“EDA技術(shù)與應(yīng)用”教學(xué)現(xiàn)狀分析與教學(xué)方法改進(jìn)

聶夢(mèng)雅

摘? ?要：“EDA技術(shù)與應(yīng)用”是高校電子類專業(yè)的應(yīng)用型課程，為了培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、搜集資料、團(tuán)隊(duì)合作等能力，文章提出了分組完成任務(wù)并在課堂呈現(xiàn)的理論教學(xué)方法，和課堂、課后相結(jié)合是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率、增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力方面取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化;課程改革;分組教學(xué)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，最初的小規(guī)模集成電路發(fā)展到超大規(guī)模集成電路，再結(jié)合計(jì)算機(jī)的發(fā)展，形成現(xiàn)有的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electrical Design Automation，EDA）技術(shù)[1-2]。其是現(xiàn)代集成電路及電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，而EDA技術(shù)教學(xué)則是培養(yǎng)高素質(zhì)電子設(shè)計(jì)人才，尤其是IC設(shè)計(jì)人才的重要途徑。獨(dú)立院校一直把培養(yǎng)應(yīng)用型人才作為教育教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

“EDA技術(shù)與應(yīng)用”作為電子信息類專業(yè)的專業(yè)必修課程，是基于數(shù)字電子技術(shù)的延伸，在數(shù)字電子的設(shè)計(jì)方面有著非常綜合的應(yīng)用，同時(shí)也是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用的熱門工具，但是通過平時(shí)的實(shí)踐教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于這門課程的掌握還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，本文將針對(duì)這些不足產(chǎn)生的原因加以分析，并通過實(shí)踐教學(xué)結(jié)果提出自己的見解。

1? ? 課程教學(xué)中存在的問題

1.1? 課程設(shè)置

以南京師范大學(xué)中北學(xué)院電子信息類專業(yè)為例，“EDA技術(shù)與應(yīng)用”為專業(yè)必修課，共72課時(shí)，理論課36課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課36課時(shí)，從課時(shí)上來看，理論課和實(shí)驗(yàn)課課時(shí)持平，但是由于這門課本身偏重應(yīng)用，理論課除了新硬件語言的學(xué)習(xí)，大部分都要靠編程來實(shí)踐，學(xué)生才能更加熟練。該課程作為數(shù)字電子技術(shù)的延伸，大部分理論知識(shí)都已經(jīng)被學(xué)習(xí)過，而本課程的重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生通過編程把數(shù)字電路模塊整合成大型系統(tǒng)的能力，需要通過更多的實(shí)踐來完成。

1.2? 實(shí)際學(xué)情

現(xiàn)在傳統(tǒng)教學(xué)仍然以“教師教，學(xué)生學(xué)”為主，主要特點(diǎn)是：老師通過PPT向?qū)W生傳輸知識(shí)，必要時(shí)會(huì)加上板書，學(xué)生聽課然后記錄，這種方式可以較好地完成教師的預(yù)定課堂目標(biāo)，但是正因?yàn)槿绱?，在課堂上，教師為了完成教學(xué)目標(biāo)，通常提問時(shí)間比較有限，和學(xué)生互動(dòng)較少，從而也導(dǎo)致了學(xué)生上課時(shí)的專注力不夠。上課時(shí)筆記的記錄和課程的理解很難達(dá)到80%甚至更低，由于每周只有一次課，學(xué)生課后的自覺性也有所欠缺，除了極少數(shù)同學(xué)會(huì)和老師主動(dòng)互動(dòng)交流，大多數(shù)學(xué)生都將剛剛學(xué)習(xí)的知識(shí)拋之腦后，所學(xué)知識(shí)并不能得到復(fù)習(xí)和應(yīng)用，等再次上課的時(shí)候已經(jīng)是一周以后，根據(jù)記憶遺忘曲線，可以肯定之前的知識(shí)已經(jīng)被遺忘了，而再次學(xué)習(xí)新知識(shí)的效果就會(huì)變得更差。

