以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)的EDA技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐
2014-07-25 13:07:10林連冬
黑龍江教育·高校研究與評(píng)估 2014年6期
摘要：EDA原理及應(yīng)用課程是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。從EDA技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容出發(fā)，闡述了其教學(xué)改革的思路，以及與之相應(yīng)的教學(xué)進(jìn)程、課程考核方式、教師隊(duì)伍建設(shè)等改革策略。
關(guān)鍵詞：EDA；開放實(shí)驗(yàn)室；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào)：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2014）06-0043-02
EDA技術(shù)及應(yīng)用課程是理工科高等院校電子信息工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。目前，國(guó)內(nèi)很多高校都更注重理論課教學(xué)而忽略實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，甚至理論課和實(shí)驗(yàn)分別由不同教師完成。這樣的安排會(huì)使學(xué)生感覺理論和實(shí)踐相脫節(jié)，理論課往往枯燥無味，而實(shí)驗(yàn)課又照葫蘆畫瓢地完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，和實(shí)際應(yīng)用脫鉤，收獲不大。因此，對(duì)像EDA技術(shù)及應(yīng)用這樣直接面向應(yīng)用的專業(yè)課程，不但要協(xié)調(diào)好理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的關(guān)系，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)還應(yīng)該高于理論教學(xué)的深度和廣度，尤其是對(duì)理論教學(xué)中沒有涉及的與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的知識(shí)運(yùn)用與掌握，成為教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分。
為了解決以上的教學(xué)難點(diǎn)，黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院EDA教研室的幾位教師通過總結(jié)自己以往的教學(xué)工作以及項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合教學(xué)計(jì)劃和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提出了將EDA技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為EDA技術(shù)及應(yīng)用課程的主要教學(xué)手段，并且通過教學(xué)實(shí)踐摸索總結(jié)出一套行之有效的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)考核手段。
一、EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容
EDA技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)目標(biāo)是，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生快速形成資料查詢，資料整理，自主思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等自主學(xué)習(xí)的能力。如通過FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以掌握以FPGA芯片為核心的可編程數(shù)字系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法。具體內(nèi)容涵蓋分頻器的設(shè)計(jì)，序列檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，同步整形電路設(shè)計(jì)，基于FPGA的單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)，nios的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，F(xiàn)PGA開發(fā)平臺(tái)軟硬件系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
二、以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)的EDA技術(shù)課程教
學(xué)改革思路
因?yàn)榇舜握n程教學(xué)改革以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為EDA技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)的主體，并且以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)內(nèi)容，所以理論課的教學(xué)內(nèi)容也緊密地圍繞實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行。
改變傳統(tǒng)的以教師為教學(xué)主體的教學(xué)方法，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇上以Alter公司的flex10k芯片作為核心處理器，并且擴(kuò)展其外圍應(yīng)用芯片，可以方便開展涉及底層硬件的數(shù)字接口實(shí)驗(yàn)和數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)補(bǔ)充數(shù)字信號(hào)處理方面的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，完善課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。
不同于以往的先上理論課再上實(shí)驗(yàn)課，我們把實(shí)驗(yàn)課的安排提前，即理論課先講部分基礎(chǔ)知識(shí)，然后就立即上實(shí)驗(yàn)課。這樣安排對(duì)比傳統(tǒng)方式的好處在于，學(xué)生通過查找資料（互聯(lián)網(wǎng)、圖書館）自主完成實(shí)驗(yàn)題目的主體設(shè)計(jì)，后期再由教師補(bǔ)充完善，這樣做提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在理解基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，幫助其形成完整的知識(shí)體系。
增加EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不給出具體實(shí)現(xiàn)步驟和實(shí)現(xiàn)方法，只是給出設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并完成。這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，也更加激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐證明，通過增加對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課堂上進(jìn)行分析、討論和總結(jié)的教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠充分地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也使理論知識(shí)得到了加深理解和知識(shí)的鞏固擴(kuò)展[2]。
