《电子设计自动化》课程实验改革与创新

韩鹏+李岩+刘志刚+牛学芬

摘要：面向电子设计相关行业对高校人才培养与课程建设的新要求，研讨了《电子设计自动化》课程实验改革的必要性，同时从课程改革实践的角度对《电子设计自动化》课程实验进行了综合性的思考与建设，提出了相关的改革方案与实施方法，详细介绍了实验改革内容与实际成效。实践表明，所提改革与创新措施有效提高了授课效果，对《电子设计自动化》课程的发展以及学生培养质量的最终提高起到了有益的作用。

关键词：电子设计自动化，课程创新，教学改革，实验设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0082-02

随着微电子技术在世界范围内的飞速发展，以及各相关产业对电子电路技术的需求日益增长，《电子设计自动化》已经成为电子信息工程等相关专业的重要课程，也是国内外诸多理工科一流高校的电子信息类专业必修的核心课程[1-3]。尤其在近年来，智能硬件的发展与半导体技术的革新为电子系统设计带来了革命性的变化，电子设计自动化技术已经一跃成为现代电子工业的核心学科，引领了现代信息技术的发展方向，也成为了电子信息工程专业本科生考研深造与就业所必需的重要技能[3]。综上，考虑到创新研究型实验对学生的创新意识和能力培养的重要作用，笔者作为学校《电子设计自动化》课程的任课教师，对本课程的实验课程进行了综合性的思考与建设。

一、《电子设计自动化》课程实验改革的必要性

我们通过对国内外一流高校的调研发现，许多著名高校的EDA技术本科教学有两个明显的特点：一是课程在各工科专业的普及率极高；二是在实验中大量引入新技术、新方法与新器件，更多地注重创新性、设计性、综合性项目，突出EDA技术的实用性，以及面向工程实际的特点[4]。这些特点让我们认识到，通过《电子设计自动化》课程实验的改革与建设，既能够帮助学生更好地理解《电子设计自动化》的理论知识，增强学生的实践能力，更能够紧跟学科和行业的需求发展，为课程拓宽评价方法，提高教学效果，为学生树立创新精神，培养科学素质，增强科创能力，最终增强其综合素质，提高学院与学生的综合竞争力有很好的帮助。

二、实验改革方案及主要工作

为了充分结合现有的实验课程基础，全面提高试验课程效果，笔者从实验过程管理、实验设计、考核与评价反馈四个角度对《电子设计自动化》实验进行了综合性的方向改进，具体内容如下。

1.实现项目化的实验过程管理。笔者基于对科研与教学工作的熟悉，以《电子设计自动化》课程实验为改进对象，将其现有的实验课程学时进行压缩，补充对应EDA能力所需要的主要课程知识点，融合现代EDA技术的最新发展，并将最后四个学时设置为一次综合性、设计性的“综合实验”，实验过程及实验报告作为实验课程成绩的重要评价因素。该综合实验采用项目化的过程管理，学生须在给定的范围中任选题目或自选题目，在四个小时内完成该题目的主要设计，并在课程完成后提交课程报告时以“项目任务书”的形式填写实验报告，系统阐述选题原因、题目关键环节、设计时遇到的主要困难及解决方案、最终成果演示及存在不足分析等。

2.设计层次性的“综合实验”项目。为了确保实验教学的实际效果，保持学生的创新热情，全面提高电子设计水平，在上述“综合实验”的实验项目设计的基础上划分为三个层次：第一层次为逻辑行为的实现；第二层次为控制与信号传输功能的实现；第三层次为电子系统模块的实现。每个层次设置三至五个题目。此外，考虑到学生实验时间的约束，随着教学课程的进行，预先在教学中对“综合实验”进行题目的预告和必要的讲解，让学生提前进行课外的准备和练习，并将该四个学时的“综合实验”集中安排在一个下午进行，学生通过集中性的高强度的学习、讨论和实验，完成主要的“综合实验”功能。

3.设置创新导向的评价激励形式。考虑到该门课程的授课时段为大三下学期的后半段，学生的专业基础课及绝大多数专业课业已经结束，笔者在课堂上渗透该门课程对于考研及科学研究的重要意义，以及对于科创及电子行业就业的作用，在完成课程教学的同时讲授和提供论文撰写及专利申请与重要竞赛的资料信息，并鼓励学生利用课余时间进行深入钻研、挖掘，并主动利用配套实验课程进行研究性学习，进而促进学生的科创热情向论文（算法）、软件著作权（程序）、专利（电子电路）及重要竞赛（电子设计类）的成果转化。