1.3? 考試考核方法單一

“EDA技術(shù)與應(yīng)用”課程一般按照平時(shí)成績的40%和期末考試成績的60%來計(jì)算，平時(shí)成績中包括課堂表現(xiàn)及上機(jī)實(shí)驗(yàn)部分，期末成績以閉卷筆試為主，主要為理論知識(shí)為主，一些操作題和改錯(cuò)題涉及平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生雖然平時(shí)學(xué)習(xí)上有所欠缺，卻仍然可以通過考前突擊過關(guān)，通過前幾屆學(xué)生畢業(yè)論文選題證明，很多學(xué)生課程完畢后就把這門課拋之腦后，不能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

2? ? 課程教學(xué)的改進(jìn)

2.1? 上課方法的改進(jìn)

大學(xué)生課業(yè)比較繁重，對(duì)于電子信息類的同學(xué)而言，不但專業(yè)課程較多，且課程難度也較高。EDA相對(duì)來說有了先修課程“數(shù)字電子技術(shù)”和“C語言程序設(shè)計(jì)”學(xué)習(xí)作為基礎(chǔ)[3]，難度上來講并不是特別高。通過對(duì)已修本課程的60名同學(xué)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，84%的學(xué)生認(rèn)為這門課對(duì)找工作是有用的;70%的同學(xué)都覺得這門課學(xué)得不是很好，只有15%的同學(xué)覺得學(xué)得比較好。學(xué)得不好的同學(xué)覺得主要原因是自己基礎(chǔ)差且沒有用功，還有一部分同學(xué)對(duì)其沒有興趣;對(duì)于學(xué)得好的同學(xué)，54%認(rèn)為是學(xué)過其他編程語言的原因，但大部分同學(xué)甚至87%的同學(xué)認(rèn)為是愛動(dòng)腦、勤上機(jī)的原因，還有一部分是自學(xué)能力較強(qiáng)的原因。學(xué)生還認(rèn)為提問法和討論法要比講授法更容易讓學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，還有學(xué)生提出實(shí)踐法;87%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)好C語言是學(xué)習(xí)好本門課程的一個(gè)重要前提;96%的學(xué)生認(rèn)為提問法能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)，61%的學(xué)生認(rèn)為提問法也可以幫學(xué)生集中注意力在課堂上。綜上所述，學(xué)生具有一定的自學(xué)能力，如果可以事先通過查找資料，預(yù)習(xí)課本等學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，有一部分學(xué)生很愿意去自學(xué)，也愿意下課花時(shí)間去做功課。

結(jié)合調(diào)研成果和一些上課的經(jīng)驗(yàn)，筆者以通信工程班級(jí)為例，把40位學(xué)生按照學(xué)號(hào)分成8組，每組5個(gè)學(xué)生，如圖1所示，在每一節(jié)課后給一組學(xué)生布置任務(wù)，讓學(xué)生回去收集資料，自己編寫PPT，上課的時(shí)候呈現(xiàn)出來。

筆者根據(jù)學(xué)生呈現(xiàn)的情況現(xiàn)場(chǎng)問答，一部分提問本組同學(xué)，檢查學(xué)生課后學(xué)習(xí)情況;一部分提問全班同學(xué)，檢查學(xué)生上課聽講情況，結(jié)合以上信息當(dāng)場(chǎng)給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，作為平時(shí)分進(jìn)行累計(jì)，如表1所示。最后會(huì)根據(jù)學(xué)生講課的情況，對(duì)于學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中漏掉或者展示不全的知識(shí)點(diǎn)加以補(bǔ)充，使學(xué)生加深印象和查漏補(bǔ)缺。

2.2? 實(shí)驗(yàn)課程的改進(jìn)

