EDA 课程项目教学法的应用研究与实践

孟祥斌，尹常永，郎东革

(沈阳工程学院 自动控制工程系，沈阳 110136)

电子设计自动化(以下简称“EDA”)是目前电子类产品设计最为热门的技术，电器产品、锅炉温控、航空航天和军用产品、汽车、广播、消费类、工业医疗、存储与服务器、无线通信等产品都采用EDA 技术设计其相关应用产品。

EDA 课程是一门实践性很强的课程，它不仅要求学生具备软件设计能力，而且还要求学生熟练掌握硬件电路等多方面的知识。然而传统的教学方法过于偏重向学生讲授基本理论，虽然也设置了一定的实验环节，但是实验缺乏一定层次性，不能很好地使学生通过学习此门课程，获得项目开发的实践能力。因此在EDA 课程中引入工程项目，依靠工程项目引导学生掌握EDA 开发的方法和技巧，就显得非常重要。

一、EDA 课程设置的改革

1.EDA 课程与本专业内的相关课程共同建立调整机制

EDA 课程涉及到软件和硬件等众多方面知识，涉及到的课程包括数字电子线路、VHDL 语言、模拟电子线路、电路基础等。目前，电子工程专业课的实践环节是以课程为单元，实践内容主要是为本门课程服务的，从而忽略了多门专业课程之间的衔接［1］。通过分析电子工程专业的课程设置可以发现，EDA 课程与多门专业课程之间存在很强的关联度，EDA 课程完全可以和多门课程共同构成实践环节的有机整体。因此，应通过适当调整课程群内容，整合专业课程的实践环节，并进行合理的梯度。同时课程群的教师之间应该每隔一定时间进行相互探讨，从而建立良好的课程群调整机制，这不但对EDA 课程有较好的巩固作用，而且对整个专业建设也更为有利，它便于学生巩固重要的知识点。

2.EDA 实验室需要持续资金投入和对教师技能培训

现阶段EDA 实验室所培养的学生难以满足企业的需求，这就需要从以下几方面进行改进:

(1)实验室需要持续投入资金，引进先进的工作站和更新开发套件。最新的FPGA 工具、芯片发展速度非常迅速，对EDA 技术要求越来越高，实验设备更新很快，基本4 ～5年就面临产品的换代升级，这就要求实验室的投入连续不断，仅依靠一次性大投入，不如分批次连续投入效果更好。

(2)教师需要不断参加培训以提升能力。这需要通过两种途径:其一是学校给教师出去培训机会:其二是教师多做项目特别是实际企业项目提升自身能力，以项目引领教师能力提高，教师能力提高后反哺学生。

(3)加强实验室教师配备。工程项目训练时，实验教师配备数量明显不足，对于50 人以上班级，需要至少2 名实验教师和1 名课程教师的亲自指导，否则很可能教师精力不足，难以满足学生能力培养的目标要求。

二、“EDA 课程中项目教学法”教育教学改革的目标

电子信息工程专业与电高电压技术、电能计量、继电保护、自动装置、电机及自动化等相关专业可以构建紧密的专业群，特别是弱电控强电领域，有其自身的优势，而EDA 技术正是学生需要掌握的关键技术。在教学中，通过实施EDA 课程项目教学法，力争使学生能力能有更大的提升，使学生获得多方面的进步。

(1)目标定位为培养创造力。EDA 课程项目教学法通过转变学生的学习方法，在新的学习环境中，激发他们的主动性和创造力，培养其分析和解决项目问题的能力。而新的教学法也使教师从传统的知识传递者转变为学生学习的引导者、组织者。

(2)分阶段把握实践性的侧重点。项目教学法由学生与教师共同参与，在初始实验阶段，着重培养学生勤于思考的能力;实训阶段要引领好学生，培养他们的主动性;高级阶段则通过实际项目训练，培养学生在项目中分析问题、解决问题的严密性。

三、EDA 课程项目教学法实施的总体思路

(1)确立基础实验项目。这部分主要是设立学生的基本实验训练项目，主要是通过实验，引领学生对EDA 课程基础知识的把握，对器件基本特性的掌握。基础实验要环环相扣，每个环节都有一个递推，把数字设计的几部分都训练到［2－3］。

(2)研究行业背景，明确立项项目重点研究领域。确立贴近企业及行业背景、实用的、缩减功能的实践项目，这部分是在学生完成课程后在EDA 实训环节展开的。确立项目应参考以下几点:第一，项目在学院十二五规划的重点领域进行选择;第二，项目要尽可能包含并结合教学的知识点;第三，每届学生的实践水平是不同的，要把握好各届学生的整体水平，动态调整设置项目的难度梯度，在功能上不追求大而全。这样就能使学生在有限的时间内，迅速完成有实用价值的缩小版本的实践项目研发。

