EDA課程“理實(shí)一體化”教學(xué)改革與實(shí)踐研究

李敏　田麗娜

摘要：本文主要介紹了基于EDA課程的教學(xué)改革與實(shí)踐研究，分別從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面革進(jìn)行了闡述。結(jié)合EDA課程應(yīng)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)行了“理實(shí)一體化”教學(xué)改革與實(shí)踐，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，取得了良好的教學(xué)效果。本課程的教學(xué)教改模式對(duì)其他同類課程具有一定的參考和借鑒作用，以及較好的示范性和輻射推廣作用。

關(guān)鍵詞：EDA課程；理實(shí)一體化；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）28-0116-02

EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的核心，是培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展需要的全面人才必然要掌握的技術(shù)，也是高校電子類課程教學(xué)改革的重要方向。傳統(tǒng)的教學(xué)方式，除了大量運(yùn)用多媒體進(jìn)行教學(xué)外，教學(xué)方式多是單向灌輸，學(xué)生被動(dòng)接受，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性不高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法已不再適應(yīng)EDA這類實(shí)踐性較強(qiáng)的課程的教學(xué)與實(shí)踐，所以探索一種行之有效的EDA教學(xué)改革模式對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力具有重要意義。

我校自開(kāi)設(shè)EDA課程以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的探索研究，在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面進(jìn)行了改革，形成了“理實(shí)一體化”的實(shí)踐教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

一、改革教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

學(xué)校開(kāi)設(shè)EDA課程之初，只設(shè)置了54學(xué)時(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，且理論課時(shí)占比重較高，達(dá)到。在具體教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在多媒體教室上完兩次理論課后才能到機(jī)房進(jìn)行上機(jī)練習(xí)，在上機(jī)練習(xí)過(guò)程中很容易遺忘理論課程所講的內(nèi)容，且學(xué)生上機(jī)練習(xí)時(shí)間少，對(duì)軟件的使用不夠熟練，教學(xué)效果不夠理想。

對(duì)此，本課程進(jìn)行了第一次教學(xué)改革：保持總學(xué)時(shí)不變，對(duì)學(xué)時(shí)進(jìn)行了重新分配，將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)提高到24學(xué)時(shí)，增加學(xué)生的動(dòng)手操作時(shí)間。同時(shí)實(shí)驗(yàn)課由機(jī)房改到了EDA專業(yè)實(shí)驗(yàn)室上課，學(xué)生實(shí)驗(yàn)從操作軟件到直接利用實(shí)驗(yàn)箱完成設(shè)計(jì)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力。

這種教學(xué)模式，增加了學(xué)生的動(dòng)手操作時(shí)間，將軟件設(shè)計(jì)和硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高，授課效果有所改善。但學(xué)生課堂學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)仍不同步，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)有些理論內(nèi)容仍被遺忘，課程教學(xué)模式仍需改進(jìn)。另外由于搬遷新校區(qū)，EDA專業(yè)實(shí)驗(yàn)室也不能繼續(xù)使用。

對(duì)此，本課程進(jìn)行了第二次教學(xué)改革：首先為學(xué)生購(gòu)置EDA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板，保證至少2名同學(xué)共用一塊，課上、課下都由學(xué)生負(fù)責(zé)保管使用，形成一個(gè)自由、開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生隨時(shí)隨地都可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。其次改變上課地點(diǎn)，理論、實(shí)驗(yàn)全部在機(jī)房上課，利用實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板邊講邊練，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)操作同步。講解理論課時(shí)計(jì)算機(jī)由教師控制，學(xué)生專心、注意聽(tīng)講，教師講完后解鎖計(jì)算機(jī)，學(xué)生直接進(jìn)行練習(xí)，并完成教師布置的新任務(wù)。最后，在課程設(shè)置上，增加了兩周的EDA課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生學(xué)完理論和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)后，獨(dú)立完成一個(gè)綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐項(xiàng)目，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

這種教學(xué)模式上的“理實(shí)一體化”大大增加了學(xué)生的動(dòng)手操作時(shí)間，同時(shí)也便于教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)集中出現(xiàn)的問(wèn)題也便于隨時(shí)講解演示，及時(shí)反饋給學(xué)生。