根據(jù)應(yīng)用型本科的要求，對(duì)于應(yīng)用類的課程必須要增加相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課很難增加的情況下，筆者結(jié)合課上和課后兩個(gè)部分進(jìn)行練習(xí)，課后的時(shí)候會(huì)讓學(xué)生編寫一些比較常用的小模塊，比如計(jì)數(shù)器、分頻器、觸發(fā)器等，上課時(shí)會(huì)給出一個(gè)綜合題目，比如“基于FPGA的交通信號(hào)控制”[4]，該系統(tǒng)中包括了使用狀態(tài)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、分頻器、紅綠燈倒計(jì)時(shí)的計(jì)數(shù)器、七段譯碼顯示等，課上會(huì)給學(xué)生分組討論的時(shí)間，每個(gè)組拿出一份實(shí)行方案，實(shí)驗(yàn)課時(shí)可以拿出已經(jīng)編好的某個(gè)小模塊，然后加上需要編寫的主模塊一起使用，最后在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，既可以達(dá)到課后練習(xí)的目的，又可以達(dá)到上課節(jié)約時(shí)間的目的，從而可以練習(xí)到更多的綜合實(shí)驗(yàn)。

2.3? 評(píng)價(jià)體系的改進(jìn)

根據(jù)上述理論課和實(shí)驗(yàn)課程的改進(jìn)，可以把評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)變成累積式標(biāo)準(zhǔn)[5]，平時(shí)成績?nèi)匀粸?0%，但是根據(jù)分組后完成的任務(wù)和上課回答的問題進(jìn)行評(píng)分;實(shí)驗(yàn)成績提高為40%，主要是課后完成小模塊編寫的結(jié)果，加上上課的時(shí)候分析題目，思考和提問，編寫實(shí)現(xiàn)結(jié)果等;最后還是40%的期末成績，但是最主要是根據(jù)平時(shí)的學(xué)習(xí)情況、參與程度等決定是否可以通過這門課，或者獲得高分，讓整個(gè)評(píng)分體系更加規(guī)范和公平。

3? ? 結(jié)語

實(shí)踐結(jié)果表明：通過平時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)過程的參與，學(xué)生上課時(shí)的注意力更加集中了，而且期末的成績也有了大幅度的提高。實(shí)踐過程中仍然存在一定的問題，比如對(duì)于收集資料的同學(xué)，沒有辦法控制是由本人完成的，還是直接由PPT制作者代為完成;再如，課后完成的小程序和綜合實(shí)驗(yàn)，在后續(xù)的評(píng)價(jià)中，是否要以報(bào)告的形式呈現(xiàn)等，這些實(shí)踐過程中的問題還需要得到進(jìn)一步改進(jìn)。根據(jù)成績的數(shù)據(jù)，可以證明該方法是可行的，在之后的教學(xué)中有推廣的價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉愛榮，王振成，陳楊，等.EDA技術(shù)與CPLD/FPGA開發(fā)應(yīng)用簡明教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

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[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）[M].北京：高等教育出版社，2014.

[4]郭改枝，俞宗佐，張鵬舉.電子信息類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)案例剖析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[5]邢曉敏，李貽濤，趙翠然，等.高等學(xué)校電子技術(shù)類課程現(xiàn)狀分析與教學(xué)方法研究[J].無線互聯(lián)科技，2019（14）：70-72.

Analysis of the current situation of “EDA Technology and Application”

teaching and improvement of teaching methods

Nie Mengya

（Nanjing Normal University Zhongbei College， Danyang 212300， China）

Abstract：“EDA Technology and Application” is an application-oriented course for electronic majors in colleges and universities. In order to cultivate students ability of independent learning， data collection， team cooperation and so on， this paper puts forward the theoretical teaching method of completing tasks in groups and presenting them in class， which is the experimental teaching method combined with after class and classroom. It has achieved good results in improving students learning efficiency and enhancing students practical ability.

Key words：electrical design automation; curriculum reform; group teaching