“互联网+”在电子设计自动化双语教学改革中的研究与应用

李 响，王建彬，何东钢

(大连海洋大学信息工程学院，辽宁大连 116023)



“互联网+”在电子设计自动化双语教学改革中的研究与应用

李 响，王建彬，何东钢

(大连海洋大学信息工程学院，辽宁大连 116023)

本文针对传统的EDA技术教学中内容更新较快、学时有限等问题，将“互联网+”和双语教学引入了基础课堂。根据EDA技术教学特点，设计了较为个性化的“互联网+”教学培养方案，建设了微视频及课件等教学资源，完善了课程考核方法、保障措施与课题评价方法。在教学实践中，采用平行对比法和问卷调查研究法，对学习效果进行分析。实践证明，基于“互联网+”双语的教学模式应用于EDA教学能够提高学生的成绩，增强他们的学习兴趣。

EDA技术；互联网+；双语教学

1 研究背景

电子技术体系课程包括电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路等，是电子信息类专业学生重要的专业主干课程、必修基础课程，这类课程具有一定的综合性、技术性和实用性。EDA(electronic design automation，电子设计自动化)技术是电子技术体系课程的一个分支，它将集成电路及电子整机系统设计作为关键技术。它具有集成化、微型化和系统化的优势，将传统硬件电路浓缩为一个核心芯片，使得电子线路的发展提高到一个新的高度。

EDA技术基于核心芯片，目前核心芯片迅速发展使我国高校教学内容增加，理论与实践课程的教学面临严峻挑战。首先，芯片的日益更新及多元化使得课程讲授不能拘泥于一个公司、一种芯片，对于授课来说学时受限。其次，开发软件(如MAX+PLUSⅡ、Quartus II、ISE等)大多用英文介绍其功能、特点和用法。再次，授课教师必须终身学习，才能跟得上时代发展。

传统的课堂教学法由教师主导，依照大纲要求，按照学校安排时间与地点，通过黑板、多媒体、面对面的形式讲授统一的教材，课下学生通过作业完成对知识消化理解[1]，该方式很难激起学生的学习兴趣，也极易产生“满堂灌”现象，使学生对教师产生依赖。而电子线路体系课程原理分析较难理解、应用电路形式变化多样，传统课堂授课容量有限，在压缩学时及国际化双语教学的大背景下，与日俱增的教学内容使教师感到力不从心。

在电子设计自动化应用课程中实施双语教学，可以培养电子类专业学生阅读英文原版资料、教材，使用英文版软件的能力，同时提高学生应用英语解决问题的能力。传统的课堂不可能为师生提供足够多的学时，这就需要教师指导学生在具备基本原理的基础上通过“互联网+”等手段(如微课、慕课或翻转课堂[2]等)在课下实现自我提高。教学内容的与时俱进，给EDA课程的教学思路、教学方法和实验设备与手段等都提出了新的要求，因此构建一套适应电子工程师发展的EDA技术人才培养要求的“互联网+”授课新模式，是电子与电路电子学教学工作者所要研究的课题与方向。

目前，国内外诸多学者对EDA技术及“互联网+”融入等方面的改革进行了研究与探索，例如，朱正伟[3]对EDA硬件电路设计中创新素质教育提升方面进行了研究；梁洪卫[4]针对EDA课程的实践环节设计提出改革方案；阚玲玲[5]利用EDA课程性质重新定位了课程属性；吴淘锁[6]应用翻转课堂于EDA课程得到了良好的效果；蔡剑华[7]提到了双语教学在EDA课程中的重要意义及其好处；朱月翠[8]、张岩[9]讨论了“互联网+”与教育的深度融合，为教育现代化提供了发展方向。

2 “互联网+”在EDA双语课程建设中的作用

为了更好地适应与时俱进的课程内容，可破解学时和资源有限的制约，将教材广义地定义为微视频、教学课件PPT等内容。同时，可重复学习为双语教学提供了新的契合点。

2.1 EDA技术双语教学的研究与改革

近年来，本课题组在EDA技术双语教学改革中做了很多有益的尝试，主要体现在以下几个方面。

2.1.1 EDA课程教学内容不断更新

针对EDA教学内容特点，课程内容紧跟国内外电路设计、实用器件、软件仿真等电子设计自动化发展[10]。尽可能地获取有关教学内容的信息量，开拓学生视野[11]。

2.1.2 辅以现代化的EDA课程教学方法

EDA授课通过课题组自行开发教学多媒体教学课件演示。同时，在理论课上适时加入程序设计及其仿真内容，利用EDA软件将电路理论和设计成型有机地结合起来，效果直观、生动形象，既突出了理论教学中的重点，又达到了实践训练的结果[12]。

2.1.3 与时俱进的动态双语教学

通过教师再学习，紧跟核心EDA技术发展，融入传统双语课堂教学[13-14]。教学中有些新兴概念及用法无法用中文还原本意的表述，而各个仿真下载软件均为英文，在调试、仿真、下载时用英文更能表达创作者的本意。