(3)使项目教学法综合实训阶段更加贴近实际项目设计流程，最终提升学生的实际设计水平。这部分应该在学生结束所有专业课程学习后，正式进入毕业设计前，在实训大综合中进行。学生应该根据兴趣爱好有选择地参与，不强制要求全部参与，教师也应该根据学生前期知识储备的不同，合理配置项目组。设计的流程应该更贴近实际项目，学生要根据任务书，要有项目申报书、项目组前期申请答辩、制定合同、确认合同、进行报价制作等实际流程。在项目进行中，应该每天有项目文档，项目结束后应提交总结报告。

四、EDA 项目教学法实施

在项目教学法的具体实践中，教师的作用不应是一个供学生利用的资料库，而应当成为一名引路人和顾问。教师的根本任务在于培养学生独立研究设计能力，引导学生如何在实践中发现新知识，掌握新内容。学生作为学习的主体，通过独立完成项目，把理论与实践有机地结合起来，不仅提高了自身的理论水平和实际操作技能，而且又在教师有目的的引导下，培养了小组同学之间合作解决问题的综合能力而反馈机制的引入能够更好地解决教与学的问题。项目教学法的评价体系不应当单纯考查项目的最终实现结果，还应考查不同项目组的整体协调性、每个同学的参与性等。具体考核评价标准，分为教师评分、项目组学生互评分、反馈建议三大部分。(如图1 所示)

图1 项目实施总体框架

在学院定位的“工程教育”中，项目教学法有其独特的优势。在将EDA 项目教学法扩展到EDA 课程基础实验训练时，设计如下(如图2)。

图2 EDA 数字设计基础实验研究

这些设计项目是根据工程专业的要求和专业自身特点环环相扣的，难度是逐步加深，特别是先期基础实验项目要有层次性。在这一阶段，先期主要是以教师为主体，通过演示并指导学生完成，但在最后一至两个项目中，应尝试以学生为项目实现主体，教师辅助学生完成。这一阶段的目的在于培养学生对系统的分析与设计能力，加深对已学过知识的消化与理解。

第二阶段是实训阶段，也是EDA 项目教学法的关键阶段。项目选择主要参考了学院的重点发展领域，并考虑产业背景，特别是与相关企业工程师探讨分析后确立的，因此，所选择课题项目的方向有很强的现实性(如图3)。项目教学主要是在图3 的内容中选取一些同学感兴趣的题目进行设计，但是对于项目的指标一定要控制难度，这一阶段要给同学们划分一定的项目小组，根据以往的经验，学生小组要兼顾自由和教师调配，这样效果最好。通过实际操作，训练学生在实际工作中与其他同学的协调、合作的能力。

图3 EDA 项目教学项目题目设置

第三阶段，即高级实践阶段，是对第二实训阶段内容的扩展，设计指标也是参照工程项目制定，效果好的小组能够全部完成项目课题指标，其成果能够实际运用到真实项目中去［4］。

五、成果检验及反馈机制

项目教学法训练，针对不同阶段，努力提高学生水平。教师依据学生实际设计效果进行成果检验，并通过学生反馈表(表1)对不同阶段项目进行改进。通过成果检验和反馈机制保证教学全过程的组织、协调、互动、评价及反馈工作的顺利进行，最终完成EDA 课程项目教学法实践训练。

表1 EDA 课程项目教学评价体系反馈表

六、总结

项目组在前期的教学改革中已经取得了一定研究成果，设计了三个实施阶段，针对任务书，在模拟项目报价、模拟申报答辩、确定合同拟定等流程方面已经进行了模拟初探。尝试了教师和学生主体进行互换，培养了学生的积极性和创造能力，锻炼了学生之间配合和协调能力。通过评价体系反馈机制对EDA 项目教学和项目设计进行了不断修正，并在进一步探索EDA课程工程项目教学法能否应用到其他课程中。

［1］付兰芳，李长安，李良洪，等.国内外电工电子课程教学方法和内容对比研究［J］.电气电子教学学报，2009(10).

［2］方恺晴，徐 成，刘 峰.基于EDA 技术的教学型CPU 的设计与实现［J］.实验技术与管理，2005(9).

［3］齐艳茹.基于EDA 的“计算机组成与设计”课教学方法研究［J］.吉林工程技术师范学院学报，2010(11).

［4］姜咏江.基于Quartus II 的计算机核心设计［M］.北京:清华大学出版社，2007.