工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證下的EDA技術(shù)課程教學(xué)改革探討

摘要：在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的理念下，針對(duì)電子信息工程專(zhuān)業(yè)本科生課程《EDA技術(shù)》進(jìn)行了教學(xué)改革探索。首先，本文對(duì)《EDA技術(shù)》教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入分析。然后，針對(duì)存在的問(wèn)題從理論教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)和課程考核方式三個(gè)方面探討教學(xué)改革方法。

關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證;EDA技術(shù);課程改革

我國(guó)自從2006年就在高校中推行工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，到2019年全國(guó)共有兩百多所高校一千多工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)通過(guò)了認(rèn)證。開(kāi)展工程認(rèn)證已經(jīng)是高校進(jìn)行課程教學(xué)改革的重要抓手。以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向并持續(xù)改進(jìn)的工程認(rèn)證理念是進(jìn)行課程教學(xué)改革指導(dǎo)思想。特別是強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和方式有著重要的作用。《EDA技術(shù)》課程是我校電子信息工程專(zhuān)業(yè)的重要核心課程。需要學(xué)生綜合應(yīng)用電子技術(shù)知識(shí)進(jìn)行電路分析、仿真和設(shè)計(jì)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決電子技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的能力有著重要的作用。筆者結(jié)合兄弟院校的改革實(shí)踐和自身近幾年的教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)優(yōu)化和完善教學(xué)內(nèi)容、改革實(shí)踐教學(xué)方法、改革考核評(píng)價(jià)方法等三個(gè)方面進(jìn)行EDA技術(shù)課程 教學(xué)改革探討，以期提高課程教學(xué)質(zhì)量。

1.EDA課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

EDA技術(shù)課程和其它課程的關(guān)系，總的來(lái)說(shuō)是即獨(dú)立又相互聯(lián)系。獨(dú)立是指在教學(xué)內(nèi)容上需要講授硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)和工具使用，這與傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言完全不同。相互聯(lián)系是指進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真時(shí)，設(shè)計(jì)需要其它課程知識(shí)的支撐。例如：數(shù)字電路技術(shù)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等課程均是EDA技術(shù)課程的先導(dǎo)課程。從而造成了學(xué)生“難學(xué)”，教師“難教”的現(xiàn)象。筆者多年來(lái)一直承擔(dān)EDA技術(shù)課程教學(xué)工作，通過(guò)分析和整理工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的課程教學(xué)存在以下問(wèn)題。

1.1學(xué)習(xí)內(nèi)容的復(fù)雜性使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒

EDA課程的授課內(nèi)容主要包含兩部分內(nèi)容，一是硬件描述語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則;二是EDA技術(shù)工具的使用方法。硬件描述語(yǔ)言存在大量并行特性的語(yǔ)法規(guī)則，這與常規(guī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的規(guī)則有很大不同，學(xué)生在初學(xué)時(shí)受傳統(tǒng)思維固化，靈活應(yīng)用這些語(yǔ)法規(guī)則存在困難。EDA技術(shù)工具是較大的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)EDA技術(shù)各個(gè)步驟，內(nèi)容繁雜，學(xué)生學(xué)習(xí)容易產(chǎn)生畏難情緒。

1.2實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐脫節(jié)

EDA技術(shù)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，其課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力有著重要的作用。目前的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)停留對(duì)理論課程知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單驗(yàn)證上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)陳舊。例如：在進(jìn)行電路仿真設(shè)計(jì)過(guò)程中仍然使用傳統(tǒng)的波形仿真方法，已不符合現(xiàn)有工程實(shí)踐情況。導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，影響教學(xué)效果。

1.3考核方式方法重理論輕過(guò)程

目前，EDA技術(shù)課程考核方式分為考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和平時(shí)成績(jī)?nèi)糠帧？己朔绞奖容^簡(jiǎn)單，忽視了分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力的考核，導(dǎo)致“一卷定成績(jī)”、“高分低能”的不合理情況的出現(xiàn)，無(wú)法真實(shí)的反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，違背了“以學(xué)生為中心”的工程認(rèn)證理念。

2.工程認(rèn)證下EDA技術(shù)課程改革實(shí)踐

2.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法

工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)列出了12個(gè)大指標(biāo)點(diǎn)，這12個(gè)指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)化分解成為37個(gè)子指標(biāo)點(diǎn)。按工程認(rèn)證的要求每門(mén)課程都應(yīng)支撐相關(guān)的子指標(biāo)點(diǎn)，這些指標(biāo)點(diǎn)就是課程的培養(yǎng)目標(biāo)。因此完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容首先應(yīng)該制定合理的教學(xué)目標(biāo)。

