以高校实践教学管理与资源共享平台为指导的EDA实践教学改革新途径

王美妮　谷军　赵伟

摘要：针对目前EDA实践课程教学中存在的具体问题，在省级实验教学示范中心建设体系的具体要求指导下，提出了EDA实践教学改革的新途径。引入硬件描述语言和EDA技术等新知识，设计改革的方法以更有效地提高EDA技术实践教学质量和教学效率，增强学生的学习兴趣与自主学习能力、培养创新与合作的团队意识、积极参加动手实践。

关键词：EDA技术；实践教学；省级示范中心

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0087-02

一、引言

EDA技术实践教学是高校电信类专业中一个重要分支，EDA技术的教学必须围绕通过软件的方法来高效地完成硬件设计的计算机技术，最终可实现网表文件的制作。它在硬件实现方面融合了大规模的集成电路制造技术、IC版图设计技术、ASIC封装技术，为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性，是本科生和研究生阶段重要的课程工具。

二、现状分析

近年来，随着我国经济社会的快速发展，迫切需要大批具有创新能力、实践能力的专门人才。电子信息专业是工程性、实践性非常强的专业，该专业的教学效果直接影响大学生以后的深造和工作。目前关于实践教学改革研究颇多，但是各种研究的基础不一样，学生素质程度也不尽相同。教学过程中，学生的学习兴趣不浓厚，学习动力不足，尚存在毕业生实践性不够，不能满足就业单位的工作要求。

随着电子技术的发展和新器件的不断出现，EDA技术实践课程是培养学生综合应用和工程实践动手能力的有效途径。在实践环节，如何更有效地提高教学质量和教学效率，如何提高学生创新意识与自主学习能力、培养创新与合作的团队意识、积极参加动手实践是目前亟需解决的问题。

2013年我院成功申报了“十二五”省级实验教学示范中心，近期在辽宁省高校实践教学管理与资源共享平台中对省级示范中心的建设指标和考核方向做出了明确的规定。结合目前学院开展“提升蓝色人才培养质量”专题学习和研讨，本文以EDA技术实践课程改革为契机，针对教师队伍建设、课程资源管理、实验设备的科学管理、学生创新活动等方面积极改革创新，加强学生实践动手与综合能力，提高学生就业竞争力。

三、改革新途径的实施

（一）加强师资队伍建设

一支高水平、高素质的教师队伍是保证应用型人才培养的前提条件[1]。教师的业务水平高低直接影响教学效果。实践教学中，实验项目多是创新性、综合性项目，学生调试过程中，难免会出现各种技术障碍的问题，这就需要指导教师付出更多的精力来指导学生，尤其在各种大赛中的技术辅导做了很多的准备工作，因此在学校的各种激励政策下，应该鼓励实验老师多参加各类培训，鼓励学习，合理发放实验补贴，调动老师的工作积极性。为保证教学质量的提升和知识的及时更新，提倡新参加工作的年轻教师到实验室工作两年，积极参与实验室的日常管理与实验教学工作，不断提高他们的教学水平和实践管理能力。学校的各类教改项目选题也要进一步重视实践教学，加大实验教学改革项目的投入。加强高校信息学科间的业务交流，充分利用校内外各种媒体和课程资源，互相共享优势实验教学经验，着力提升教师队伍的业务素质和管理水平。

（二）课程资源整合

EDA教学大纲的内容首先要充分体现出现代电子设计化和应用器件操作的先进性和实用性。为适应课程内容的调整，有关教学大纲、教学日历、教案等教学文件也必须做以相应的修订。在授课计划的修订中，一是要合理安排课程的MAX+PLUSII软件讲述和VHDL语言的课时比例；二是要把硬件FPGA结构原理和最新器件类型作为课程讲述的基础部分；三是要合理安排EDA的实验和课程设计环节。

上述新的授课计划可以先在我院电信类专业中试运行。此外，还要选择一些与课程内容配套的国内知名大学所采用的拓展资料，合理引入PSOC等相关设计方法，针对EDA技术实验课程现有的5个实践项目，按验证性、设计性、综合性分类备课，搜集文献，积极设计可行、丰富的实用电路补充到课堂教学中。在复杂电路系统的设计过程中，设计优化是一个重要的技术手段，主要包括面积优化和时间优化。逻辑函数的化简是实现面积优化的一种举措。过去主要由EDA工具自动完成，一般无须设计者介入。因此我们只介绍逻辑函数的公式化简法，其目的是使学生了解逻辑函数化简的意义和数字电路手工设计的过程，从而使学生深入理解自动设计技术的优越性。

