EDA技術(shù)課程項(xiàng)目化教學(xué)模式探索

【摘 要】本文論述EDA技術(shù)課程項(xiàng)目化教學(xué)模式的具體改革情況，從課程授課模式、授課內(nèi)容、實(shí)施方案、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、課后學(xué)習(xí)提高、成績(jī)考核的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等方面對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)進(jìn)行探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù) 項(xiàng)目化 創(chuàng)新實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）04C-0164-02

EDA技術(shù)是一門多學(xué)科融合的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化的新技術(shù)，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，EDA技術(shù)課程在高校電子類專業(yè)學(xué)習(xí)中發(fā)揮著不容忽視的作用，EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子行業(yè)領(lǐng)域開發(fā)和科學(xué)研究所需要的基本技能。在EDA技術(shù)課程教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)模式，可以提高學(xué)生電子設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)、靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，促進(jìn)信息技術(shù)與課程教學(xué)內(nèi)容的整合，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革。本文對(duì)EDA技術(shù)課實(shí)施程項(xiàng)目化教學(xué)模式進(jìn)行探索。

一、EDA技術(shù)課程項(xiàng)目化教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)的授課模式中理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是獨(dú)立開課的，教師按照教材內(nèi)容順序講授理論知識(shí)，學(xué)生再到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式對(duì)于EDA課程的教學(xué)來說存在著諸多弊端，對(duì)于EDA技術(shù)的初學(xué)者來說，EDA技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，比較難入門掌握設(shè)計(jì)要領(lǐng)。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)到了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)容易遺忘掉，不利于學(xué)生及時(shí)理解消化理論課上所講授的知識(shí)；學(xué)生對(duì)理論課中知識(shí)難點(diǎn)理解不透徹，在實(shí)驗(yàn)過程中感覺到比較困難，需要指導(dǎo)老師花較多的時(shí)間再次講解，從而耽誤實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和思考解決問題的能力。

針對(duì)EDA技術(shù)課程傳統(tǒng)授課模式存在的弊端，有必要在EDA技術(shù)課程中將理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行授課。該授課模式特點(diǎn)是每次課安排4個(gè)學(xué)時(shí)，理論知識(shí)講解和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)穿插進(jìn)行，授課教師根據(jù)學(xué)生的知識(shí)掌握程度靈活安排授課內(nèi)容，對(duì)遇到的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)可以反復(fù)講解，直到學(xué)生真正理解。另外，學(xué)生在課堂上根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求，邊聽邊做，學(xué)習(xí)過程不會(huì)覺得枯燥，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問題也可以相互討論。改變以往的以教師為主導(dǎo)的“滿堂灌”教學(xué)模式，在課堂中以學(xué)生為主導(dǎo)地位，教師作為知識(shí)傳授者和學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣和信心。

二、項(xiàng)目化教學(xué)授課內(nèi)容設(shè)計(jì)

EDA技術(shù)項(xiàng)目化教學(xué)模式探索的關(guān)鍵是教學(xué)內(nèi)容上做了精心的設(shè)計(jì)和編排，通過教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證該模式的可行性。教學(xué)內(nèi)容以項(xiàng)目化為導(dǎo)向，由簡(jiǎn)單入門項(xiàng)目逐步發(fā)展到實(shí)用性較強(qiáng)的工程應(yīng)用項(xiàng)目。教師根據(jù)項(xiàng)目涉及的內(nèi)容深入講解，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求有目的地去學(xué)習(xí)。項(xiàng)目化教學(xué)要將教科書內(nèi)容重新編排，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要按需講解，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為載體，作為課堂任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中積極投入學(xué)習(xí)中，從而掌握所需知識(shí)和技能，有助于提高學(xué)習(xí)效果和實(shí)踐能力。教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要遵循以下原則：第一，目標(biāo)一致原則。課程教學(xué)目標(biāo)是要讓學(xué)生掌握用EDA技術(shù)進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，掌握硬件描述語言（Verilog HDL）的編程思路和方法，用EDA技術(shù)替代傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目設(shè)計(jì)要與此教學(xué)目標(biāo)一致，而不僅僅滿足于學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的軟件操作，更要注重對(duì)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用水平的培養(yǎng)。第二，知識(shí)全面原則。選擇的項(xiàng)目要覆蓋教學(xué)大綱的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)，從簡(jiǎn)到難包含入門性組合邏輯時(shí)序邏輯電路、基礎(chǔ)性外圍模塊應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、綜合性工程類型項(xiàng)目。第三，項(xiàng)目實(shí)用原則。選擇的項(xiàng)目要根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)條件設(shè)計(jì)，要求具有可操作性、演示性強(qiáng)，在工作生活中能用得上的項(xiàng)目，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。 第四，能力提升原則。選擇的項(xiàng)目要有利于學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，熟悉電子工程項(xiàng)目開發(fā)流程，為以后工作培養(yǎng)必要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。

