EDA技术课程项目化教学模式探索

2018-07-11李德明

广西教育·C版 2018年4期

【摘要】本文论述EDA技术课程项目化教学模式的具体改革情况，从课程授课模式、授课内容、实施方案、实验平台、课后学习提高、成绩考核的评定标准等方面对项目化教学进行探索，激发学生的学习热情，提高学生动手实践能力，培养学生的创新能力。

【关键词】EDA技术项目化创新实践

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）04C-0164-02

EDA技术是一门多学科融合的电子产品设计自动化的新技术，随着数字技术的发展，EDA技术课程在高校电子类专业学习中发挥着不容忽视的作用，EDA技术已经成为电子行业领域开发和科学研究所需要的基本技能。在EDA技术课程教学中实施项目化教学模式，可以提高学生電子设计的创新能力，培养学生主动获取知识、灵活运用知识的能力，促进信息技术与课程教学内容的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革。本文对EDA技术课实施程项目化教学模式进行探索。

一、EDA技术课程项目化教学的必要性

传统的授课模式中理论教学和实验教学是独立开课的，教师按照教材内容顺序讲授理论知识，学生再到实验室做实验。这种教学模式对于EDA课程的教学来说存在着诸多弊端，对于EDA技术的初学者来说，EDA技术的实践应用是学习的难点，比较难入门掌握设计要领。学生在课堂学习的知识到了实验环节容易遗忘掉，不利于学生及时理解消化理论课上所讲授的知识；学生对理论课中知识难点理解不透彻，在实验过程中感觉到比较困难，需要指导老师花较多的时间再次讲解，从而耽误实验时间，实验效果达不到预期目标，不利于培养学生的实践动手能力和思考解决问题的能力。

针对EDA技术课程传统授课模式存在的弊端，有必要在EDA技术课程中将理论教学和实验教学同步进行授课。该授课模式特点是每次课安排4个学时，理论知识讲解和动手实验穿插进行，授课教师根据学生的知识掌握程度灵活安排授课内容，对遇到的重点难点知识可以反复讲解，直到学生真正理解。另外，学生在课堂上根据实验项目要求，边听边做，学习过程不会觉得枯燥，学生在实验中遇到问题也可以相互讨论。改变以往的以教师为主导的“满堂灌”教学模式，在课堂中以学生为主导地位，教师作为知识传授者和学习的引导者，调动学生学习积极性，提高了学生对课程的学习兴趣和信心。

二、项目化教学授课内容设计

EDA技术项目化教学模式探索的关键是教学内容上做了精心的设计和编排，通过教学实践验证该模式的可行性。教学内容以项目化为导向，由简单入门项目逐步发展到实用性较强的工程应用项目。教师根据项目涉及的内容深入讲解，引导学生根据项目任务要求有目的地去学习。项目化教学要将教科书内容重新编排，根据项目设计需要按需讲解，以项目设计为载体，作为课堂任务驱动，将理论与实践相结合，学生在完成任务的过程中积极投入学习中，从而掌握所需知识和技能，有助于提高学习效果和实践能力。教学项目设计要遵循以下原则：第一，目标一致原则。课程教学目标是要让学生掌握用EDA技术进行数字电路的设计，掌握硬件描述语言（Verilog HDL）的编程思路和方法，用EDA技术替代传统数字逻辑电路设计方法。项目设计要与此教学目标一致，而不仅仅满足于学习简单的软件操作，更要注重对学生实际应用水平的培养。第二，知识全面原则。选择的项目要覆盖教学大纲的知识点、重点、难点，从简到难包含入门性组合逻辑时序逻辑电路、基础性外围模块应用实验、综合性工程类型项目。第三，项目实用原则。选择的项目要根据实验平台条件设计，要求具有可操作性、演示性强，在工作生活中能用得上的项目，具有实际应用价值可以增强学习兴趣。第四，能力提升原则。选择的项目要有利于学生实践能力、创新能力的培养，熟悉电子工程项目开发流程，为以后工作培养必要的产品设计能力。

三、项目化教学模式实施方案

项目化教学在实施过程中，让学生改变传统被动听课的状态，及时调整为主动参与课程学习的状态。学生在学习的过程中可以团队合作、相互讨论，利用课程群及时与老师沟通遇到的问题。项目化教学选择在计算机实验室授课，实验室的有配套的EDA开发软件和实验设备，另外还提供局域网电子教室、投影仪、大屏幕和网络。学生在实验过程中可以和老师、同学讨论交流，还可以通过网络学习及查找资料。