三、合理安排教學(xué)進(jìn)程
實(shí)驗(yàn)的安排是以循序漸進(jìn)地完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的順序來安排的。第一步基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，主要目的是讓學(xué)生熟悉開發(fā)環(huán)境，掌握VHDL語言。主要包括：基本組合邏輯電路設(shè)計(jì)、時(shí)序電路設(shè)計(jì)、數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為下一步工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二步，要求學(xué)生完成FPGA最小系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)，元件采購(gòu)、電路的焊接調(diào)試等步驟，最后完成設(shè)計(jì)報(bào)告。第三步，要求學(xué)生利用數(shù)字信號(hào)處理里的知識(shí)，按照指定的參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，并用FPGA系統(tǒng)在硬件上實(shí)現(xiàn)，這一步有助于使學(xué)生加深對(duì)整個(gè)知識(shí)體系的理解、貫穿[3]。
表1EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)安排
表1是EDA原理及應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)安排，其中前五個(gè)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)6-8是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所有的實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)置都是圍繞著完成數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)展開的[4]。
四、確定多擇化的考核方式
如果想要取得好的教學(xué)效果就要有一套行之有效的考核及獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)機(jī)制[5]。與以往教師僅憑借實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的表現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)成績(jī)的方式不同，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核中，教師更加注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的考核，以及對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告的完整性、規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性的考核，
教師在學(xué)生的設(shè)計(jì)手冊(cè)、調(diào)試手冊(cè)、設(shè)計(jì)答辯等方面對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。杜絕了以往實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象，同時(shí)考核的重點(diǎn)并不是學(xué)生是否能夠通過考核，而在于區(qū)分每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
綜上所述，通過參加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解了做“科學(xué)研究”的一般步驟和方法，并且鍛煉了查找資料、篩選資料、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告以及對(duì)報(bào)告進(jìn)行解說的能力。更重要的是通過一系列能力的鍛煉和提高培養(yǎng)了學(xué)生們對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度[6]。
五、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍建設(shè)
結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的教師隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)室開放和可持續(xù)發(fā)展的決定性因素。學(xué)生在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的時(shí)候會(huì)引發(fā)出更深和更加廣泛的問題，同時(shí)這些實(shí)驗(yàn)還要涉及大量的新知識(shí)，這些都對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師提出了更高的要求。
利用學(xué)校的開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)。一般是由大四或者大三的學(xué)生作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，大一、大二學(xué)生作為項(xiàng)目參與人的形式進(jìn)行申報(bào)。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下并通過老生帶新生的傳幫帶模式建立學(xué)生開發(fā)團(tuán)隊(duì)。以此為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生實(shí)行差別化的培養(yǎng)，有利于發(fā)現(xiàn)人才和培養(yǎng)人才，同時(shí)也為學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)大賽打下良好的基礎(chǔ)。
通過三個(gè)學(xué)期對(duì)兩個(gè)班級(jí)的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，證明這種以實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性，并取得更好的教學(xué)效果。已經(jīng)完成的EDA技術(shù)及應(yīng)用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)獲得了學(xué)生很高的評(píng)價(jià)和諸多好評(píng)，受到了學(xué)生的歡迎。
參考文獻(xiàn)：
[1]鐘國(guó)輝.以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為牽引的微機(jī)原理課程教學(xué)[J].高等工程教育研究，2013，（3）.
[2]林連冬.EDA技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)室研究型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，（5）.
[3]林連冬，于翔.EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011：56-59.
[4]林連冬，馬慧珠，溫少波.基于FPGA技術(shù)的RC6改進(jìn)算法研究[J].電測(cè)與儀表，2008，（11）.
[5]王勇，宋萬年.改進(jìn)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核辦法提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，（4）.
[6]孫艷麗，胡欣敏.實(shí)踐教學(xué)：創(chuàng)新人才培養(yǎng)的路徑[J].黑龍江教育：高教研究與評(píng)估，2013，（6）.
