多維度實(shí)踐教學(xué)在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程中的應(yīng)用

錢程 錢葉旺

摘要：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一門知識(shí)涵蓋面寬、實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性高的信息類專業(yè)課程，其實(shí)踐教學(xué)是課程教學(xué)開展的重點(diǎn)和難點(diǎn).目前大部分院校對(duì)于這門課程的教學(xué)仍以理論教學(xué)為主，沒有形成完整的實(shí)踐教學(xué)體系，無法達(dá)到培養(yǎng)運(yùn)用專業(yè)技術(shù)解決實(shí)際問題能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的核心目標(biāo).基于當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中的問題，文中深入探究電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程教學(xué)中的實(shí)踐目標(biāo)、實(shí)踐內(nèi)容、實(shí)踐方式和實(shí)踐評(píng)價(jià)，從而構(gòu)建多維度、多層次、立體化的完整實(shí)踐教學(xué)體系，進(jìn)而為提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型工程技術(shù)人才提供有效的實(shí)踐教學(xué)保障.

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)模式;多維度;多層次;應(yīng)用型

中圖分類號(hào)：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）07-0149-03

1 引言

應(yīng)用型本科院校將發(fā)展目標(biāo)定位于培養(yǎng)直接面向市場(chǎng)和生產(chǎn)的高級(jí)工程應(yīng)用型人才，以“地方性、行業(yè)性、應(yīng)用型”本科教學(xué)為主體.培養(yǎng)目標(biāo)多定位于“通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的理論教學(xué)和充分的實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)可運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技術(shù)解決實(shí)際問題及具有在某一領(lǐng)域獨(dú)立從事職業(yè)活動(dòng)能力的高素質(zhì)高技術(shù)應(yīng)用型人才”.該培養(yǎng)目標(biāo)要求理論以適用為標(biāo)準(zhǔn)，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，理論如何轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，如何應(yīng)用到實(shí)踐中去.

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）是當(dāng)前電子產(chǎn)品開發(fā)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)工程中采用的全新設(shè)計(jì)手段，已在各大公司、企事業(yè)單位、科研教學(xué)部門廣泛使用，是每一位現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)工程師必須掌握的設(shè)計(jì)技術(shù)，為電子信息類專業(yè)人才指明了就業(yè)方向，具有廣闊的應(yīng)用前景.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程是我國高校電子信息類教學(xué)中的一門非常重要的專業(yè)課程.該課程實(shí)踐性強(qiáng)、邏輯性高、具有廣闊的工程背景，在電子信息、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，立足于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、分析設(shè)計(jì)能力、解決實(shí)際問題的能力.

2 實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子科學(xué)行業(yè)對(duì)掌握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的專業(yè)人才的需求不斷提升.而當(dāng)前電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程實(shí)踐的開展與社會(huì)需求和培養(yǎng)目標(biāo)存在較大的差距，主要體現(xiàn)在：

（1）主體地位不明確.目前，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程教學(xué)中過多地偏重于理論講解，實(shí)踐教學(xué)基本采用傳統(tǒng)的單一的理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，僅作為理論教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)進(jìn)行開展.忽視了課程實(shí)踐的主體地位以及實(shí)踐教學(xué)的本質(zhì)規(guī)律和對(duì)學(xué)生技能應(yīng)用能力的培養(yǎng).最終導(dǎo)致實(shí)踐內(nèi)容重復(fù)機(jī)械，沒有延伸性，學(xué)生課程實(shí)踐積極性不高，實(shí)踐收效甚微，有悖于應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)的根本目標(biāo).

（2）實(shí)踐平臺(tái)單一.當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于專業(yè)人才的需求是多元化多維度的，主要體現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的應(yīng)用工具和開發(fā)環(huán)境呈現(xiàn)出多樣化，不同的市場(chǎng)主體對(duì)專業(yè)人才的技能要求也不盡相同.然而在當(dāng)前的課程實(shí)踐中多采用僅用于驗(yàn)證試驗(yàn)的單一開發(fā)環(huán)境，實(shí)踐平臺(tái)單一，未向?qū)嶋H市場(chǎng)需求靠攏，局限了專業(yè)人才的視野以及可匹配的市場(chǎng)范圍.