2.1.4 引入项目驱动法进行课堂与实践教学

将项目引进实践教学，将所学内容学以致用(如汽车尾灯控制器设计、电梯控制器设计、数字电子钟设计、LED点阵广告牌滚动字符显示设计、数字密码锁设计、出租车计费器设计[15])，使学生进行系统设计、层次加工、模块实施、综合仿真、下载运行等，激发学生对学习的兴趣，提高学习效率。

2.1.5 建立高效的教学考核评价体系

通过加大实习实训课时比重，引入双语实践环节，扩宽学生学分获取渠道(如参加全国电子设计大赛、挑战杯等)，激励学生自我提高，建立多元化的考核评价体系[16]。

课题组通过不断改革，在EDA技术及电子系统综合设计等方面取得一些成效。随着“互联网+”技术不断深入，本阶段改革重点是“互联网+”技术融入传统的EDA技术双语课堂之中，致力于使学生将互联网应用于学习中，切实地提高学习能力。

2.2 “互联网+”融入传统课堂的科学内涵

网络已经成为我们获取信息的主要途径，而“互联网+”应用于教学是指将互联网、大数据、高速存储、云计算等技术融入传统教学。在这种思维下，传统的教学模式、师生角色、学习方式都产生了微妙的变化。教学需要的软硬件环境不仅仅拘泥于多媒体教室，还应包括稳定的课程服务器、使视频能够流畅播放的宽带、相对应的手机应用客户端等，这些都为突破传统意义上的教学时间和教学空间提供了学习的保障。这些需要教师事先做好功课，包括课件PPT、微视频课程、软件仿真、布置作业、时间节点等信息，虽增加了教学工作量，但为学生自学提供了重要的可重复学习的资源。

2.3 “互联网+”教学模式中传统双语EDA课程的教学与实践

EDA技术课程内容多、学时少、新器件更新快，用法及参数不断更新，需要学生进行再学习，在传统教学中无法满足学生再学习的要求。通过“互联网+”制作微视频课程、将芯片公司产品参数代入学习等模式能够解决学时不足的瓶颈问题。“互联网+”与传统课堂的深入融合提供了人性化、个性化的学习方式和途径，大范围地实现学习资源共享，有效地扩大了教学信息量，同时促进了教师教学水平和教育技术能力的提高。

3 “互联网+”EDA技术双语课程建设

通过网络资源的逐步建设，能够完成网络课程中基本资源内容，这些内容使学生通过“翻转课堂”等方式在课前自主学习网络视频及课件；课中教师通过网络资源进一步加深学生理解，引导学生运用知识，深度扩展知识，解答学生提出的问题并布置基础作业及扩展作业；按照学生的学习程度，分配个性化的任务。

3.1 制定“互联网+”双语课程的培养方案教学大纲

通过调整培养大纲、教学计划，建立融入“互联网+”的双语课程教学体系，按照学生个人意愿，分层次地达到相应的教学效果。

3.2 自主设计“互联网+”精品视频、课件等教学资源

教师要掌握“互联网+”教学思想，确定适合引入“互联网+”的部分。教师在正常教学的同时，应研究网络资源及新兴技术，并形成微视频、技术文档等教学资料。通过任务驱动，因材施教，使不同层次学生的学习能力均得到提高。

3.3 打破EDA技术理论课程与实践课程的壁垒

EDA技术是硬件描述语言形成的电路设计，其课程实质是使学生学会用程序设计电路。在“互联网+”培养方案中，理论和实践同时进行，让学生在网上完成电路设计与仿真，在网上获得相应的仿真成果。实验室将主动向学生开放，学生可以预约实践的时间，通过实验考核获得各个阶段设定的学分。

3.4 建立融合“互联网+”的层次化考核体系与保障体系

教师可以灵活利用自由时间，应用互联网技术解决学生提出的问题，并将学生的网上作业与仿真成绩作为其总评成绩的一部分。传统教学与“互联网+”的深度融合，体现在用现代教学理论去破解EDA课程中出现的瓶颈。

在EDA技术双语培养方案中，教师指导学生学习并要求学生完成网络中的问题研究，在传统课堂上完成基本学习内容，课下完成作业；与此同时，在网络中学习新兴内容，要求学生分组学习并实施讨论，按照意愿进度完成。教师在线上和线下均会参与学生互动，完成双语课程的考核。图1所示为“互联网+”与传统课程之融合在EDA技术双语教学中的研究与实践的示意图。

图1 “互联网+”与传统课程之融合在EDA技术双语教学中的研究与实践示意图

4 构建“互联网+”融入下EDA双语课程的效果评价

在实施过程中，为了得到项目实施效果，我们利用对比实验完成测试，分别应用平行对比法、调查问卷等方法，对任课教师和学生分别进行教学质量评价，对课题效果进行评判。

4.1 平行对比法

在开设该课的专业年级采取对照实验的方式，实验班和平行对照班均为30人，其学生基础相当，符合对照实验的条件。实验班应用“互联网+”双语教学实验，而平行对照班采用传统的双语教学法进行实验，该项实验执行了一个完整的教学周期。当课程结束后，由教师选取学生以往没有接触过的课题作为项目分组实施方案，每两个人一组，两个班分别作对照实验。测评中教师与学生背靠背，学生只要求完成相关项目内容，通过答辩完成项目内容，按照需要掌握的能力，参考权重总评成绩。测评结果如表1所示。

