基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的EDA技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計(jì)

龔江濤 魏麗君

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412001）

1 引言

近十年，電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，EDA 技術(shù)發(fā)展同樣日新月異，新器件、新工具、新技術(shù)不斷推陳出新、更新?lián)Q代。但是大多數(shù)高校尤其是高職院校的EDA技術(shù)應(yīng)用課程改革腳步卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，課程的教學(xué)仍停留在普通教室上理論，機(jī)房+實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)方式，并且理論課仍圍繞陳舊的器件、落后的技術(shù)、繁復(fù)的語(yǔ)法進(jìn)行“填鴨式”教學(xué)，而實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)箱仍采用MAX Ⅱ、CycloneⅡ等一些早已淘汰或停產(chǎn)的器件，開(kāi)發(fā)工具軟件則是QuartusⅡ等陳舊軟件，教材也是理論歸理論，實(shí)驗(yàn)歸實(shí)驗(yàn)，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，學(xué)生感覺(jué)乏味，距離行業(yè)企業(yè)的實(shí)際要求越來(lái)越遠(yuǎn)。因此，對(duì)EDA 技術(shù)應(yīng)用課程進(jìn)行基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的課程改革迫在眉睫。

工作過(guò)程系統(tǒng)化的思路是通過(guò)崗位調(diào)研，獲得崗位對(duì)應(yīng)的工作過(guò)程和方法能力，并形成列表，將若干個(gè)相關(guān)的方法能力組合在一起，轉(zhuǎn)化為一門課程的教學(xué)目標(biāo)，并以真實(shí)的工作過(guò)程或產(chǎn)品作為載體來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，以達(dá)到接近崗位需求的能力培養(yǎng)目的。工作過(guò)程系統(tǒng)化的課程取模塊課程的靈活性和項(xiàng)目課程一體化兩者之特長(zhǎng)，并實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)層面向策略層面的能力發(fā)展，關(guān)注滿足社會(huì)需求的同時(shí)重視人的個(gè)性發(fā)展，關(guān)注在就業(yè)導(dǎo)向的職業(yè)教育大目標(biāo)下人的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題和教育的本質(zhì)屬性問(wèn)題[1]。

2 以真實(shí)項(xiàng)目和產(chǎn)品為載體改革課程內(nèi)容

根據(jù)EDA技術(shù)相關(guān)崗位的調(diào)研，結(jié)合“電子設(shè)計(jì)工程師（初級(jí)）”資格認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，明確本課程教學(xué)內(nèi)容及對(duì)各內(nèi)容的掌握要求；然后將崗位對(duì)應(yīng)的典型工作任務(wù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件，進(jìn)行科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化，將各教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)的解構(gòu)與重構(gòu)，形成課程的教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)，將企業(yè)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和前沿主流技術(shù)融入其中。

2.1 采用新器件、新工具、新技術(shù)

在教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上采用EDA 技術(shù)目前主流的新器件、新工具、新技術(shù)，分別如下：

（1）PLD 器件：由MAX Ⅱ（目前已停產(chǎn)，但目前仍為部分高校教學(xué)采用）改為MAX 10系列器件（當(dāng)前主流器件，廣泛應(yīng)用于企業(yè)實(shí)際開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)中）；

（2）開(kāi)發(fā)工具軟件：由Quartus Ⅱ軟件（功能相對(duì)簡(jiǎn)單，支持器件少，不支持新型器件，但仍為部分高校教學(xué)使用）改為Quartus Prime開(kāi)發(fā)軟件（企業(yè)開(kāi)發(fā)主流軟件）；

（3）技術(shù)：引入了SOPC片上系統(tǒng)等前沿主流技術(shù)，作為拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2.2 引入企業(yè)操作技能要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)

將深圳華為CPLD與FPGA設(shè)計(jì)規(guī)范流程等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范納入到課程標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容中，實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容與實(shí)際工作崗位的一致和接軌。課程設(shè)計(jì)的10個(gè)項(xiàng)目編寫(xiě)的程序均采用華為VHDL代碼規(guī)范，設(shè)計(jì)操作過(guò)程完全采用華為的設(shè)計(jì)規(guī)范流程，保持與一流企業(yè)的設(shè)計(jì)風(fēng)格與理念一致。

