《EDA技術實用教程》的創(chuàng)新性實驗教學方法研究

【摘要】本文介紹創(chuàng)新性實驗教學的概念，著重闡述對《EDA技術實用教程》課程的實驗教學的特點，并提出了進行創(chuàng)新性教學改革的做法和措施。對該課程的創(chuàng)新性實驗教學方法、改革措施及效果進行了評價，強調了高等教育實施創(chuàng)新性實驗教學的重要性。

【關鍵詞】創(chuàng)新性實驗教學;EDA技術;教學方法

1.引言

目前EDA技術已經成為電子信息類學生一門重要的專業(yè)基礎課程，并且在教學、科研，以及大學生電子設計競賽等賽事中，起著越來越重要的作用，成為電子類本科生及研究生必須掌握的專業(yè)基礎知識與基本技能。在EDA課程中，實驗教學是其整個教學過程的必不可少的重要組成部分，是提高學生的綜合素質、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實驗動手能力的重要途徑，對實現高素質創(chuàng)造性的一流人才培養(yǎng)具有重要意義。隨著教學改革的深入，對EDA實驗課程教學的要求也在不斷提高，而目前傳統(tǒng)的“機械式、重復式的”實驗教學模式已遠遠不能適應社會和當前教學關系的發(fā)展。因此，為與EDA技術的發(fā)展相適應，要想培養(yǎng)出學生的創(chuàng)新能力，就必須對EDA課程的實驗教學方式進行創(chuàng)新性實驗教學的改革。

創(chuàng)新性實驗就是指實驗的成果在功能上是已知的，而在性能、實現方法和結果形式上是未知的，不同的學生按照自己的思路進行設計，得到不同的結果，既避免了抄襲，又可以開發(fā)各自的潛能。而創(chuàng)新性實驗教學就是要求老師和學生在整個教學的過程中，不拘泥書本，不迷信權威，不墨守成規(guī)，以已有的知識為基礎，結合學習的實驗和對未來的設想，獨立思考，大膽探索，別出心裁，創(chuàng)造出帶有新思路、新問題、新設計、新途徑、新方法的教學活動。顯然，從創(chuàng)新性實驗目的出發(fā)的教學改革才能真正體現理論與實驗并重的思想，有利于教育的發(fā)展，有利于人才的培養(yǎng)。

2.EDA實驗課程的特點

《EDA技術實用教程》系采用先進的集成開發(fā)平臺、以硬件描述語言(Hardware Description Language)編程設計、最終在可編程邏輯器件(CPLD)或現場可編程門陣列(FPGA)器件上實現應用數字系統(tǒng)的一門課程。該課程主要包括課堂教學、實驗教學二個環(huán)節(jié)，其實驗課程的顯著特點是:一、應用技術先進。隨著半導體和計算機技術的不斷發(fā)展，電子工程設計已經實現了電子設計自動化(Electronic Design Automation)，簡稱EDA[1]。作為一種以計算機為基礎的工作平臺，利用電子技術、計算機技術、智能化技術等多種應用學科的最新成果，開發(fā)成的一整套電子計算機輔助設計軟件，EDA是一種能夠幫助電子設計工程師從事電子元件產品和系統(tǒng)設計的綜合技術，代表了現代電子設計的主流和趨勢。專家認為，未來的電子技術時代將是EDA的時代[2]。二、軟、硬件結合?！癊DA技術”是一種“軟”、“硬”合一的電子設計技術，它以計算機和EDA軟件為工作平臺，以硬件描述語言為設計語言，以專用集成電路為實現載體，設計并實現復雜電子電路或電子系統(tǒng)。這種軟、硬結合的設計方式勢必對學生的自主創(chuàng)新能力有更高的要求。三、知識綜合面寬。EDA技術涵蓋的知識面很廣，課程主要包括EWB、Prote199、FPGA(現場可編程門陣列)/CPLD(復雜可編程邏輯器件)和VHDL(極高速電路硬件描述語言)等內容可以完成和實現電路原理、模擬電子、數字電子、FPGA/CPLD、數字信號處理(DSP)嵌入式設計與片上系統(tǒng)(SOC/SOPC)等課程的實驗仿真、設計與驗證。四、工程實驗性強。作為一種日趨成熟和重要的電子設計手段，EDA技術可以說滲透到了電子、電氣等工程的各個領域，工程實驗性特別突出。針對以上EDA實驗課程特點，如何采用創(chuàng)新性教學方法，提高該課程教學質量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識是我們應該亟待實驗和探索的目標[3]。

3.創(chuàng)新性實驗教學的方法和措施:

EDA技術自身的特點決定了它的學習內容和方式不同于其它學科內容，教師在教學中合理把握和利用這些特點，有助于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，提高他們的專業(yè)技能。本實驗教學中采用了以下五種方法和措施來保證能夠達到上述目的。

