“EDA原理及应用”课程改革与精品课建设

郑羽 王金海 李金桐 段晓杰 王慧泉 陈瑞娟 田磊

摘    要： 本文论述了“EDA原理及应用”课程应以学科建设为平台，以增强实践能力为重点，以培养创新能力为目标，建立具有专业特色的课程体系。主要从课程体系的改革、教学方法和手段的改进、实践能力的培养等方面阐述该课程的改革与精品建设的必要性。实践表明，课程改革与精品建设的效果显著，对学生的实践能力的培养与创新能力的提高起到了良好的推动作用。

关键词： EDA    精品课程    课程改革    人才培养

教育部在精品课程建设的文件中强调要切实加强教师队伍建设，重视教学内容和课程体系的改革，注重实用先进的教学方法和手段，重视教材建设，理论教学和实践教学并重，建立切实有效的激励和评价机制，实现优质教学资源共享，提高学校教学质量和人才培养水平。

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是现代集成电路及电子整机系统设计中科技创新和产业发展的关键技术。当前集成电路技术已进入超深亚微米工艺和片上系统（SoC）阶段，集成化、微型化和系统化的趋势使得集成电路设计及以集成电路为核心的电子系统设计成为一个庞大的系统工程，离开EDA技术集成电路及电子系统设计将寸步难行。

EDA技术教学是培养高素质电子设计人才，尤其是IC设计人才的重要途径。EDA技术的迅速发展，使我国高校电子技术的教学面临严峻挑战，它对教学思路、内容、方法和实验手段等都提出了新的要求。近几年，许多高校正在探索新的面向21世纪的教学方法，引进电子技术的新发展成果，开设EDA课程，改进EDA实验手段，少数重点高校还获得了教育部试点投资，建立起了EDA实验室和重点教学基地。概括起来，国内高等院校开展的EDA教学内容主要是在电子、通信类等课程中借助一些EDA工具软件进行演示或要求学生利用工具软件达到设计或分析等要求。例如，在电路分析、数字电路和模拟电路等课程中使用EWB电路辅助设计和分析软件、Matlab专用分析软件和Pspice通用电路分析设计软件等进行电路的交直流分析、频率响应分析、容差分析及电路与电子线路分析设计;在通信电路、通信原理等专业课程，使用SystemView软件进行通信系统动态仿真分析。

1.改革课程体系

在课程体系的改革中，我们以适应社会需求为出发点，修订课程教学大纲，规划和确立该课程的教学内容和培养目标，以培养具有实践能力的创新型人才为宗旨，课程体系具有合理的知识结构。通过对学生就业单位和毕业生的调研，分析企业反馈的信息，可知企业期望学生提高实际动手能力和产品开发能力等，不断调整教学内容，增加实践课程比例，并注重课程内涵建设，做到与时俱进，提高学生的知识综合应用能力和实践动手能力，同时提高学生的工艺设计能力、学习的积极性和主动性，强化生产质量控制和新产品开发的创新能力[1]。

在总结教学经验的基础上，我们修订了教学计划，确立了“在夯实EDA课程的理论基础上，注重实际动手能力和创新能力的培养”的教学思路和方法。在硬件上，不仅搭建了较高水平的实践教学平台：EDA原理的实验平台，主要完成验证性实验和综合性实验（EDA原理及应用实验室），还建立了应用创新实践平台：完成设计性和开发性实验（电子信息综合实验和综合开放实验室）。

在软件上，制定了与实践教学体系相适应的实验教学大纲，编写了实验教材，开发了网上实验教学系统。

为强化实验效果，除传统的实验形式外，还要增加电路仿真实验。利用计算机对EDA原理及应用中的接口过程进行模拟，这样既直观，又能在计算机上实现、显示许多实际中不允许或无法实现的特殊情况，开拓了一条强化教学效果的新路子。

为提高学生对实践教学环节的重视度，培养学生的创新能力和实验能力，保证预期效果，将EDA原理及应用实验教学部分分为上机模拟实践、下载实践、课程设计、毕业实习、毕业设计，各类竞赛的开展也为学生实践能力的培养提供了一个好的平台;通过制度和措施保证实验室全天对学生开放;开发网上实验教学管理系统。

2.改进教学方法与手段

（1）多样化教学方法及其实施目的、过程、效果及学生规模

EDA技术发展快，涉及面广、实践性强，对教师和学生的要求较高。掌握EDA技术，提高解决实际工程问题的能力需要一个不断积累、不断探索的过程。在EDA技术教学方法上，我们进行了革新，改变了过去以教师为中心、以课堂讲授为主、以传授知识为基本目的的传统教学模式，而采用教师讲授与学生实践相结合，理论知识与现实工程问题相结合的灵活的教学方式，留给学生充分的思考和实践时间，鼓励学生勤于思考，善于把握问题实质，不断提高解决实际问题的能力。

讲课时突出重点、难点，注重知识点重组。既注重理论基础，又强调实践实用，既保持学术前沿性，又兼顾趣味性，师生互动。教学中重视培养学生运用知识、解决实际问题的能力，课程中引入大量EDA实际例题，充分调动学生的学习积极性。采用多样化的教学方法，学生规模为300人/学期，多元化教学方法包括：

①交互讨论式教学法：为调动学生独立思考的积极性，理论课教学中教师或学生提出问题，师生之间、学生之间互动讨论，调动学生的积极参与性;在设计与综合实验中，教师引导学生讨论方案、方法等。