表1 项目完成情况总评对比

实验班与平行对照班成绩分布统计如图2所示，将总体卷面成绩划为5个档次，其横坐标分别为得分区间，纵坐标为相应得分人数，柱状图上的数字为确切人数。实验班的学生成绩由低到高所占比例分别为10.00%、16.67%、23.33%、40.00%、10.00%，平行对照班为16.67%、13.33%、36.67%、30.00%、3.33%。可以看出，在这次考核中，在高分数段实验班明显比对比班的成绩要高，而在学习中游及稍后的学生的情况则近似相同，说明该“互联网+”双语教学的EDA课程更适合自学能力强的学生。

图2 实验班与对照班成绩分布统计图

4.2 调查问卷法

在课程考核后，向实验班及任课教师共发放并收回38份调查问卷，目的在于了解本课程的态度以及其实施的意见。调查结果显示，大部分学生认为“互联网+”在EDA双语课程教学中很好地调动了学习的积极性，增加了学生主动性以及师生的交流性，促进了学习效果，增加了课外有效学习时长。同时，学生们也指出在团队任务中存在“懒散靠要”的情况。

在反馈意见中，学生提出的意见主要集中在：(1)为方便学生安排自主学习时间，希望教师应尽早下达教学任务并及时上传资源；(2)网络公共资源多而杂，希望在“互联网+”中多添加与学习相关的公司及英文文档链接；(3)希望教师更多、更好地参与学生互动，解答学生提出的问题。

通过教师的实际课堂教学及反馈，也暴露了一些问题：(1)学生大多只会“互联网+”中存在的学习资料，主动去公共网络搜索素材并有效利用的情况较少；(2)实验过程中，自控能力强的学生成绩提高明显，惰性较大的学生获得的帮助较小；(3)通过小组讨论与学习，性格外向的学生收获甚显，而性格内向的学生收获甚微。

[1]高金定,邬书跃,孙彦彬,等.EDA技术创新型实验教学体系的构建与实践[J].实验技术与管理,2011(2):158-160.

[2]李昕欣,李响.面向学生学习效果反馈机制的模拟电子技术层次化翻转课堂研究[J].赤峰学院学报:自然科学版,2016(12):238-240.

[3]朱正伟,周炯如.EDA技术在硬件课程体系教学改革中的应用[J].电气电子教学学报,2010(6):23-25.

[4]梁洪卫,高丙坤,邸晓宇,等.“EDA技术与应用”实验与实践教学改革[J].实验技术与管理,2011(1):147-149.

[5]阚玲玲,张秀艳,梁洪卫.“EDA技术与应用”课程教学内容的定位与改革[J].电气电子教学学报,2010(5):27-28.

[6]吴淘锁,白红梅.基于翻转课堂模式的EDA课程教学实践[J].无线互联科技,2015(18):131-132.

[7]蔡剑华,郭杰荣,曹斌芳.“EDA技术”课程双语教学的实践与探讨[J].中国电力教育,2012(10):72-73.

[8]朱月翠,张文德.“互联网+教育”基本模型探析[J].中国教育信息化,2015(19):12-15.

[9]张岩.“互联网+教育”理念及模式探析[J].中国高教研究,2016(2):70-73.

[10]李响,何东钢,李昕欣,等.美日两国高等学校电子工程类专业发展战略途径比较研究[J].高教学刊,2015(15):3-4.

[11]李松松,李响,陈高泉,等.射频电路设计实验教学研究[J].实验技术与管理,2011(2):87-90.

[12]李响,李擎,曹立杰,等.基于仿真设计的电子线路体系课程实践新思路[J].中国管理信息化,2013(10):102-103.

[13]李响,何东钢,李昕欣,等.电信类专业双语理论与实践并重的教学体系研究[J].高教学刊,2015(5):3-5.

[14]何东钢,李响.电子设计自动化双语教学研究与实践[J].高教学刊,2015(18):46,48.

[15]李响,何东钢,李昕欣,等.出租车计价装置分层次设计的优化研究[J].实验室科学,2016(1):62-65.

[16]曹立杰,李松松,李响,等.基于EDA软件的电子信息工程专业综合实践新思路[J].中国管理信息化,2014(5):124-126.

2016-09-29

辽宁省国际教育科研规划课题“基于个性化需求的翻转课堂共享网络空间教学模式创新研究”(LNGJ150062)；辽宁省国际教育科研规划课题“电子线路系列课程教学改革和评价体系的研究与实践”(LNGJ150068)；辽宁省国际教育“十三五”科研规划课题“‘互联网+’在我国双语课程教育信息化改革中的战略发展研究”(16LNGJ030)；辽宁省国际教育“十三五”科研规划课题“电子技术综合实训课程改革与实践”(16LNGJ033)。

李 响(1983- )，男，讲师，硕士，从事电路设计与测量仪器研究。

何东钢(1972- )，女，高级实验师，硕士，从事电子电路设计与计算机控制研究。

G642.0

A

2095-7602(2016)12-0134-05