收稿日期：2013-10-22
作者簡(jiǎn)介：林連冬（1978—）， 男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院講師，博士，主要從事信號(hào)處理、電力電子設(shè)備開發(fā)、傳感器技術(shù)應(yīng)用研究。
基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃課題（HGJXHC110509）
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摘要：EDA原理及應(yīng)用課程是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。從EDA技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容出發(fā)，闡述了其教學(xué)改革的思路，以及與之相應(yīng)的教學(xué)進(jìn)程、課程考核方式、教師隊(duì)伍建設(shè)等改革策略。
關(guān)鍵詞：EDA；開放實(shí)驗(yàn)室；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào)：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2014）06-0043-02
EDA技術(shù)及應(yīng)用課程是理工科高等院校電子信息工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。目前，國(guó)內(nèi)很多高校都更注重理論課教學(xué)而忽略實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，甚至理論課和實(shí)驗(yàn)分別由不同教師完成。這樣的安排會(huì)使學(xué)生感覺理論和實(shí)踐相脫節(jié)，理論課往往枯燥無味，而實(shí)驗(yàn)課又照葫蘆畫瓢地完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，和實(shí)際應(yīng)用脫鉤，收獲不大。因此，對(duì)像EDA技術(shù)及應(yīng)用這樣直接面向應(yīng)用的專業(yè)課程，不但要協(xié)調(diào)好理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的關(guān)系，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)還應(yīng)該高于理論教學(xué)的深度和廣度，尤其是對(duì)理論教學(xué)中沒有涉及的與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的知識(shí)運(yùn)用與掌握，成為教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分。
為了解決以上的教學(xué)難點(diǎn)，黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院EDA教研室的幾位教師通過總結(jié)自己以往的教學(xué)工作以及項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合教學(xué)計(jì)劃和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提出了將EDA技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為EDA技術(shù)及應(yīng)用課程的主要教學(xué)手段，并且通過教學(xué)實(shí)踐摸索總結(jié)出一套行之有效的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)考核手段。
一、EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容
EDA技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)目標(biāo)是，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生快速形成資料查詢，資料整理，自主思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等自主學(xué)習(xí)的能力。如通過FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以掌握以FPGA芯片為核心的可編程數(shù)字系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法。具體內(nèi)容涵蓋分頻器的設(shè)計(jì)，序列檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，同步整形電路設(shè)計(jì)，基于FPGA的單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)，nios的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，F(xiàn)PGA開發(fā)平臺(tái)軟硬件系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
二、以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)的EDA技術(shù)課程教
學(xué)改革思路
因?yàn)榇舜握n程教學(xué)改革以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為EDA技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)的主體，并且以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)內(nèi)容，所以理論課的教學(xué)內(nèi)容也緊密地圍繞實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行。
改變傳統(tǒng)的以教師為教學(xué)主體的教學(xué)方法，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇上以Alter公司的flex10k芯片作為核心處理器，并且擴(kuò)展其外圍應(yīng)用芯片，可以方便開展涉及底層硬件的數(shù)字接口實(shí)驗(yàn)和數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)補(bǔ)充數(shù)字信號(hào)處理方面的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，完善課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。
不同于以往的先上理論課再上實(shí)驗(yàn)課，我們把實(shí)驗(yàn)課的安排提前，即理論課先講部分基礎(chǔ)知識(shí)，然后就立即上實(shí)驗(yàn)課。這樣安排對(duì)比傳統(tǒng)方式的好處在于，學(xué)生通過查找資料（互聯(lián)網(wǎng)、圖書館）自主完成實(shí)驗(yàn)題目的主體設(shè)計(jì)，后期再由教師補(bǔ)充完善，這樣做提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在理解基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，幫助其形成完整的知識(shí)體系。
增加EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不給出具體實(shí)現(xiàn)步驟和實(shí)現(xiàn)方法，只是給出設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并完成。這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，也更加激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐證明，通過增加對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課堂上進(jìn)行分析、討論和總結(jié)的教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠充分地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也使理論知識(shí)得到了加深理解和知識(shí)的鞏固擴(kuò)展[2]。