三、項(xiàng)目化教學(xué)模式實(shí)施方案

項(xiàng)目化教學(xué)在實(shí)施過程中，讓學(xué)生改變傳統(tǒng)被動(dòng)聽課的狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整為主動(dòng)參與課程學(xué)習(xí)的狀態(tài)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中可以團(tuán)隊(duì)合作、相互討論，利用課程群及時(shí)與老師溝通遇到的問題。項(xiàng)目化教學(xué)選擇在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室授課，實(shí)驗(yàn)室的有配套的EDA開發(fā)軟件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，另外還提供局域網(wǎng)電子教室、投影儀、大屏幕和網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可以和老師、同學(xué)討論交流，還可以通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)及查找資料。

課程共64課時(shí)，一次課4個(gè)課時(shí)，共16次課。每次課安排一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，教師講授項(xiàng)目的工作原理、設(shè)計(jì)思路以及本項(xiàng)目用到的知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐每個(gè)項(xiàng)目，包括設(shè)計(jì)方案、編程、仿真、調(diào)試、下載驗(yàn)證，教師組織和引導(dǎo)學(xué)生參與完成整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程。從簡(jiǎn)單數(shù)字電路設(shè)計(jì)開始學(xué)習(xí)，經(jīng)過一段課程實(shí)踐學(xué)習(xí)后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由簡(jiǎn)到難，通過不斷學(xué)習(xí)積累，掌握EDA技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用技巧。因?yàn)轫?xiàng)目?jī)?nèi)容的不同而導(dǎo)致每個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的研究方法有所差異，但是總體實(shí)施思路可以按照如下幾個(gè)步驟開展：第一步，項(xiàng)目設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，演示實(shí)驗(yàn)效果，讓學(xué)生明確項(xiàng)目功能指標(biāo)。第二步，制定項(xiàng)目方案，組織學(xué)生分組討論實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目需要用到的硬件電路，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思路對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行模塊化分割，制定程序模塊框圖和模塊接口，教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)思路進(jìn)行引導(dǎo)和解答學(xué)生感到困惑的問題。第三步，實(shí)施項(xiàng)目方案，根據(jù)各自制定的方案進(jìn)行硬件描述語言建模設(shè)計(jì)，教師對(duì)學(xué)生遇到不熟悉的知識(shí)點(diǎn)及時(shí)講解，指導(dǎo)學(xué)生按步驟實(shí)施項(xiàng)目設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。第四步，問題講解和知識(shí)總結(jié)，教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)過程中普遍存在的問題進(jìn)行講解，對(duì)設(shè)計(jì)技巧、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)難點(diǎn)等知識(shí)進(jìn)行總結(jié)。第五步，項(xiàng)目應(yīng)用的延伸，在課堂完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)后，可以舉一反三，利用本項(xiàng)目的模塊設(shè)計(jì)成果應(yīng)用于其他項(xiàng)目，做好模塊設(shè)計(jì)資源的整理。課后布置擴(kuò)展功能的設(shè)計(jì)作業(yè)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和自我解決問題的能力。

