基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《EDA技術(shù)》課程教學(xué)改革探索

陳初俠 葉松 任玲芝 申海洋 余建立

摘要：《EDA技術(shù)》是高等學(xué)校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。該文在分析EDA技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，從人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱、教學(xué)方法、考核方式四個(gè)方面對(duì)《EDA技術(shù)》課程進(jìn)行教學(xué)改革探索，旨在為培養(yǎng)更多適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù);教學(xué)改革;應(yīng)用型人才

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）35-0277-02

根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需要，本科院校應(yīng)將“職業(yè)導(dǎo)向”作為辦學(xué)思想定位的重要內(nèi)容，走“職業(yè)導(dǎo)向”的發(fā)展之路，致力于培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型人才，這是高等教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)之路，也是本科院校自身發(fā)展的最好選擇[1]。近年來(lái)，以培養(yǎng)社會(huì)急需的應(yīng)用型人才的高校進(jìn)入一個(gè)前所未有的發(fā)展時(shí)期，要提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，辦出應(yīng)用型本科院校特色，關(guān)鍵之一是要建立一批具有較高應(yīng)用性，實(shí)戰(zhàn)性和符合企業(yè)技術(shù)需求的專(zhuān)業(yè)課程[2]。

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation，EDA）技術(shù)是一種“軟”“硬”緊密結(jié)合的電子設(shè)計(jì)技術(shù)，它以計(jì)算機(jī)和EDA軟件為設(shè)計(jì)工具，以硬件描述語(yǔ)言為設(shè)計(jì)主要表達(dá)方式，以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷閷?shí)現(xiàn)載體，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子系統(tǒng)和復(fù)雜的電路系統(tǒng)[3]。為了適應(yīng)EDA技術(shù)在高新技術(shù)行業(yè)中的人才需求，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力，在眾多應(yīng)用型本科高校的人才培養(yǎng)方案中，《EDA技術(shù)》課程的普及率和滲透率都很高[4]。我校《EDA技術(shù)》課程在電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程兩個(gè)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了多年，取得了一些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但是還存在一些問(wèn)題。為了適應(yīng)新時(shí)代高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，必須對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)進(jìn)行改革，擬培養(yǎng)出更多的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才。

1 EDA技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前，我?！禘DA技術(shù)》課程共48學(xué)時(shí)，分為理論課和實(shí)驗(yàn)課，其中理論課為32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課為16學(xué)時(shí)。理論課每周一次課，16周完成;實(shí)驗(yàn)課有8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2學(xué)時(shí)，8周完成。通過(guò)近些年的教學(xué)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)完本課程后對(duì)本門(mén)課程的精髓掌握得并不好，很多同學(xué)并不能利用所學(xué)的EDA技術(shù)知識(shí)進(jìn)行綜合性較強(qiáng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。很顯然，這與需要培養(yǎng)出具有工程實(shí)踐和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的應(yīng)用型人才的目標(biāo)是有差距的，我想這種情況的出現(xiàn)主要?dú)w咎于以下三個(gè)原因。

1.1 教學(xué)內(nèi)容陳舊

《EDA技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容不管是理論課還是實(shí)驗(yàn)課，我們已經(jīng)多年沒(méi)有改變，教材也沒(méi)有變。由于缺少革新的思維，我們基本上與學(xué)科前沿脫節(jié)，也很少參加EDA技術(shù)方面的培訓(xùn)。在講解理論知識(shí)時(shí)，我們還是停留在講解硬件描述語(yǔ)言的語(yǔ)法知識(shí)和簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，對(duì)復(fù)雜的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及的都較少;在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)方面，我們大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是驗(yàn)證性的，設(shè)計(jì)性和綜合性的很少，而且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容也是多年不變。

1.2 教學(xué)模式單一

《EDA技術(shù)》課程目前采用的還是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即基于教材，以教師講解為主，學(xué)生只是被動(dòng)聽(tīng)課。這種教學(xué)方法會(huì)讓很大一部分同學(xué)在上課過(guò)程中不能集中精神，久而久之，學(xué)生還會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)情緒。況且《EDA技術(shù)》課程內(nèi)容實(shí)踐性較強(qiáng)，光教師講課即使講得再精彩都很難把學(xué)生吸引到課堂中，特別是EDA技術(shù)課程里面還涉及一些語(yǔ)言語(yǔ)法知識(shí)，光聽(tīng)不練學(xué)生只會(huì)聽(tīng)得云里霧里。

1.3 考核方式單一

考核方式的不同對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情有很大影響，目前，我們的考核方式是最傳統(tǒng)的，即最終成績(jī)?yōu)槠綍r(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)按一定比例計(jì)算得出。很顯然，這種考核方式只會(huì)讓學(xué)生做題目練習(xí)，不能鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。作為以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程，我們應(yīng)該更注重考核學(xué)生的實(shí)踐水平和實(shí)戰(zhàn)能力。