二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。

本課程主要講授現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)技巧。學(xué)生在學(xué)習(xí)完數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之后，對(duì)基本數(shù)字電路模塊的工作原理已基本掌握，但欠缺的是由基本電路模塊構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和實(shí)踐能力。根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)并結(jié)合我院三本學(xué)生的特點(diǎn)，以“適用、夠用、應(yīng)用”為目標(biāo)，將教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化為五個(gè)模塊，并在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)新教學(xué)方法，通過(guò)邊講邊練的教學(xué)模式和案例教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法，使理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用融為一體，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容上的“理實(shí)一體化”。

1.可編程邏輯器件：EDA技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的載體，主要介紹可編程邏輯器件特別是CPLD/FPGA的工作原理、典型結(jié)構(gòu)、器件選用原則與編程配置等內(nèi)容。此部分內(nèi)容比較抽象，在教學(xué)時(shí)采用大量圖片和圖表的方式來(lái)介紹。

2.軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境：運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。主要學(xué)習(xí)Altera公司的Quartus II集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，以一個(gè)簡(jiǎn)單完整的設(shè)計(jì)實(shí)例介紹基于Quartus II的EDA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程。

3.硬件描述語(yǔ)言：運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要描述手段，最能體系EDA技術(shù)的特點(diǎn)。在教學(xué)時(shí)采案例+教學(xué)法，通過(guò)精心準(zhǔn)備的大量設(shè)計(jì)案例介紹VHDL語(yǔ)言，將VHDL語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)、語(yǔ)法要素、常用描述語(yǔ)句和設(shè)計(jì)方法合理地分散到具體實(shí)例中講解，再通過(guò)布置一個(gè)個(gè)任務(wù)讓學(xué)生練習(xí)，有針對(duì)性地訓(xùn)練學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。

4.簡(jiǎn)單數(shù)字單元電路的設(shè)計(jì)：主要介紹組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、狀態(tài)機(jī)等的設(shè)計(jì)方法和技巧，教學(xué)時(shí)采用常用的典型基本數(shù)字電路如數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器、計(jì)數(shù)器、分頻器、寄存器、序列檢測(cè)器等的設(shè)計(jì)實(shí)例，讓學(xué)生從整體上把握VHDL語(yǔ)言的描述特點(diǎn)和設(shè)計(jì)技巧。

5.綜合應(yīng)用：在學(xué)生掌握了基本單元電路的設(shè)計(jì)方法后，采用項(xiàng)目化加任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，通過(guò)對(duì)具體項(xiàng)目如數(shù)字鐘、頻率計(jì)、交通燈控制器等數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的講解，讓學(xué)生分組討論并完成后續(xù)布置的項(xiàng)目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。

三、改革考核方式，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

針對(duì)EDA課程實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)的單純筆試的考核方式，采用分階段、分層次的考核方式，即針對(duì)前四部分教學(xué)內(nèi)容采取實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證+筆試相結(jié)合的考核方式，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)、基本電路設(shè)計(jì)過(guò)程和方法的掌握情況。最后一個(gè)模塊采取設(shè)計(jì)驗(yàn)證+現(xiàn)場(chǎng)答辯+設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行綜合考核。實(shí)踐證明，這種全方位、立體化的考核方式更加合理，對(duì)促進(jìn)學(xué)生基本理論知識(shí)和綜合實(shí)踐能力的同步提高起到了積極的作用。

四、小結(jié)

EDA課程經(jīng)過(guò)兩次教學(xué)改革，“理實(shí)一體化”教學(xué)模式實(shí)踐后，取得了較好的教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用能力。然而，EDA技術(shù)是不斷發(fā)展的，隨著知識(shí)的更新、軟件的升級(jí)和可編程邏輯器件的更新?lián)Q代，如何使該課程與前后課程有機(jī)聯(lián)系與融合，如何在課堂上更好地引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)和持續(xù)學(xué)習(xí)新知識(shí)，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需要，是教學(xué)中要不斷研究和探索的。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：This paper mainly introduces the teaching reform and Practice Research Based on the EDA curriculum，from the teaching model，teaching content，teaching methods，assessment methods，etc.Combined with the characteristics of the EDA curriculum，the teaching reform and practice of "integration of theory and practice" has been improved，and the students' learning interest and practical ability have been improved. The teaching reform mode of this course has certain reference and reference function to other similar courses，as well as good demonstration and radiation promotion function.

Key words：EDA curriculum；integration of theory and practice；teaching reform；practice