（3）實(shí)踐層次單一.實(shí)踐內(nèi)容設(shè)置與學(xué)生能力的培養(yǎng)缺乏適應(yīng)性，當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)專業(yè)人才能力的需求是多層次的.在基本的驗(yàn)證能力的基礎(chǔ)上，更需要專業(yè)人才有能夠根據(jù)實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力，綜合分析各種因素解決問題的能力.然而當(dāng)前的實(shí)踐多為基礎(chǔ)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)型、綜合性實(shí)踐，從而影響了學(xué)生高層次、工程設(shè)計(jì)能力的提升.

（4）實(shí)踐方法單一.當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中僅采用教師演示學(xué)生驗(yàn)證的傳統(tǒng)方式，實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中學(xué)生的主體意識(shí)不能得到充分體現(xiàn).學(xué)生的思維和設(shè)計(jì)能力受到限制，容易形成為了實(shí)踐而實(shí)踐的不良狀況，影響其創(chuàng)新精神和實(shí)際技能的培養(yǎng).

3 多維度實(shí)踐教學(xué)體系

根據(jù)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中存在的問題和知識(shí)能力培養(yǎng)規(guī)律，建立多維度實(shí)踐教學(xué)模式.從三個(gè)維度改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐，逐步解決當(dāng)前課程實(shí)踐教學(xué)中的不足之處.在實(shí)踐的范疇維度，以實(shí)驗(yàn)箱配套環(huán)境為依托，搭建虛擬機(jī)環(huán)境，擴(kuò)展能力培養(yǎng)范圍.在實(shí)踐的層次維度，以驗(yàn)證型實(shí)踐為基石，向高層次衍生出設(shè)計(jì)性實(shí)踐、綜合性實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，提升能力培養(yǎng)層次.在實(shí)踐的形式維度，以操作實(shí)踐作為主體，搭配課前分享、課內(nèi)互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)展自主探究實(shí)踐，豐富能力培養(yǎng)模式.

3.1 實(shí)踐教學(xué)范疇維度建設(shè)

當(dāng)前主流的EDA設(shè)計(jì)環(huán)境可分為兩類：一類是基于Windows操作系統(tǒng)的圖形化可視開發(fā)環(huán)境;另一類是基于Linux操作系統(tǒng)的命令行開發(fā)環(huán)境.開發(fā)工具也因芯片供應(yīng)商的不同而不同，主流的開發(fā)工具有Altera公司提供的QuartusII和Xilinx公司提供的ISE兩種.

為了充分匹配實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)的需求，解決實(shí)踐平臺(tái)單一的問題，在課內(nèi)實(shí)踐范疇維度建設(shè)中搭建了完整的操作系統(tǒng)和齊全的開發(fā)環(huán)境.在Windows操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中配置Linux虛擬機(jī)環(huán)境，同時(shí)分別在兩種操作系統(tǒng)下分別搭建了不同的開發(fā)工具.

學(xué)生在實(shí)踐過程中可以隨意選擇不同開發(fā)環(huán)境下的不同開發(fā)工具進(jìn)行實(shí)踐.配合實(shí)驗(yàn)室配置的EDA綜合試驗(yàn)箱ZY11203G，既可以在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，也可以下載到實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行硬件測(cè)試驗(yàn)證.在完善的實(shí)踐平臺(tái)中，可以針對(duì)市場(chǎng)需求拓寬學(xué)生能力培養(yǎng)的范圍與專業(yè)技能的適用性，充分地將學(xué)校實(shí)踐教學(xué)與社會(huì)市場(chǎng)需求相結(jié)合，拓寬學(xué)生視野.真正地做到培養(yǎng)出學(xué)以致用，可以解決實(shí)際問題的高素質(zhì)工程技術(shù)人才.

3.2 實(shí)踐教學(xué)層次維度建設(shè)

實(shí)踐項(xiàng)目的層次設(shè)計(jì)是整個(gè)實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵所在，從根上決定了學(xué)生的實(shí)踐和技術(shù)能力的培養(yǎng).在實(shí)踐教學(xué)層次維度建設(shè)中，充分利用課內(nèi)實(shí)踐并輔以課外延伸及開放實(shí)驗(yàn)，均衡設(shè)計(jì)完善了驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)踐項(xiàng)目及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目.進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、綜合能力、設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力.