2.3 教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化

按照職業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律與認(rèn)知學(xué)習(xí)規(guī)律，將EDA 技術(shù)應(yīng)用課程內(nèi)容劃分為三大模塊：簡(jiǎn)單數(shù)字電路的原理圖輸入法設(shè)計(jì)、復(fù)雜數(shù)字電路的VHDL輸入法設(shè)計(jì)及電子產(chǎn)品的綜合設(shè)計(jì)。每一模塊均以來(lái)自企業(yè)的真實(shí)電子設(shè)計(jì)產(chǎn)品（項(xiàng)目）為載體，各設(shè)計(jì)易、中、難三個(gè)難度等級(jí)的3到4個(gè)項(xiàng)目，由易到難，由封閉式到開(kāi)放式、開(kāi)放創(chuàng)新式，由簡(jiǎn)單組合邏輯到綜合數(shù)字系統(tǒng)，項(xiàng)目形式多樣，構(gòu)建包含10個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)情境庫(kù)，形成了積木塊式的課程內(nèi)容。在實(shí)際教學(xué)實(shí)施當(dāng)中，教師可根據(jù)不同專業(yè)及課時(shí)要求，靈活選擇部分模塊或項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)[2,3]，具體內(nèi)容結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)

3 創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)組織形式

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐及持續(xù)的改革，根據(jù)EDA 設(shè)計(jì)的工作過(guò)程，將“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”六步教學(xué)法本土化為“任務(wù)布置、資訊學(xué)習(xí)、計(jì)劃制定、項(xiàng)目實(shí)施、檢查評(píng)估”，并以此為主線，在不同階段，將分組討論、頭腦風(fēng)暴、角色扮演等教學(xué)方法靈活應(yīng)用其中，最大程度提高教學(xué)效果[4]。

創(chuàng)新“公司+項(xiàng)目”的教學(xué)組織方式，按電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)企業(yè)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的典型組織形式開(kāi)展教學(xué)[5]。學(xué)生作為“準(zhǔn)設(shè)計(jì)員”被分成若干個(gè)小組，每組5～6人，組成技術(shù)中心的項(xiàng)目小組。每個(gè)項(xiàng)目小組選出一位項(xiàng)目組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)各組的項(xiàng)目教學(xué)組織與管理，老師充當(dāng)研發(fā)主任與技術(shù)主管的角色，對(duì)所有項(xiàng)目小組進(jìn)行日?？记?、過(guò)程監(jiān)控、反饋處理以及技術(shù)咨詢、故障處理、質(zhì)量控制等項(xiàng)目教學(xué)相關(guān)工作。通過(guò)模擬企業(yè)的項(xiàng)目化管理，讓學(xué)生體會(huì)接近真實(shí)的工作環(huán)境和工作過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生的自我管理能力和組織能力，鍛煉學(xué)生的合作、溝通能力和責(zé)任意識(shí)，如圖1所示。

圖1 教學(xué)組織形式

4 構(gòu)建基于雙閉環(huán)的以綜合能力評(píng)價(jià)為核心的量化考核評(píng)價(jià)體系

與工作過(guò)程的課程內(nèi)容改革相配套，全面改革學(xué)習(xí)教學(xué)考核與評(píng)價(jià)體系，采用多種考核方法相結(jié)合[6]，過(guò)程考核與結(jié)果考核相結(jié)合，自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合，職業(yè)能力、方法能力、社會(huì)能力評(píng)價(jià)相結(jié)合，同時(shí)將考核指標(biāo)細(xì)化量化，全面、客觀、綜合評(píng)價(jià)學(xué)生成績(jī)，構(gòu)建基于雙閉環(huán)的以綜合能力評(píng)價(jià)為核心的量化考核評(píng)價(jià)體系，如圖2所示。采用項(xiàng)目考核，每個(gè)項(xiàng)目都采用閉環(huán)方式進(jìn)行檢查、反饋和持續(xù)改進(jìn)，保證上一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，都能確保為下一個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)展提供基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。

圖2 基于雙閉環(huán)的能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

基于以上考核評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)，制訂相配套的項(xiàng)目檢查單、學(xué)生評(píng)價(jià)表、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等紙質(zhì)考核文件，按照檢查單逐條打分，實(shí)現(xiàn)量化考核。

5 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)實(shí)踐證明，EDA技術(shù)應(yīng)用課程通過(guò)工作過(guò)程系統(tǒng)化改革能大大提高高職學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)生學(xué)習(xí)參與度顯著增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”，對(duì)提升學(xué)生動(dòng)手能力及技能水平具有極大幫助。同時(shí)，工作過(guò)程系統(tǒng)化方法對(duì)高職院校其他專業(yè)技術(shù)類課程的改革也具有一定的參考價(jià)值和借鑒意義。