三、合理安排教學(xué)進(jìn)程
實(shí)驗(yàn)的安排是以循序漸進(jìn)地完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的順序來安排的。第一步基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，主要目的是讓學(xué)生熟悉開發(fā)環(huán)境，掌握VHDL語言。主要包括：基本組合邏輯電路設(shè)計(jì)、時(shí)序電路設(shè)計(jì)、數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為下一步工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二步，要求學(xué)生完成FPGA最小系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)，元件采購(gòu)、電路的焊接調(diào)試等步驟，最后完成設(shè)計(jì)報(bào)告。第三步，要求學(xué)生利用數(shù)字信號(hào)處理里的知識(shí)，按照指定的參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，并用FPGA系統(tǒng)在硬件上實(shí)現(xiàn)，這一步有助于使學(xué)生加深對(duì)整個(gè)知識(shí)體系的理解、貫穿[3]。
表1EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)安排
表1是EDA原理及應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)安排，其中前五個(gè)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)6-8是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所有的實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)置都是圍繞著完成數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)展開的[4]。
四、確定多擇化的考核方式
如果想要取得好的教學(xué)效果就要有一套行之有效的考核及獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)機(jī)制[5]。與以往教師僅憑借實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的表現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)成績(jī)的方式不同，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核中，教師更加注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的考核，以及對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告的完整性、規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性的考核，
教師在學(xué)生的設(shè)計(jì)手冊(cè)、調(diào)試手冊(cè)、設(shè)計(jì)答辯等方面對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。杜絕了以往實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象，同時(shí)考核的重點(diǎn)并不是學(xué)生是否能夠通過考核，而在于區(qū)分每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
綜上所述，通過參加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解了做“科學(xué)研究”的一般步驟和方法，并且鍛煉了查找資料、篩選資料、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告以及對(duì)報(bào)告進(jìn)行解說的能力。更重要的是通過一系列能力的鍛煉和提高培養(yǎng)了學(xué)生們對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度[6]。
五、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍建設(shè)
結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的教師隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)室開放和可持續(xù)發(fā)展的決定性因素。學(xué)生在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的時(shí)候會(huì)引發(fā)出更深和更加廣泛的問題，同時(shí)這些實(shí)驗(yàn)還要涉及大量的新知識(shí)，這些都對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師提出了更高的要求。
利用學(xué)校的開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)。一般是由大四或者大三的學(xué)生作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，大一、大二學(xué)生作為項(xiàng)目參與人的形式進(jìn)行申報(bào)。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下并通過老生帶新生的傳幫帶模式建立學(xué)生開發(fā)團(tuán)隊(duì)。以此為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生實(shí)行差別化的培養(yǎng)，有利于發(fā)現(xiàn)人才和培養(yǎng)人才，同時(shí)也為學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)大賽打下良好的基礎(chǔ)。
通過三個(gè)學(xué)期對(duì)兩個(gè)班級(jí)的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，證明這種以實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性，并取得更好的教學(xué)效果。已經(jīng)完成的EDA技術(shù)及應(yīng)用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)獲得了學(xué)生很高的評(píng)價(jià)和諸多好評(píng)，受到了學(xué)生的歡迎。
參考文獻(xiàn)：
[1]鐘國(guó)輝.以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為牽引的微機(jī)原理課程教學(xué)[J].高等工程教育研究，2013，（3）.
[2]林連冬.EDA技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)室研究型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，（5）.
[3]林連冬，于翔.EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011：56-59.
[4]林連冬，馬慧珠，溫少波.基于FPGA技術(shù)的RC6改進(jìn)算法研究[J].電測(cè)與儀表，2008，（11）.