2 EDA技術(shù)課程改革措施

針對(duì)目前《EDA技術(shù)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀和問(wèn)題，我們需要對(duì)該課程進(jìn)行改革，其措施主要包含以下四個(gè)方面。

2.1 修訂人才培養(yǎng)方案

要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，人才培養(yǎng)方案應(yīng)該緊隨時(shí)代發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)。人才培養(yǎng)方案里涉及很多課程，課程之間應(yīng)該具有良好的銜接性，課程本身在學(xué)時(shí)的設(shè)計(jì)上也應(yīng)該具有科學(xué)性和合理性。為了培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，《EDA技術(shù)》課程的人才培養(yǎng)方案的修訂應(yīng)包含三個(gè)方面：一是《EDA技術(shù)》課程應(yīng)該在什么時(shí)候開(kāi)設(shè);二是《EDA技術(shù)》課程它的學(xué)時(shí)為多少才適合;三是《EDA技術(shù)》課程應(yīng)該有什么后續(xù)課程作為補(bǔ)充。關(guān)于第一個(gè)問(wèn)題，我們認(rèn)為該課程應(yīng)該在《數(shù)字電子技術(shù)》課程后進(jìn)行開(kāi)設(shè)，比如第四學(xué)期開(kāi)設(shè)了《數(shù)字電子技術(shù)》，那么第五學(xué)期就要開(kāi)設(shè)《EDA技術(shù)》。因?yàn)镋DA技術(shù)所涉及的內(nèi)容主要是數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，有了前期數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)，后面立馬開(kāi)設(shè)《EDA技術(shù)》課程，這樣做課程的銜接性是非常好的。第二個(gè)問(wèn)題，《EDA技術(shù)》它的學(xué)時(shí)為多少較合適？通過(guò)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，參考了多個(gè)學(xué)校的培養(yǎng)方案，我們認(rèn)為本課程應(yīng)該重實(shí)踐，但是理論課程學(xué)時(shí)也不能過(guò)少，否則無(wú)法保證課程的系統(tǒng)性和完整性。我們認(rèn)為理論學(xué)時(shí)為24學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)為24學(xué)時(shí)那是比較理想的，而且一些理論知識(shí)可以放在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中進(jìn)行講解。最后，應(yīng)該有一些后續(xù)課程作為《EDA技術(shù)》課程的延續(xù)和補(bǔ)充，比如《EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)》，最好這兩門(mén)課程能在同一個(gè)學(xué)期進(jìn)行開(kāi)設(shè)，這對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)絕對(duì)是有很大的益處的。

2.2 制定新的教學(xué)大綱

教學(xué)大綱規(guī)定了課程所講授的內(nèi)容，是課程開(kāi)展的總領(lǐng)性文件?！禘DA技術(shù)》課程的內(nèi)容主要有三個(gè)方面：一是軟件的使用，如Quartus Ⅱ、Modelsim軟件;二是利用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì);三是硬件電路的驗(yàn)證。其中第一、三兩部分主要在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行講授，第二部分主要在理論課中進(jìn)行傳授。

目前，《EDA技術(shù)》理論課程教學(xué)大綱主要是以硬件描述語(yǔ)言（Verilog HDL）語(yǔ)法的傳授為主線，語(yǔ)法知識(shí)講得較全面、完整，課程內(nèi)容的灌輸有點(diǎn)和C語(yǔ)言類(lèi)似。在講完Verilog HDL語(yǔ)法知識(shí)后再講各種數(shù)字電路的Verilog HDL設(shè)計(jì)。從教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的反映可以看出，學(xué)生顯得不耐煩，上課專(zhuān)注力不夠，學(xué)習(xí)效果不理想。另外，《EDA技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大部分是驗(yàn)證性的，設(shè)計(jì)性和綜合性的較少，每次上課學(xué)生都是照葫蘆畫(huà)瓢，只動(dòng)手不動(dòng)腦，根本不能提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。鑒于此，制定新的教學(xué)大綱迫在眉睫。

