EDA课程“理实一体化”教学改革与实践研究

李敏　田丽娜

摘要：本文主要介绍了基于EDA课程的教学改革与实践研究，分别从教学模式、教学内容、教学方法、考核方式等方面革进行了阐述。结合EDA课程应用性较强的特点，进行了“理实一体化”教学改革与实践，提高了学生的学习兴趣和实践能力，取得了良好的教学效果。本课程的教学教改模式对其他同类课程具有一定的参考和借鉴作用，以及较好的示范性和辐射推广作用。

关键词：EDA课程；理实一体化；教学改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）28-0116-02

EDA技术是现代电子技术的核心，是培养适应现代电子技术发展需要的全面人才必然要掌握的技术，也是高校电子类课程教学改革的重要方向。传统的教学方式，除了大量运用多媒体进行教学外，教学方式多是单向灌输，学生被动接受，因此学生的学习兴趣和学习积极性不高。传统的教学模式和方法已不再适应EDA这类实践性较强的课程的教学与实践，所以探索一种行之有效的EDA教学改革模式对提高教学质量、培养学生实践创新能力具有重要意义。

我校自开设EDA课程以来，经过多年的探索研究，在教学模式、教学内容、考核方式等方面进行了改革，形成了“理实一体化”的实践教学模式，取得了良好的教学效果。

一、改革教学模式，加强学生的实践动手能力。

学校开设EDA课程之初，只设置了54学时的理论和实验学时，且理论课时占比重较高，达到。在具体教学过程中发现，学生在多媒体教室上完两次理论课后才能到机房进行上机练习，在上机练习过程中很容易遗忘理论课程所讲的内容，且学生上机练习时间少，对软件的使用不够熟练，教学效果不够理想。

对此，本课程进行了第一次教学改革：保持总学时不变，对学时进行了重新分配，将实验学时提高到24学时，增加学生的动手操作时间。同时实验课由机房改到了EDA专业实验室上课，学生实验从操作软件到直接利用实验箱完成设计，提高了学生的学习兴趣和实践能力。

这种教学模式，增加了学生的动手操作时间，将软件设计和硬件实现结合起来，学生的学习兴趣得到提高，授课效果有所改善。但学生课堂学习与实验仍不同步，实验操作时有些理论内容仍被遗忘，课程教学模式仍需改进。另外由于搬迁新校区，EDA专业实验室也不能继续使用。

对此，本课程进行了第二次教学改革：首先为学生购置EDA实验开发板，保证至少2名同学共用一块，课上、课下都由学生负责保管使用，形成一个自由、开放的实验室，学生随时随地都可进行实验操作。其次改变上课地点，理论、实验全部在机房上课，利用实验开发板边讲边练，将理论教学与实验操作同步。讲解理论课时计算机由教师控制，学生专心、注意听讲，教师讲完后解锁计算机，学生直接进行练习，并完成教师布置的新任务。最后，在课程设置上，增加了两周的EDA课程设计，让学生学完理论和实验学时后，独立完成一个综合性较强的实践项目，以增强学生的实践应用能力。

这种教学模式上的“理实一体化”大大增加了学生的动手操作时间，同时也便于教师及时掌握学生的学习情况，对集中出现的问题也便于随时讲解演示，及时反馈给学生。

二、优化教学内容和教学方法，培养学生的综合设计能力。

本课程主要讲授现代电子系统的设计流程和设计技巧。学生在学习完数字电子技术基础课程之后，对基本数字电路模块的工作原理已基本掌握，但欠缺的是由基本电路模块构成数字系统的设計方法和实践能力。根据课程的教学目标并结合我院三本学生的特点，以“适用、够用、应用”为目标，将教学内容优化为五个模块，并在教学过程中创新教学方法，通过边讲边练的教学模式和案例教学法、项目教学法和任务驱动法等教学方法，使理论知识和实践应用融为一体，实现教学内容上的“理实一体化”。

1.可编程逻辑器件：EDA技术设计实现的载体，主要介绍可编程逻辑器件特别是CPLD/FPGA的工作原理、典型结构、器件选用原则与编程配置等内容。此部分内容比较抽象，在教学时采用大量图片和图表的方式来介绍。

2.软件开发环境：运用EDA技术进行设计、开发的自动化软件开发平台。主要学习Altera公司的Quartus II集成开发环境，以一个简单完整的设计实例介绍基于Quartus II的EDA设计开发流程。

3.硬件描述语言：运用EDA技术进行系统设计的主要描述手段，最能体系EDA技术的特点。在教学时采案例+教学法，通过精心准备的大量设计案例介绍VHDL语言，将VHDL语言的结构、语法要素、常用描述语句和设计方法合理地分散到具体实例中讲解，再通过布置一个个任务让学生练习，有针对性地训练学生对所学知识的理解和应用。

4.简单数字单元电路的设计：主要介绍组合逻辑电路、时序逻辑电路、状态机等的设计方法和技巧，教学时采用常用的典型基本数字电路如数据选择器、译码器、计数器、分频器、寄存器、序列检测器等的设计实例，让学生从整体上把握VHDL语言的描述特点和设计技巧。

5.综合应用：在学生掌握了基本单元电路的设计方法后，采用项目化加任务驱动的教学方法，通过对具体项目如数字钟、频率计、交通灯控制器等数字系统设计过程的讲解，让学生分组讨论并完成后续布置的项目任务，培养学生的综合设计能力。

三、改革考核方式，提高学生的综合实践能力。

针对EDA课程实践性较强的特点，改变传统的单纯笔试的考核方式，采用分阶段、分层次的考核方式，即针对前四部分教学内容采取实验验证+笔试相结合的考核方式，重点考核学生对基本理论知识、基本电路设计过程和方法的掌握情况。最后一个模块采取设计验证+现场答辩+设计报告进行综合考核。实践证明，这种全方位、立体化的考核方式更加合理，对促进学生基本理论知识和综合实践能力的同步提高起到了积极的作用。

四、小结

EDA課程经过两次教学改革，“理实一体化”教学模式实践后，取得了较好的教学效果，激发了学生的学习兴趣，提高了学生学习的积极性和自主性，培养了学生的实践能力和综合应用能力。然而，EDA技术是不断发展的，随着知识的更新、软件的升级和可编程逻辑器件的更新换代，如何使该课程与前后课程有机联系与融合，如何在课堂上更好地引导学生自发和持续学习新知识，适应现代电子技术发展和社会需要，是教学中要不断研究和探索的。

参考文献：

[1]潘松，黄继业.EDA技术实用教程——VHDL版[M].第五版.北京：科学出版社，2013

[2]顾斌，赵明忠.数字电路EDA设计[M].西安电子科技大学出版社，2004

[3]黄继业，潘松.EDA技术及其创新实践[M].北京：电子工业出版社，2012.

Abstract：This paper mainly introduces the teaching reform and Practice Research Based on the EDA curriculum，from the teaching model，teaching content，teaching methods，assessment methods，etc.Combined with the characteristics of the EDA curriculum，the teaching reform and practice of "integration of theory and practice" has been improved，and the students' learning interest and practical ability have been improved. The teaching reform mode of this course has certain reference and reference function to other similar courses，as well as good demonstration and radiation promotion function.

Key words：EDA curriculum；integration of theory and practice；teaching reform；practice