（三）课堂教学设计

实验教学内容的设置应落实教学大纲的内容要求，形式灵活、生动。教学大纲的实验项目设置验证性实验、设计性实验、综合性实验的比例合理。本校EDA技术实验课共包括5个实验：MAX+plus软件的操作、简单组合逻辑电路、三八译码器的设计、LED点阵设计、交通灯实验。在课堂教学方面力求内容新颖、组织教学形式要创新。“第一节课”的教学设计力求深入浅出，注重精彩性、丰富性；“LED点阵显示”实验中，显示图案的可自行设定为常见字符、心形图案等丰富的图案。“交通灯显示”实验中，注重理论联系实际，要求预习路口实际交通灯的切换方法。“组合逻辑电路的设计”实验中，鼓励学生描述自行设计的简单运算，实施课堂加分。“三八译码器”实验中，设置赋值语句的错误书写，查看运行结果。鼓励学生把优秀的设计思路讲出来，和大家分享，给他们展示的机会，增强自信心。课堂实验的内容安排首先要对理论知识回顾，采取提问讨论等方式。对MAX+plusII软件的常用操作规程书写在板书固定位置。对于重点难点内容采用图表等方法讲解，反复强调。学会使用和查询软件的帮助文件。

采取分层教学，对成绩较好的学生增加设计题目，加深难度，对成绩较低的同学注重基础知识的讲解，安排较简单的题目。在布置实验内容时按学生能力不同，设置不同题目，这样既能挖掘每个学生的潜力，又能避免报告抄袭。在教学过程中可引入与FPGA设计项目相关的各类大赛试题，突出实战性和应用性，营造你追我赶的学习氛围。

课下与学生交流学习体会，开展教学效果调查，了解他们对本课程的掌握程度，发现教学中存在的问题，整理出调查结果，从而找出提高EDA技术实践教学质量的解决方案。

（四）加强学习团队建设，鼓励参加各类大赛

EDA技术的特点是仿真在时空上不受空间环境和时间制约，可便携式调试，设计的主要工作都是依靠借助计算机完成的，使学生随时开展设计和学习活动成为了可能。鼓励推行学习团队建设，提倡团队成员课余时间研习较大设计题目，分工合作，相互支持，并给予附加成绩加分。也可以在教师的科研项目中适度提取子课题由学生参与研究，并鼓励学生申报国家专利、软件著作权等，可发表省级刊物的论文等创新成果。

（五）实验的科学管理与设备的更新

根据省级示范中心实验中心环境与安全的指标要求，在EDA技术实验室用房的智能化、人性化环境建设情况，安全与环保等方面都做了相应的规划和要求。EDA实验室的所有实验设备均涉及到用电安全，特别是EDA实验箱下载线连接、适配板的搭载。另外，为了给学生提供一个人性化的实验环境，EDA实验室也十分重视卫生、安全和环保等工作，备有国家、省、市、学校及实验中心各项规章制度17例并遵照执行。EDA实验室房间使用面积72.18平方米，共有30台PC机，17套EDA实验箱，数字万用表30件，实验室宽敞、明亮，通风良好，建立了卫生管理细则，为学生提供了干净、卫生的实验环境：

（1）EDA实验室均使用地线，保证用电安全，铺设地胶，为学生提供安全的实验环境；

（2）配有安全灭火器，并定期对灭火器的情况进行检查，保证中心的消防安全；

（3）建立了废旧元器件专人收集保管、学校统一回收制度，有效避免乱扔废旧元器件造成的环境污染，对课程常用器件设立器件展示柜，切实加强课程的认识理解教学。

实验室硬件建设主要包括实验仪器设备的购置。学院近年来定期对EDA实验箱及适配板的运行情况实时检测，对故障设备及时维修及必要购置。随着芯片产品的不断推陈出新，在课堂教学中推荐采用Cypress的PSOC产品，推出片上系统的概念，综合了模拟电路及数字电路的设计技巧，提高学生的硬件设计水平。同时可根据国内外大学最新的研究趋势，适时将FPGA的适用产品列入教学采购计划。

四、结论

EDA技术作为一门综合性的专业基础课程，在省级实验教学示范中心建设体系的指导下，以高校实践教学管理与资源共享平台为依托，需要不断地丰富理论和实践的内容，进一步改革教学模式，以便更好地完善实验教学体系和管理规程，努力提高学生实践能力，这样才能培养出符合时代要求的应用型人才。作为以教学和应用技能培养为主的本科院校，应该充分认识到电子设计自动化技术对本科生的要求。只要坚持实验教学改革跟上芯片设计发展的步伐，不断完善更新教学内容，加强教师队伍建设，注重课堂教学改革的实效研究，提升学生开展科研创新活动，本着以“学以致用”的原则，一定能圆满达到实验教学的示范标准。

参考文献：

[1]郭海丽.应用型本科院校EDA技术课程教学改革探索[J].理论前沿，2014，（12）.

[2]艾明晶.基于自动设计方法的数字逻辑课程改革研究与实践[J].实验技术与管理，2012，（09）.