根據(jù)工程認(rèn)證畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)指定的本課程的教學(xué)目標(biāo)為：（1）掌握使用EDA技術(shù)完成數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，能夠設(shè)計(jì)滿(mǎn)足數(shù)字電子系統(tǒng)要求的硬件電路及軟件程序，能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。（2）掌握使用EDA技術(shù)完成數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的常用軟件和測(cè)試儀器的使用方法。（3）具有利用EDA工具平臺(tái)和相關(guān)測(cè)試儀器開(kāi)展數(shù)字電子系統(tǒng)的分析和評(píng)估能力，并能夠理解其局限性。（4）能及時(shí)跟蹤電子信息工程領(lǐng)域及EDA技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，能夠就當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題發(fā)表自己的見(jiàn)解。

根據(jù)以上確定的教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容。將Multisim和Altium Designer兩種EDA軟件的使用移除，重點(diǎn)突出兩部分內(nèi)容的教學(xué)。在硬件描述語(yǔ)言的教學(xué)部分，講授Verilog HDL的語(yǔ)法規(guī)則和設(shè)計(jì)思想與方法，并且將項(xiàng)目教學(xué)法引入教學(xué)過(guò)程中，改變傳統(tǒng)的語(yǔ)法規(guī)則講授方法。例如：“四選一多路選擇器的實(shí)現(xiàn)”這個(gè)項(xiàng)目就融合了阻塞式復(fù)制、case語(yǔ)句、if語(yǔ)句等知識(shí)點(diǎn)。在EDA工具使用教學(xué)部分，講授QuartusII和Modelsim兩種軟件的使用方法。這兩種軟件包含了EDA技術(shù)主要步驟所用到的工具，能夠滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)EDA工具的要求。

2.2基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程教育過(guò)程中重要環(huán)節(jié)，將一個(gè)大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分解為多個(gè)層次遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生逐步掌握理論課程知識(shí)點(diǎn)。所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以分為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)不再是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，而是以設(shè)計(jì)內(nèi)容為主的項(xiàng)目設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。其中基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)注重基本知識(shí)，幫助學(xué)生掌握Verilog HDL的語(yǔ)法知識(shí)和EDA設(shè)計(jì)方法。提高型實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)課程知識(shí)點(diǎn)前后聯(lián)系與銜接，注重較為復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。綜合型實(shí)驗(yàn)是一個(gè)大的綜合性數(shù)字系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生使用EDA設(shè)計(jì)工具完成復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，從而支撐EDA技術(shù)課程指標(biāo)點(diǎn)。

2.3理論與實(shí)踐并重的考核方式

根據(jù)工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，要求能夠充分考核學(xué)生是否具有了解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。EDA技術(shù)對(duì)于就培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程能力的培養(yǎng)具有重要的作用，傳統(tǒng)的一卷定終身的考核方式不能夠科學(xué)的評(píng)價(jià)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成情況。因此需要構(gòu)建新的考核方法。通過(guò)整合以前的考核方式，構(gòu)建了理論與實(shí)踐并重的考核體系。理論考核包括課堂情況考核、期中考核、結(jié)課考核。主要考核學(xué)生使用EDA技術(shù)的基本知識(shí)點(diǎn)和理論知識(shí)綜合應(yīng)用能力。實(shí)踐考核包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)環(huán)境清理五個(gè)考核環(huán)節(jié)，這五個(gè)環(huán)節(jié)能夠充分考查學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。通過(guò)理論與實(shí)踐并重的考核體系能夠充分考核學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力水平。

3.結(jié)語(yǔ)

總之，在“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向”的工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證理念的指引下，不斷完善《EDA技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)，改革考核方式，實(shí)現(xiàn)以培養(yǎng)解決EDA技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題能力的課程目標(biāo)，構(gòu)建了符合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求的《EDA技術(shù)》新的教學(xué)體系。從實(shí)際達(dá)成情況來(lái)看，教學(xué)效果達(dá)成了預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉霞，藍(lán)艇.工程認(rèn)證理念下《MCU 應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)踐》課程教學(xué)改革探索[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020，05（下）：201-203.

[2]羅少軒，喬愛(ài)民，王艷春.基于工程項(xiàng)目的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程教學(xué)研究[J].萍鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，36（3）：109-112.

[3]鮮龍.基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的電氣工程專(zhuān)業(yè)課程體系改革與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2020，06：17-19.

作者簡(jiǎn)介：董建彬（1980.3-），男，碩士研究生 講師 研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。