4.提供实时动态的评价反馈渠道。结合自身工作特长与经验，笔者利用信息技术手段，设置了“韩博士工作室”教学专题网站（http：//drhan.ddns.net），为学生及时访问和评价的反馈提供渠道。通过调查问卷、在线信箱、有奖问答、专题活动等方式，在授课过程中进行多次课下问卷调研，并开设贯穿授课全过程的实时反馈渠道，作为授课、答疑等必要教学活动的有效补充，便于及时了解学生对于综合性实验的接受程度以及对课程各方面的综合评价。

三、实验改革周期及内容

为了更好地实现对《电子设计自动化》课程实验的改革与创新，笔者制定了以十二个月为周期的长期方案，主要分为以下五个关键性阶段。

1.第一阶段，时间为1个月。结合《电子设计自动化》学科发展现状及人才培养需要，更新课程教案，丰富和扩充现有教学大纲及授课内容，补充相关多媒体与软硬件资料，完成“综合实验”的选题与设计。

2.第二阶段，时间为2个月。截至开学前，与实验课程老师进行充分的沟通和协调，完成各个“综合实验”项目的软硬件环境配置、具体要求、实施细则及评价方法，严格制定精密科学的给分标准。

3.第三阶段，时间为2个月。完成课程的教学与本项目的实施，除了完整进行原有授课内容的教学以外，按照既定方案进行综合性创新意识的培养、综合能力的渗透、实验技能的提高，并全面介入、观察、管理和把控“综合实验”的开展、实施与评价等各个环节。

4.第四阶段，时间为4个月。结合课程成绩，在课程结束后主动发现和联系具有良好科创能力的学生，在学生的自我意愿的基础上为其推荐和设置针对性的毕业设计选题，同时鼓励和推荐其参加与之水平相适应的科创竞赛，并进行必要的指导和培训。

5.第五阶段，时间为3个月。根据前期各个阶段的进展情况，稳步完成此次立项的后续各项相关工作，总结此次立项成绩与不足，鼓励、指导优秀学生将其成果发表论文、申请专利或获取软件著作权。

四、实验改革实践成果与创新点

自《电子设计自动化》课程实验改革在学校实施一年以来，已经取得了良好的效果。首先，对于学生而言，实验改革的实施有效地拓宽了学生的视野，并实现教学与行业的相互影响与促进。大部分学生在结课后的反馈表明，通过完成本项目所涉及的授课课程，使学生熟悉了具有一定强度的开发过程，培养了其科学的态度、严谨的作风与创新的精神。截止课程结束，已经有相当数量的学生能够掌握基本的EDA项目开发、电子设计类专利申请及学术论文撰写、电子设计类科创竞赛准备及参赛等综合性的技能，一大批学生在各类相关竞赛中获奖；其次，对于学校而言，通过实验改革的实施，实现了以项目模式重构实验课程内容，构造了“教—学—做—研”一体化的EDA教学模式，有效实现了学校《电子设计自动化》课程的教学深度挖掘与教学效果的提升，并进一步实现了学校EDA课程相关实验室的建设与完善，使得进行综合性、设计性实验所必需的软件、系统、例程、方案及芯片、板卡、连接线缆等软硬件设施得到了补充；最后，对于任课教师而言，通过本项目的发展与磨合，有助于任课教师及实验教师更好地了解学生现状，为后续编制符合学生学习特点与发展需要的新教材、新课件与新方案打下基础，从而实现对现有EDA实验项目的更新和发展。

参考文献：

[1]丁达春.《电子设计自动化》课程改革探索[J].教育教学论坛，2013，（49）：41-42.

[2]王艳玲，何新凤.电子设计自动化精品课程建设的实践[J].广西教育，2016，（19）：58-59+74.

[3]唐燕影.在《电子设计自动化》课程教学中引入案例教学法[J].知识窗（教师版），2014，（12）：65.

[4]汪志成，赵杰.基于CDIO理念的《电子系统设计自动化》课程改革初探[J].考试周刊，2015，（57）：10-11.

Reform and Innovation of "EDA" Experiment

HAN Peng，LI Yan ，LIU Zhi-gang，NIU Xue-fen

（Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

Abstract：Orienting at the new requirements from the "EDA" related industry to the college students，this paper studies the necessity of the "EDA" experiment reform，and provide related reform plan as well as the implementation method with the consideration of the comprehensive experiment reform application aspect，and introduced the reform content and achievements in details. The application denotes the provided reform plan is effective in enhancing the student training and the "EDA" curriculum development.

Key words："EDA"；curriculum innovation；teaching reform；experiment design