高职EDA 应用技术课程项目化教学研究

任全会，马 蕾

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

一、EDA 应用技术课程的现状

EDA 技术凭借其灵活性、经济性和短周期性的特点已成为电子设计领域里的主流设计手段。因为涉及到的集成芯片种类繁多，对设计人员要求比较高，因此其从业门槛相对较高，高职院校的学生很难进入到设计领域［1］。让高职学生进入到设计领域是高职EDA 教学的一个难题。

从近几年的全国大学生电子设计大赛的题目来看，利用EDA 技术完成的竞赛题目所占比例逐年提高，题目更加灵活多变，同时要求也越来越高，这些变化反映出目前业界对当代工科电类专业大学生技能掌握的需求方向，同时也促进了高校对相关教育教学内容的改革。

传统的教学方法主要是“教师讲，学生听”的被动教学模式，以学校和课堂为中心，目的是把教师掌握的现成知识技能教授给学生，学生完全听从教师的安排和讲授，没有主观能动性。教师是单纯的知识传递者，和学生缺少互动，在教学中起主导作用。基于此，传统的教学方法存在的问题是，学生的能力无法和专业与课程体系、教学知识进行无缝对接，会出现脱节、断层或重复现象。学生对整个专业和课程了解不够充分，所以会对专业和课程不感兴趣，也就无法对学生的综合应用能力和操作技能进行全面培养，与国家提出的加强技能型人才培养的要求存在着巨大的差距。

二、项目化教学的必要性

项目化教学法是指将从企业的实际生产中提炼出的实际项目，按照教学内容和课程标准融入课程结构中，以学生为主体围绕项目组织和展开教学，把一个完全独立的项目让学生进行收集信息、方案选择以及设计完成。在教师的指导下，开展课堂讨论和相互评价，在此过程中可以充分发挥学生的主观能动性，从而提高学生分析问题、解决问题的能力［2］。

在整个教学过程中，可以把项目分成若干个子项目。在项目实施的过程中，教师可以指出每个子项目的设计要求和重点难点，这样能够让学生在宏观上把握项目的设计目的。项目实施过程中，教师的主要作用是咨询、指导与解答疑难。在项目完成过程中可以让学生体会到创新的艰辛、成功的乐趣，这样能够大大提高学生的自信心。每个项目都是组内成员精诚合作完成的，这样能很好地培养学生的团队合作精神，进而全面提高学生综合职业素养［3］。

项目化教学是学生在教师的指导下亲自处理一个项目的全过程，在这一过程中学习掌握教学计划内的教学内容。学生全部或部分独立组织、安排学习行为，教师只需解决在项目进行过程中出现的问题，完全以学生为主体。EDA 课程是一门实践性很强的课程，很有必要改革传统的教学方式，使用项目化教学方法进行授课，因为此种教学方法重视实践教学和团队学习。这样就能实现提高教学质量和学生职业技能的目的，从而实现培养高技能应用型的人才目标。

通过此课程项目化教学的研究，可以探索出有利于提高学生学习兴趣和动手能力的教学方法，不但有利于本课程的教学，也能为其它课程的教学提供一个很好的参考。

三、具体实施方案

1.选择合适的语言和系统开发工具

在EDA 设计中，主要应用的有VHDL 和Verilog HDL 语言，这两种语言都是标准化的语言。对于高职学生来说，与Verilog HDL 语言相比，VHDL 语言具有语法严谨，有很好的行为级描述能力和系统级描述能力等优势，但是代码较为冗长，对数据类型匹配要求过于严格，编程耗时较多，初学者不易入门［4］，在门级开关电路描述方面弱于Verilog HDL 语言。VHDL 语言的结构相对复杂，语法规则与学生们所熟悉的C 语言相差甚远等因素导致了学生学习兴趣不高，考核成绩偏低等问题。由于高职院校学生入学基础偏低，VHDL 语言相对偏难，掌握起来有较大难度，所以结合市场对人才的需求应选用Verilog HDL 语言作为EDA 技术课程的编程语言。由于Verilog HDL 语言的语法和C 语言接近，与学生的C语言课程形成呼应，他们的学习兴趣大幅提高，积极参与课程中的项目设计，考核成绩得到较大提升。

开发工具使用在国内应用非常广泛的Altera 公司的Quartus II。Quartus II 提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性。包括:可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL 和VHDL 完成电路描述，并将其保存为设计实体文件;芯片(电路)平面布局连线编辑;LogicLock 增量设计方法，用户可建立并优化系统，然后添加对原始系统的性能影响较小或无影响的后续模块。

2.开发系统

为了方便EDA 项目化教学的需求，学校于2012年自主研发了一套适合项目化教学使用的学习开发系统。此开发系统配有FPGA 模块和CPLD 模块，可以实现液晶显示、点阵显示、数码管显示、步进电机驱动以及通信方面的项目开发。编写了和开发系统配套使用的指导书。

3.项目化教学实施思路

为了提高高职学生对EDA 课程的学习兴趣，在开展教学前，向学生展示用使用EDA 课程所学知识可以设计开发的经典项目。让学生直观的看到，经过学习自己也可以开发出相类似的科研成果，这样可以增加学生的学习兴趣和积极性。选择一个学生感兴趣的项目作为具体的实施项目。把一个大的项目，分为若干个子项目，每个子项目都有具体的知识点。为了帮助学生掌握子项目具体的知识点，可以选择相应的实例并进行知识点的扩展。按照教学大纲把教学知识点融入到这些子项目中的实例中。通过每个对每个子项目的学习和掌握，最后把子项目综合为大的项目。这样在学习的过程中，每个学生都会自始至终全程参与，最终达到良好的学习效果。具体的实施过程如图1 所示。

图1 项目实施过程

4.学生组织和考核方式

把学生按3-4 人分组，每组配备一套开发系统。组内成员可以自由分配任务，通过协作的方式完成。在小任务实践环节，教师不再参与其中。由于学生的思考惰性和对教师的依赖性，若教师参与实践环节的演示则不利于学生的自主思考，因此采用邀请学生上讲台进行讲解和演示，教师在一旁辅助的方式。由于台上同学不可避免地会出现错误，促使了台下学生积极思考，帮助台上同学克服困难，修改错误并完成项目。

通过教师打分和组与组之间交替打分的方式进行考核，每完成一个子项目，都要进行评分。评分后教师再进行分组点评。

通过项目化教学的实施，不但能提高学生的学习兴趣，进一步培养了学生的团队协作能力和动手实践能力。

［1］鲁娟娟，王高山.案例教学法在EDA 教学中的应用研究［J］.哈尔滨职业技术学院学报，2010(2)：57-58.

［2］邱宇，王世元.区别于本科教学模式的高职院校EDA 课程教学的改革与实践［J］.西南农业大学学报(社会科学版)，2012(5)：193-195.

［3］夏宇闻.Verilog 数字系统设计教程［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2008：2-9.

［4］周立功.EDA 实验与实践［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2007：2-42.