驗(yàn)證性實(shí)踐是對(duì)于理論教學(xué)的補(bǔ)充，以最簡(jiǎn)單的驗(yàn)證形式促進(jìn)并加深學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解.經(jīng)過驗(yàn)證性實(shí)踐主要使學(xué)生能夠充分掌握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)流程，可以自如應(yīng)用完整的開發(fā)平臺(tái)，并對(duì)基本的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)算法進(jìn)行正確性驗(yàn)證.如驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的邏輯門電路驗(yàn)證、加法器電路驗(yàn)證等.在理論教學(xué)的當(dāng)堂或者課后即輔以適當(dāng)?shù)尿?yàn)證性實(shí)踐，符合學(xué)生理解記憶活動(dòng)的規(guī)律，可以提升教學(xué)效果.

設(shè)計(jì)性實(shí)踐是對(duì)與電子設(shè)計(jì)中的具體知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，用以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及解決實(shí)際問題的能力.在設(shè)計(jì)性實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生理解實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景，靈活的根據(jù)實(shí)際情況尋求解決問題的最好途徑.如設(shè)計(jì)性實(shí)踐中的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)、分頻器設(shè)計(jì)等.

綜合性實(shí)踐目的在于提升學(xué)生對(duì)于電子設(shè)計(jì)的整體把握.從設(shè)計(jì)的需求分析到最后的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生自上而下的設(shè)計(jì)思想以及靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出復(fù)雜電子系統(tǒng)的能力.通過綜合性實(shí)踐過程中與組員、老師的商討，感受當(dāng)前電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程.

實(shí)訓(xùn)實(shí)踐項(xiàng)目是對(duì)于課程實(shí)踐的升華.學(xué)生電子設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)不能限定在某一門課程內(nèi).在課程教學(xué)的末期，配合適當(dāng)?shù)钠髽I(yè)研發(fā)項(xiàng)目，在學(xué)生中組織項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，協(xié)作學(xué)習(xí)完成該項(xiàng)目中的部分模塊的設(shè)計(jì).更好地與市場(chǎng)需求接軌，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的設(shè)計(jì)能力以及適應(yīng)能力.

3.3 實(shí)踐教學(xué)形式維度建設(shè)

豐富的實(shí)踐教學(xué)形式建設(shè)是當(dāng)前實(shí)踐建設(shè)的重要組成部分.通過形式多樣的教學(xué)形式可以培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣，避免為實(shí)踐而實(shí)踐的不良現(xiàn)象.將課程實(shí)踐從傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中擴(kuò)展開，融入學(xué)生學(xué)習(xí)生活的每一個(gè)環(huán)節(jié).使得實(shí)踐設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)成為學(xué)習(xí)過程中潛移默化的一部分.

配合完善的實(shí)踐平臺(tái)和多層次的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐環(huán)境，在教學(xué)設(shè)計(jì)中注重課前分享與課內(nèi)互動(dòng)，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)、慕課等資源將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)統(tǒng)一指向于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等是對(duì)于學(xué)生所學(xué)知識(shí)體系的全面應(yīng)用.通過組織學(xué)生參與各類比賽、活動(dòng)，同時(shí)配合畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作以及學(xué)術(shù)論文的撰寫，將學(xué)生實(shí)踐設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)從單獨(dú)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程中抽離出來，實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合，促成學(xué)生知識(shí)、素質(zhì)、能力的一體化培養(yǎng).

4 結(jié)語

針對(duì)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，在現(xiàn)有的實(shí)踐基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多維度實(shí)踐教學(xué)體系.完善了實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，擴(kuò)展了實(shí)踐教學(xué)層次，豐富了實(shí)踐教學(xué)形式.充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，有效培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力并在各類電子設(shè)計(jì)比賽中取得了優(yōu)異的成績，明顯改善了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程的教學(xué)質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕付揚(yáng).以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)深化電類基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（9）：184-187.

〔2〕李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實(shí)踐教學(xué)問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）：1-3.

〔3〕吳長偉，鄭曉霞.應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程多維度實(shí)踐教學(xué)體系改革[J].中國冶金教育，2015（4）：63-65.

〔4〕董素鴿，李華.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程教學(xué)方法探討[J].中國電力教育，2012，11（24）：46-47.

〔5〕郝智紅.工科遠(yuǎn)程開放式多維度實(shí)踐教學(xué)模式研究[J].繼續(xù)教育研究，2013（1）：60-61.

〔6〕王志東，蔣志勇.加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（1）：87-88.

〔7〕高有華，申永山.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下電工學(xué)課程改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，9（4）：272-273.