[5]王勇，宋萬年.改進(jìn)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核辦法提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，（4）.
[6]孫艷麗，胡欣敏.實(shí)踐教學(xué)：創(chuàng)新人才培養(yǎng)的路徑[J].黑龍江教育：高教研究與評(píng)估，2013，（6）.
收稿日期：2013-10-22
作者簡(jiǎn)介：林連冬（1978—）， 男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院講師，博士，主要從事信號(hào)處理、電力電子設(shè)備開發(fā)、傳感器技術(shù)應(yīng)用研究。
基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃課題（HGJXHC110509）
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摘要：EDA原理及應(yīng)用課程是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。從EDA技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容出發(fā)，闡述了其教學(xué)改革的思路，以及與之相應(yīng)的教學(xué)進(jìn)程、課程考核方式、教師隊(duì)伍建設(shè)等改革策略。
關(guān)鍵詞：EDA；開放實(shí)驗(yàn)室；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào)：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2014）06-0043-02
EDA技術(shù)及應(yīng)用課程是理工科高等院校電子信息工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。目前，國(guó)內(nèi)很多高校都更注重理論課教學(xué)而忽略實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，甚至理論課和實(shí)驗(yàn)分別由不同教師完成。這樣的安排會(huì)使學(xué)生感覺理論和實(shí)踐相脫節(jié)，理論課往往枯燥無味，而實(shí)驗(yàn)課又照葫蘆畫瓢地完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，和實(shí)際應(yīng)用脫鉤，收獲不大。因此，對(duì)像EDA技術(shù)及應(yīng)用這樣直接面向應(yīng)用的專業(yè)課程，不但要協(xié)調(diào)好理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的關(guān)系，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)還應(yīng)該高于理論教學(xué)的深度和廣度，尤其是對(duì)理論教學(xué)中沒有涉及的與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的知識(shí)運(yùn)用與掌握，成為教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分。
為了解決以上的教學(xué)難點(diǎn)，黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院EDA教研室的幾位教師通過總結(jié)自己以往的教學(xué)工作以及項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合教學(xué)計(jì)劃和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提出了將EDA技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為EDA技術(shù)及應(yīng)用課程的主要教學(xué)手段，并且通過教學(xué)實(shí)踐摸索總結(jié)出一套行之有效的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)考核手段。
一、EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容
EDA技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)目標(biāo)是，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生快速形成資料查詢，資料整理，自主思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等自主學(xué)習(xí)的能力。如通過FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以掌握以FPGA芯片為核心的可編程數(shù)字系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法。具體內(nèi)容涵蓋分頻器的設(shè)計(jì)，序列檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，同步整形電路設(shè)計(jì)，基于FPGA的單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)，nios的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，F(xiàn)PGA開發(fā)平臺(tái)軟硬件系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
二、以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)的EDA技術(shù)課程教
學(xué)改革思路
因?yàn)榇舜握n程教學(xué)改革以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為EDA技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)的主體，并且以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)內(nèi)容，所以理論課的教學(xué)內(nèi)容也緊密地圍繞實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行。
改變傳統(tǒng)的以教師為教學(xué)主體的教學(xué)方法，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇上以Alter公司的flex10k芯片作為核心處理器，并且擴(kuò)展其外圍應(yīng)用芯片，可以方便開展涉及底層硬件的數(shù)字接口實(shí)驗(yàn)和數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)補(bǔ)充數(shù)字信號(hào)處理方面的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，完善課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。
不同于以往的先上理論課再上實(shí)驗(yàn)課，我們把實(shí)驗(yàn)課的安排提前，即理論課先講部分基礎(chǔ)知識(shí)，然后就立即上實(shí)驗(yàn)課。這樣安排對(duì)比傳統(tǒng)方式的好處在于，學(xué)生通過查找資料（互聯(lián)網(wǎng)、圖書館）自主完成實(shí)驗(yàn)題目的主體設(shè)計(jì)，后期再由教師補(bǔ)充完善，這樣做提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在理解基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，幫助其形成完整的知識(shí)體系。