课程共64课时，一次课4个课时，共16次课。每次课安排一个项目设计，教师讲授项目的工作原理、设计思路以及本项目用到的知识点。学生动手实践每个项目，包括设计方案、编程、仿真、调试、下载验证，教师组织和引导学生参与完成整个项目实施过程。从简单数字电路设计开始学习，经过一段课程实践学习后，进一步学习数字电路系统设计，由简到难，通过不断学习积累，掌握EDA技术设计应用技巧。因为项目内容的不同而导致每个项目教学的研究方法有所差异，但是总体实施思路可以按照如下几个步骤开展：第一步，项目设计准备，演示实验效果，让学生明确项目功能指标。第二步，制定项目方案，组织学生分组讨论实现项目需要用到的硬件电路，运用模块化设计思路对项目进行模块化分割，制定程序模块框图和模块接口，教师对学生设计思路进行引导和解答学生感到困惑的问题。第三步，实施项目方案，根据各自制定的方案进行硬件描述语言建模设计，教师对学生遇到不熟悉的知识点及时讲解，指导学生按步骤实施项目设计和验证。第四步，问题讲解和知识总结，教师对学生设计过程中普遍存在的问题进行讲解，对设计技巧、设计思路和设计难点等知识进行总结。第五步，项目应用的延伸，在课堂完成项目设计后，可以举一反三，利用本项目的模块设计成果应用于其他项目，做好模块设计资源的整理。课后布置扩展功能的设计作业，提高学生创新能力和自我解决问题的能力。

四、项目化教学实验平台

实验平台的选择关系到教学效果，需要选择能开展丰富实验的开发平台。利用实验平台进行的项目设计既要围绕课程的核心内容，也要考虑当前科技发展的实际需要，同时需要兼顾入门简单，易于培养学习、探究兴趣的要求，以及涉及任课教师的一些研究课题等。

实验平台应该是便携式的，在课程开始时借给学生使用和保管，上课时带到实验室做实验，下课后可带回宿舍保管，方便学生利用课余时间进行巩固学习，学生在课堂上学习时间是有限的，要充分利用课后时间实践才能进一步提高EDA技术应用水平。如图1所示为本次教学模式探索使用的EDA实验平台电路资源图，除了FPGA核心模块外，还包含了常用的外围模块电路，可以开展丰富的项目化实验。

五、项目化教学课后学习提高

课后教师和学生的交流互动是学习课程的重要组成部分，交流互动可以培养教师和学生的师生感情，拉近彼此距离，由此可以增加学生学习课程的兴趣和动力。充分利用互联网、智能手机的交流平台跟学生建立联系，回答他们遇到的学习和生活上的问题。学生利用课程交流群寻求老师答疑沟通，也是他们喜爱的交流方式。通过课程群安排课后练习项目，共享教学课件，分享学习经验，可以拓展学生课后学习途径，提升课程教学效果。

参加电子设计竞赛是培养学生创新能力的重要方式，每年都有国家级、省部级、校级的电子设计竞赛，鼓励支持学生根据各自的兴趣爱好、技术特点参加各项比赛。电子设计竞赛检验学生对电路、编程、机械机构、调试测试等知识技能的综合应用能力，涉及知识面非常广，其中EDA技术就是其中重要组成部分。EDA技术优势是可以设计大规模数字逻辑电路，可以在比赛中根据题目指标要求选择使用FPGA器件进行电路设计，可以达到事半功倍的效果。学生通过EDA课程学习之后，积累一定的小型项目设计经验，再结合电子设计竞赛的综合性项目实战应用，进一步加深对EDA技术设计的认识。

六、成绩考核评定

EDA技术课程主要考查学生对理论知识的实际应用能力，课程成绩的评定包括课堂实验成绩、机试考核成绩、课程设计几部分构成。课堂实验成绩占40%，学生在课堂上要认真完成教师布置是项目化实验内容，每次课都有不同的实验项目，根据完成情况在教学过程登记表记录。这项分数比重较大，教学过程的学习表现是重要的评分依据，这可以督促学生在课堂上要集中精神听课并积极动手实践。EDA技术机试考核成绩占40%，这项主要考查学生对硬件描述语言和EDA技术设计开发流程的掌握程度。考核内容是要求学生在规定时间利用硬件描述设计一个简易的数字电路，这是对课程教学效果的考评。EDA技术课程设计成绩占20%，EDA技术的应用领域非常广泛，课堂学习的时间有限，验证性实验项目占比重较多，在完成课堂学习后，教师需要布置综合性课程设计给学生课外完成。每3-5个同学组成一个学习小组，分工合作完成一个综合性项目设计任务，目的是进一步加强学生团结协作意识和提高综合设计能力。