilog HDL語法的精要，這比單純地講解Verilog HDL語法知識要強百倍。

2.2.2 大量增加一些設計性和綜合性實驗項目

目前《EDA技術》實驗課程教學大綱所規定的項目大部分是驗證性的，這造就了學生只動手不動腦的窘境，每次實驗學生都是按部就班，雖然實驗都能按時完成，但是還有很多學生不懂其真實含義和原理。所以，在實驗項目中多增加一些設計性和綜合性實驗非常有必要。一方面，設計性和綜合性實驗難度大，需要學生動腦去思考才能完成，這既鍛煉了他們的分析問題和解決問題的能力，也提高了他們的創新能力;另一方面，由于實驗難度大，他們被迫提前去復習相關知識，這能讓他們的基礎更加扎實，并且還會起到溫故而知新的效果。

2.3 改變教學方法

最好的教學方法就是要能充分調動學生的學習積極性，能使學生多思考。新的教學大綱若以各種電路的Verilog HDL設計為主線，我們可以采用基于項目式的引導式教學方法。以往的教學是教師主導為主，基本上教師全程講解，學生很少參與其中，只是被動聽課，難免產生枯燥乏味情緒。

如果每堂課的講授內容就是一個電路的設計，每堂課上課開始時我們可以拋出設計任務，以引導式的教學方式吸引學生的注意。比如，在講解“三人表決器的Verilog HDL設計”時，首先給學生規定一個任務，即如何用Verilog HDL設計三人表決器。學生在接到這個任務時，腦子里最先出現的應該會是以前《數字電子技術》課程里三人表決器的設計方法，如列真值表、寫邏輯表達式、畫電路圖等。但是用Verilog HDL如何去設計呢？他們一定會有很多的問號，這樣一來，大部分學生就會去思考，用所學的Verilog HDL語法知識去解決這一問題。可以說，這種引導式的教學方法能極大地吸引學生的注意，學生的聽課效率自然會提高，而且他們也不會覺得這門課程枯燥無味。

2.4 變革考核方式

考核是人才培養過程的一個重要環節，是檢驗教學效果和教學質量的主要手段[5]，考核方式的不同對學生的學習熱情有很大影響。目前，我們的考核方式是最傳統的，即平時成績占20%，實驗成績占30%，期末卷面考試占50%，很顯然這種考核方式不能鍛煉學生的工程實踐能力和創新能力。

為了培養學生的實踐能力和創新能力，我們可以把期末卷面考試改成項目考核，即每組學生（2～3人）需要完成一個設計項目，項目題目由教師來擬定，最后根據學生的項目完成情況、項目答辯情況、項目設計報告情況給予成績。我想這種考核方式一定會大大提高學生的工程實踐能力和創新能力，把學生培養成適應社會發展需要的應用型人才。

3 結束語

《EDA技術》是電子信息類專業一門實踐性很強的專業基礎課，在分析我校該課程的教學現狀和存在的問題之基礎上，我們從人才培養方案的修訂、教學大綱的制定、教學方法的改變和考核方式的變革四個方面提出一些教學改革建議。通過《EDA技術》課程教學改革，不斷激發學生對該課程的學習興趣，提高他們的學習效率、實踐動手能力和創新能力，為培養更多適應社會發展需要的應用型人才做進一步的努力。

參考文獻：

[1] 呂曉蘭，左敬龍.應用型本科院校EDA課程實驗教學改革探索[J].中國電力教育，2013（34）：147-149.

[2] 羅智杰，黃子濤，黃邦銳，等.基于實戰案例的EDA課程改革研究[J].當代教育實踐與教學研究，2020（3）：193-194.

[3] 龐前娟.應用型本科EDA技術教學改革的研究[J].大學教育，2015，4（7）：125-126.

[4] 夏冰.面向“應用型”的EDA技術課程教學改革研究[J].科教導刊（中旬刊），2019（23）：112-113.

[5] 姚毅，姚芳.應用型人才培養模式下EDA技術教學改革的探索與實踐[J].科技視界，2018（29）：55-56.

【通聯編輯：朱寶貴】