增加EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不給出具體實(shí)現(xiàn)步驟和實(shí)現(xiàn)方法，只是給出設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并完成。這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，也更加激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐證明，通過增加對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課堂上進(jìn)行分析、討論和總結(jié)的教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠充分地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也使理論知識(shí)得到了加深理解和知識(shí)的鞏固擴(kuò)展[2]。
三、合理安排教學(xué)進(jìn)程
實(shí)驗(yàn)的安排是以循序漸進(jìn)地完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的順序來安排的。第一步基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，主要目的是讓學(xué)生熟悉開發(fā)環(huán)境，掌握VHDL語言。主要包括：基本組合邏輯電路設(shè)計(jì)、時(shí)序電路設(shè)計(jì)、數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為下一步工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二步，要求學(xué)生完成FPGA最小系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)，元件采購(gòu)、電路的焊接調(diào)試等步驟，最后完成設(shè)計(jì)報(bào)告。第三步，要求學(xué)生利用數(shù)字信號(hào)處理里的知識(shí)，按照指定的參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，并用FPGA系統(tǒng)在硬件上實(shí)現(xiàn)，這一步有助于使學(xué)生加深對(duì)整個(gè)知識(shí)體系的理解、貫穿[3]。
表1EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)安排
表1是EDA原理及應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)安排，其中前五個(gè)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)6-8是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所有的實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)置都是圍繞著完成數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)展開的[4]。
四、確定多擇化的考核方式
如果想要取得好的教學(xué)效果就要有一套行之有效的考核及獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)機(jī)制[5]。與以往教師僅憑借實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的表現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)成績(jī)的方式不同，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核中，教師更加注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的考核，以及對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告的完整性、規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性的考核，
教師在學(xué)生的設(shè)計(jì)手冊(cè)、調(diào)試手冊(cè)、設(shè)計(jì)答辯等方面對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。杜絕了以往實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象，同時(shí)考核的重點(diǎn)并不是學(xué)生是否能夠通過考核，而在于區(qū)分每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
綜上所述，通過參加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解了做“科學(xué)研究”的一般步驟和方法，并且鍛煉了查找資料、篩選資料、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告以及對(duì)報(bào)告進(jìn)行解說的能力。更重要的是通過一系列能力的鍛煉和提高培養(yǎng)了學(xué)生們對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度[6]。
五、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍建設(shè)
結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的教師隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)室開放和可持續(xù)發(fā)展的決定性因素。學(xué)生在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的時(shí)候會(huì)引發(fā)出更深和更加廣泛的問題，同時(shí)這些實(shí)驗(yàn)還要涉及大量的新知識(shí)，這些都對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師提出了更高的要求。
利用學(xué)校的開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)。一般是由大四或者大三的學(xué)生作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，大一、大二學(xué)生作為項(xiàng)目參與人的形式進(jìn)行申報(bào)。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下并通過老生帶新生的傳幫帶模式建立學(xué)生開發(fā)團(tuán)隊(duì)。以此為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生實(shí)行差別化的培養(yǎng)，有利于發(fā)現(xiàn)人才和培養(yǎng)人才，同時(shí)也為學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)大賽打下良好的基礎(chǔ)。
通過三個(gè)學(xué)期對(duì)兩個(gè)班級(jí)的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，證明這種以實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性，并取得更好的教學(xué)效果。已經(jīng)完成的EDA技術(shù)及應(yīng)用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)獲得了學(xué)生很高的評(píng)價(jià)和諸多好評(píng)，受到了學(xué)生的歡迎。
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收稿日期：2013-10-22
作者簡(jiǎn)介：林連冬（1978—）， 男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院講師，博士，主要從事信號(hào)處理、電力電子設(shè)備開發(fā)、傳感器技術(shù)應(yīng)用研究。
基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃課題（HGJXHC110509）
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