四、項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇關(guān)系到教學(xué)效果，需要選擇能開展豐富實(shí)驗(yàn)的開發(fā)平臺(tái)。利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行的項(xiàng)目設(shè)計(jì)既要圍繞課程的核心內(nèi)容，也要考慮當(dāng)前科技發(fā)展的實(shí)際需要，同時(shí)需要兼顧入門簡(jiǎn)單，易于培養(yǎng)學(xué)習(xí)、探究興趣的要求，以及涉及任課教師的一些研究課題等。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)該是便攜式的，在課程開始時(shí)借給學(xué)生使用和保管，上課時(shí)帶到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，下課后可帶回宿舍保管，方便學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)時(shí)間是有限的，要充分利用課后時(shí)間實(shí)踐才能進(jìn)一步提高EDA技術(shù)應(yīng)用水平。如圖1所示為本次教學(xué)模式探索使用的EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電路資源圖，除了FPGA核心模塊外，還包含了常用的外圍模塊電路，可以開展豐富的項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)。

五、項(xiàng)目化教學(xué)課后學(xué)習(xí)提高

課后教師和學(xué)生的交流互動(dòng)是學(xué)習(xí)課程的重要組成部分，交流互動(dòng)可以培養(yǎng)教師和學(xué)生的師生感情，拉近彼此距離，由此可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣和動(dòng)力。充分利用互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)的交流平臺(tái)跟學(xué)生建立聯(lián)系，回答他們遇到的學(xué)習(xí)和生活上的問題。學(xué)生利用課程交流群尋求老師答疑溝通，也是他們喜愛的交流方式。通過課程群安排課后練習(xí)項(xiàng)目，共享教學(xué)課件，分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，可以拓展學(xué)生課后學(xué)習(xí)途徑，提升課程教學(xué)效果。

參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要方式，每年都有國家級(jí)、省部級(jí)、校級(jí)的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，鼓勵(lì)支持學(xué)生根據(jù)各自的興趣愛好、技術(shù)特點(diǎn)參加各項(xiàng)比賽。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)電路、編程、機(jī)械機(jī)構(gòu)、調(diào)試測(cè)試等知識(shí)技能的綜合應(yīng)用能力，涉及知識(shí)面非常廣，其中EDA技術(shù)就是其中重要組成部分。EDA技術(shù)優(yōu)勢(shì)是可以設(shè)計(jì)大規(guī)模數(shù)字邏輯電路，可以在比賽中根據(jù)題目指標(biāo)要求選擇使用FPGA器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，可以達(dá)到事半功倍的效果。學(xué)生通過EDA課程學(xué)習(xí)之后，積累一定的小型項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的綜合性項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，進(jìn)一步加深對(duì)EDA技術(shù)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。

六、成績(jī)考核評(píng)定

EDA技術(shù)課程主要考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，課程成績(jī)的評(píng)定包括課堂實(shí)驗(yàn)成績(jī)、機(jī)試考核成績(jī)、課程設(shè)計(jì)幾部分構(gòu)成。課堂實(shí)驗(yàn)成績(jī)占40%，學(xué)生在課堂上要認(rèn)真完成教師布置是項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每次課都有不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)完成情況在教學(xué)過程登記表記錄。這項(xiàng)分?jǐn)?shù)比重較大，教學(xué)過程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)是重要的評(píng)分依據(jù)，這可以督促學(xué)生在課堂上要集中精神聽課并積極動(dòng)手實(shí)踐。EDA技術(shù)機(jī)試考核成績(jī)占40%，這項(xiàng)主要考查學(xué)生對(duì)硬件描述語言和EDA技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)流程的掌握程度?？己藘?nèi)容是要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間利用硬件描述設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電路，這是對(duì)課程教學(xué)效果的考評(píng)。EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)占20%，EDA技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，課堂學(xué)習(xí)的時(shí)間有限，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目占比重較多，在完成課堂學(xué)習(xí)后，教師需要布置綜合性課程設(shè)計(jì)給學(xué)生課外完成。每3-5個(gè)同學(xué)組成一個(gè)學(xué)習(xí)小組，分工合作完成一個(gè)綜合性項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，目的是進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)和提高綜合設(shè)計(jì)能力。

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【作者簡(jiǎn)介】李德明（1983— ），男，廣西梧州人，廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師。

（責(zé)編 盧 雯）