②目标驱动教学法：教师给出课外作业、实验项目及目标，学生根据任务目标完成实验的各个环节，如资料查找、实验方案设计、仪器调试、实验结果测量与处理等。这种方法使学生任务目标明确，充分发挥学生的自主性，有利于培养其独立工作能力。

③研究式教学法：采用研究的观点、研究的思路、研究的方法讲授课程内容，设置研究性的作业和实验项目。

④现场不讲授只指导的方法：对于学生能够独立完成的实验项目，指导教师不统一讲授，只对学生提出的问题进行答疑指导。这种方法有利于学生自主学习，让学生独立思考，自主学习。

⑤开放式自主实践教学法：开放实验室，学生自主实验，达到自主学习的目的。

⑥课外科技活动指导方法：分小组进行实践活动，开展合作、研究性学习。

⑦学生参与教师科研项目方法：学生在学习过程中可参与教师的科研，教师指导其学习与研究。

⑧网络辅导方法：学生可通过网站的方式访问本课程的情况，通过链接EDA原理及应用课程，可以看到EDA课程组在该网站上所存放的各种资料，包含课程大纲、上课课件、网络视频、习题分析、难点分析等。

多样化实验教学方法主要体现为不同内容、不同对象、不同背景、不同项目情况下多种形式和多种方法的结合，其主要目的是以学生为中心，因材施教，因内容施教，充分调动学生的实践创新积极性，达到提高教学质量、培养创新能力的目的。例如，在基础实验阶段，主要采取现场授课与指导方法;在学生掌握了基本技术与方法之后，在设计性、综合性、创新性实验中采用只指导不讲授或开放式自主实践方法;在理论课和综合实验中采用互动讨论的方法;安排课外作业或科技活动，则采用课外指导方法;目标驱动法则可应用于各环节之中。各种方法综合运用的目的是，培养学生自主获取知识的能力，让学生充分发挥主观能动性和创造性。多元化教学方法尊重学生的个性和创造性，极大地调动了学生的学习积极性，达到了良好的效果。

（2）教学手段——多媒体优化教学

教师和学生可利用网站上已有的EDA教学大纲、EDA课程课件、教师讲课录像等各种学习资源，学生可进行远程学习与接受辅导;建有多媒体教室，实验室配备投影、实时摄像投影等多媒体教学设备，理论和实验教学均采用多媒体辅助教学，全面实现CAI课件与网络课件的结合，计算机仿真实验与实际实验的结合，课堂教学与远程网上辅助教学的结合，现场实时摄像投影与教师演示的结合。

根据教学的不同阶段、不同内容和课内外情况，采用了上述多媒体优化实验教学。例如，课前学生进行网上预习，课外可通过网络进行同学间、师生间的交流与辅导;实验课上讲授基本内容时采用CAI课件，演示仪器使用时采用实时摄像投影，学生在实验阶段采用计算机和网络辅助，遇到困难，除向教师询问外，还可自主到网上资源库查询。多种媒体优化使用，达到最佳效果。

3.加强实践（验）课教学

为了使EDA原理及应用的实践教学体系能适应新的要求，从有利于培养学生自觉应用理论知识指导实践，强化基本技能训练，为培养高素质人才打下良好的基础角度考虑，课程组经过教学内容和教学体系研究和实践，结合理论课模块化教学模式及专业素质教育要求，执行以下实验课程的改革方案，将整个实验分为课内实验和课程设计“两个阶段”。

第一阶段：课内实验

在整个课程的教授过程中，结合授课内容的具体安排和需要，单独设置了对应的实验课程。EDA原理及应用上机10学时，实验10学时，与理论教学同步进行，包括验证性实验与综合设计型实验。在实验中要求学生独立完成所有实验项目，培养学生的基本实验技能;加深对EDA原理理论的理解;学会使用实验仪器;掌握常用EDA程序的设计和分析。

第二阶段：课程设计

为了培养学生熟练使用现代化设计工具的能力，增强学生的工程实践能力，把培养创新意识和创新能力放在核心位置，EDA原理及应用课程在课内实验之外，增设课程设计环节。

课程由教师辅导、学生课外自学、设计制作、论文写作，答辩等环节组成。通过程序设计、程序仿真及程序下载的设计过程，使学生能够充分理解理论教学的内容，并通过实践教学熟悉电子线路设计和开发的相关工具，为学生今后的科研工作打下坚实的理论及实践基础。

根据“EDA原理及应用”课程建设的需要，设计出一套可以用于课程开发使用的实验板，并便于学生进行二次开发，可以强化授课效果，同时提高学生的实践动手能力，培养学生动手能力和分析问题的能力，进行创造性的学习，培养学生的创造精神，并给学生提供进行创造的环境[2]。实验仪器如下图所示：

结语

通过实施“EDA原理及应用”课程改革，使该课程在我院专业建设中发挥了作用。教学中重视培养学生运用知识、解决实际问题的能力，课程中引入大量EDA实际例题，充分调动学生的学习积极性。近年来，学生在全国电子设计大赛、全国“达盛杯”创新电子设计竞赛中取得了国家级和市级的优异成绩。

参考文献：

[1]卞国华.当代教育教学研究与实践[M].长春：吉林文史出版社，2006：38-42.

[2]王仲民.高校培养学生工程实践能力的途径[J].理工高教研究，2008，（2）：121-122.