為了制定培養(yǎng)應(yīng)用型人才的《EDA技術(shù)》教學(xué)大綱，我想可以從以下兩方面入手。

2.2.1 理論課以各種電路的Verilog HDL設(shè)計(jì)為主線

《EDA技術(shù)》最核心的內(nèi)容就是利用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)，所以理論課教學(xué)大綱完全可以以各種電路的Verilog HDL設(shè)計(jì)為主線進(jìn)行。比如每節(jié)課（45分鐘）講解一個(gè)電路的Verilog HDL設(shè)計(jì)，在講解電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中穿插一些Verilog HDL語(yǔ)法知識(shí)。這樣做絕對(duì)可以提高學(xué)生的聽(tīng)課效率，因?yàn)槊抗?jié)課都有一個(gè)任務(wù)，就是如何利用Verilog HDL去設(shè)計(jì)這個(gè)電路。這不但能讓學(xué)生去主動(dòng)動(dòng)腦思考，也能激發(fā)他們極大的興趣。另外，通過(guò)電路的講解順帶把語(yǔ)法知識(shí)夾雜在其中，學(xué)生會(huì)在無(wú)聲無(wú)息中就吸收了Verilog HDL語(yǔ)法的精要，這比單純地講解Verilog HDL語(yǔ)法知識(shí)要強(qiáng)百倍。

2.2.2 大量增加一些設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

目前《EDA技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱所規(guī)定的項(xiàng)目大部分是驗(yàn)證性的，這造就了學(xué)生只動(dòng)手不動(dòng)腦的窘境，每次實(shí)驗(yàn)學(xué)生都是按部就班，雖然實(shí)驗(yàn)都能按時(shí)完成，但是還有很多學(xué)生不懂其真實(shí)含義和原理。所以，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中多增加一些設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)非常有必要。一方面，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)難度大，需要學(xué)生動(dòng)腦去思考才能完成，這既鍛煉了他們的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，也提高了他們的創(chuàng)新能力;另一方面，由于實(shí)驗(yàn)難度大，他們被迫提前去復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)，這能讓他們的基礎(chǔ)更加扎實(shí)，并且還會(huì)起到溫故而知新的效果。

2.3 改變教學(xué)方法

最好的教學(xué)方法就是要能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能使學(xué)生多思考。新的教學(xué)大綱若以各種電路的Verilog HDL設(shè)計(jì)為主線，我們可以采用基于項(xiàng)目式的引導(dǎo)式教學(xué)方法。以往的教學(xué)是教師主導(dǎo)為主，基本上教師全程講解，學(xué)生很少參與其中，只是被動(dòng)聽(tīng)課，難免產(chǎn)生枯燥乏味情緒。

如果每堂課的講授內(nèi)容就是一個(gè)電路的設(shè)計(jì)，每堂課上課開(kāi)始時(shí)我們可以拋出設(shè)計(jì)任務(wù)，以引導(dǎo)式的教學(xué)方式吸引學(xué)生的注意。比如，在講解“三人表決器的Verilog HDL設(shè)計(jì)”時(shí)，首先給學(xué)生規(guī)定一個(gè)任務(wù)，即如何用Verilog HDL設(shè)計(jì)三人表決器。學(xué)生在接到這個(gè)任務(wù)時(shí)，腦子里最先出現(xiàn)的應(yīng)該會(huì)是以前《數(shù)字電子技術(shù)》課程里三人表決器的設(shè)計(jì)方法，如列真值表、寫(xiě)邏輯表達(dá)式、畫(huà)電路圖等。但是用Verilog HDL如何去設(shè)計(jì)呢？他們一定會(huì)有很多的問(wèn)號(hào)，這樣一來(lái)，大部分學(xué)生就會(huì)去思考，用所學(xué)的Verilog HDL語(yǔ)法知識(shí)去解決這一問(wèn)題。可以說(shuō)，這種引導(dǎo)式的教學(xué)方法能極大地吸引學(xué)生的注意，學(xué)生的聽(tīng)課效率自然會(huì)提高，而且他們也不會(huì)覺(jué)得這門(mén)課程枯燥無(wú)味。

2.4 變革考核方式

考核是人才培養(yǎng)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的主要手段[5]，考核方式的不同對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情有很大影響。目前，我們的考核方式是最傳統(tǒng)的，即平時(shí)成績(jī)占20%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%，期末卷面考試占50%，很顯然這種考核方式不能鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，我們可以把期末卷面考試改成項(xiàng)目考核，即每組學(xué)生（2～3人）需要完成一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，項(xiàng)目題目由教師來(lái)擬定，最后根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況、項(xiàng)目答辯情況、項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告情況給予成績(jī)。我想這種考核方式一定會(huì)大大提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，把學(xué)生培養(yǎng)成適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才。

3 結(jié)束語(yǔ)

《EDA技術(shù)》是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在分析我校該課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題之基礎(chǔ)上，我們從人才培養(yǎng)方案的修訂、教學(xué)大綱的制定、教學(xué)方法的改變和考核方式的變革四個(gè)方面提出一些教學(xué)改革建議。通過(guò)《EDA技術(shù)》課程教學(xué)改革，不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)效率、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)更多適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才做進(jìn)一步的努力。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】