一是針對不同的專業(yè)特點，而采用不同的實驗項目。目前EDA技術課程面向的專業(yè)較廣，而且大多作為選修課程來開設，往往幾乎不分專業(yè)授以相同的內容。再加之授課老師不可能面面俱到、樣樣精通，在沒有與專業(yè)對口的試驗教材指導的情況下，其試驗項目不免千篇一律，無法做到因專業(yè)而設授課內容與實驗項目。實際上，不同的專業(yè)對EDA技術課程的需求及適應能力都不一樣，專業(yè)的不同導致課程內容的理解程度存在較大的差異，這種安排過于刻板，其教學效果難以令人滿意。因此，除了對所有專業(yè)開設一些有關操作、基礎知識等的必要實驗以外，還必須針對專業(yè)的需求和EDA技術的發(fā)展現狀設置不同的實驗內容。比如，對自動化專業(yè)開設直流電機/步進電機的控制實驗、基于FPGA的PID調節(jié)器等實驗;對電氣技術專業(yè)開設PWM(脈寬調制波生成與控制、延時同步觸發(fā)等實驗;對電子信息工程專業(yè)開設基于DDS(直接數字信號合成)的正弦信號發(fā)生器、信號采集與FIR濾波等實驗;對通信工程專業(yè)開設基于FPGA的串行接口(UART)控制器、BPSK/FSK等常用信號發(fā)生器等實驗。

二是摒棄傳統(tǒng)的驗證性實驗方式，而采用引導式實驗教學。

學生能力的培養(yǎng)是學生自己不斷思考的結果，而不是教師教出來的，教師在其中所起的只是引導和點撥的作用，主要體現在給學生創(chuàng)造提出問題的情境，而不是全部問題完全由自己包辦。因此要想真正意義上培養(yǎng)出學生的創(chuàng)新性、創(chuàng)造性，就必須要摒棄傳統(tǒng)教學的單一驗證式的實驗方式，而要采用引導式和啟發(fā)式的教學模式，先給學生提出問題，由學生利用所學的知識，放開手腳去解決問題，百花齊放，這樣才能發(fā)揮出學生的主觀能動性，才能迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。

三是許多實驗項目直接來自于近幾年的競賽題目。

實驗教學的實驗項目不僅要具有代表性，更重要的是要和實際相結合，尤其是和各種電子競賽的題目相結合，這樣才能貼近實際問題，才會學有所用，從而解決了學生學了知識后不知道怎么用和用在哪兒的問題。這樣既可以增加學生興趣，同時為他們將理論轉換為實際應用提供一種思路，增強他們的創(chuàng)新思維能力。

四是考核采用小組答辯式的考核方式。EDA由于學習方式的特殊性，它是集課堂理論講授與實驗教學為一體的教學做一體化的教學方式，相應的考核也應當是能夠全面考查學生理論與實驗操作的掌握情況，可以采取大多數院校所采取的考查考核方式。具體可采取記分作業(yè)+課堂表現+課外練習+小組答辯的方式，通過設置每種成績占總成績的不同權重來突出不同的要求。在小組答辯的考試過程中，教師可事先告知學生考查題目，通常這些題目是有一定難度要求的，數量最好是多個，難度應盡量一致，且必須由一組多個學生通過共同努力能夠完成這些任務，在測試過程中通過學生的操作來考查他們應用理論知識解決實際問題的能力。

五是自編實驗教材，更貼近學生實際。EDA技術涵蓋的知識面很廣，如若實驗教學教材偏重于某個課程的內容，或者包含了多個科目的內容但深度不夠，這樣的試驗教材不能完全體現EDA技術課程的特點與優(yōu)勢，使EDA技術在學生實驗能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用大打折扣。這是目前大多數EDA實驗教學中所具有的不足。因此，組織相關課程的老師，編制覆蓋以上課程內容、既有廣度又有深度的EDA試驗教材，是件意義重大的事情，不但對于該課程的教學大有幫助，而且對相關課程的課程設計、畢業(yè)設計、專業(yè)方向設計、競賽、電子制作等都有啟發(fā)和幫助。

4.結束語

本文介紹了在《EDA技術實用教程》課程中實施創(chuàng)新性實驗教學的方法和過程，通過在實際教學中應用收到了較好的效果。一方面既提高了學生對實驗實驗課程的興趣和參與的積極性;另一方面更重要的是開拓了學生的創(chuàng)新思維，尤其在學生從維特性學習到自主創(chuàng)新性學習轉變方面起到了事半功倍的作用。但是，創(chuàng)新性教學不是一門或幾門課程的問題，重要的是應在教師中樹立“創(chuàng)新性”教學的理念，學校應在教學管理、硬件配備、課程建設規(guī)劃的整體框架上加大改革力度，使學生在具有濃厚的創(chuàng)新性氣氛的教學環(huán)境中學習、成長。

參考文獻:

[1]崔曉，張武勤.EDA教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的探索[J].教育論壇，2010，121-124.

[2]黃鄉(xiāng)生.《EDA技術與應用》的研究性實驗教學方法研究[J].東華理工大學學報，2010，68-70.

[3]呂常智，范迪.對EDA課程試驗教學的幾點認識[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2010，110，114.

[4]潘松，黃繼業(yè).EDA技術實用教程[M].北京:科學出版社，2009.

作者簡介:陳萬里，男，講師，黃河科技學院信息工程學院。