鄭羽 王金海 李金桐 段曉杰 王慧泉 陳瑞娟 田磊

摘 ? ?要： 本文論述了“EDA原理及應(yīng)用”課程應(yīng)以學(xué)科建設(shè)為平臺(tái)，以增強(qiáng)實(shí)踐能力為重點(diǎn)，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)，建立具有專(zhuān)業(yè)特色的課程體系。主要從課程體系的改革、教學(xué)方法和手段的改進(jìn)、實(shí)踐能力的培養(yǎng)等方面闡述該課程的改革與精品建設(shè)的必要性。實(shí)踐表明，課程改革與精品建設(shè)的效果顯著，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力的培養(yǎng)與創(chuàng)新能力的提高起到了良好的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞： EDA ? ?精品課程 ? ?課程改革 ? ?人才培養(yǎng)

教育部在精品課程建設(shè)的文件中強(qiáng)調(diào)要切實(shí)加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，重視教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，注重實(shí)用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，重視教材建設(shè)，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)并重，建立切實(shí)有效的激勵(lì)和評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。

EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)是現(xiàn)代集成電路及電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前集成電路技術(shù)已進(jìn)入超深亞微米工藝和片上系統(tǒng)（SoC）階段，集成化、微型化和系統(tǒng)化的趨勢(shì)使得集成電路設(shè)計(jì)及以集成電路為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，離開(kāi)EDA技術(shù)集成電路及電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)將寸步難行。

EDA技術(shù)教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)電子設(shè)計(jì)人才，尤其是IC設(shè)計(jì)人才的重要途徑。EDA技術(shù)的迅速發(fā)展，使我國(guó)高校電子技術(shù)的教學(xué)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，它對(duì)教學(xué)思路、內(nèi)容、方法和實(shí)驗(yàn)手段等都提出了新的要求。近幾年，許多高校正在探索新的面向21世紀(jì)的教學(xué)方法，引進(jìn)電子技術(shù)的新發(fā)展成果，開(kāi)設(shè)EDA課程，改進(jìn)EDA實(shí)驗(yàn)手段，少數(shù)重點(diǎn)高校還獲得了教育部試點(diǎn)投資，建立起了EDA實(shí)驗(yàn)室和重點(diǎn)教學(xué)基地。概括起來(lái)，國(guó)內(nèi)高等院校開(kāi)展的EDA教學(xué)內(nèi)容主要是在電子、通信類(lèi)等課程中借助一些EDA工具軟件進(jìn)行演示或要求學(xué)生利用工具軟件達(dá)到設(shè)計(jì)或分析等要求。例如，在電路分析、數(shù)字電路和模擬電路等課程中使用EWB電路輔助設(shè)計(jì)和分析軟件、Matlab專(zhuān)用分析軟件和Pspice通用電路分析設(shè)計(jì)軟件等進(jìn)行電路的交直流分析、頻率響應(yīng)分析、容差分析及電路與電子線(xiàn)路分析設(shè)計(jì);在通信電路、通信原理等專(zhuān)業(yè)課程，使用SystemView軟件進(jìn)行通信系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析。

1.改革課程體系

在課程體系的改革中，我們以適應(yīng)社會(huì)需求為出發(fā)點(diǎn)，修訂課程教學(xué)大綱，規(guī)劃和確立該課程的教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)，以培養(yǎng)具有實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才為宗旨，課程體系具有合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)學(xué)生就業(yè)單位和畢業(yè)生的調(diào)研，分析企業(yè)反饋的信息，可知企業(yè)期望學(xué)生提高實(shí)際動(dòng)手能力和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力等，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)踐課程比例，并注重課程內(nèi)涵建設(shè)，做到與時(shí)俱進(jìn)，提高學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，同時(shí)提高學(xué)生的工藝設(shè)計(jì)能力、學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，強(qiáng)化生產(chǎn)質(zhì)量控制和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新能力[1]。

在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們修訂了教學(xué)計(jì)劃，確立了“在夯實(shí)EDA課程的理論基礎(chǔ)上，注重實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”的教學(xué)思路和方法。在硬件上，不僅搭建了較高水平的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)：EDA原理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)（EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室），還建立了應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)：完成設(shè)計(jì)性和開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn)（電子信息綜合實(shí)驗(yàn)和綜合開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室）。

在軟件上，制定了與實(shí)踐教學(xué)體系相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)教材，開(kāi)發(fā)了網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。

為強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)效果，除傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)形式外，還要增加電路仿真實(shí)驗(yàn)。利用計(jì)算機(jī)對(duì)EDA原理及應(yīng)用中的接口過(guò)程進(jìn)行模擬，這樣既直觀(guān)，又能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、顯示許多實(shí)際中不允許或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊情況，開(kāi)拓了一條強(qiáng)化教學(xué)效果的新路子。

為提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓＷC預(yù)期效果，將EDA原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分分為上機(jī)模擬實(shí)踐、下載實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，各類(lèi)競(jìng)賽的開(kāi)展也為學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)好的平臺(tái);通過(guò)制度和措施保證實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開(kāi)放;開(kāi)發(fā)網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)。

2.改進(jìn)教學(xué)方法與手段

（1）多樣化教學(xué)方法及其實(shí)施目的、過(guò)程、效果及學(xué)生規(guī)模

EDA技術(shù)發(fā)展快，涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)教師和學(xué)生的要求較高。掌握EDA技術(shù)，提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力需要一個(gè)不斷積累、不斷探索的過(guò)程。在EDA技術(shù)教學(xué)方法上，我們進(jìn)行了革新，改變了過(guò)去以教師為中心、以課堂講授為主、以傳授知識(shí)為基本目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式，而采用教師講授與學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合，理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)工程問(wèn)題相結(jié)合的靈活的教學(xué)方式，留給學(xué)生充分的思考和實(shí)踐時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生勤于思考，善于把握問(wèn)題實(shí)質(zhì)，不斷提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

講課時(shí)突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，注重知識(shí)點(diǎn)重組。既注重理論基礎(chǔ)，又強(qiáng)調(diào)實(shí)踐實(shí)用，既保持學(xué)術(shù)前沿性，又兼顧趣味性，師生互動(dòng)。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，課程中引入大量EDA實(shí)際例題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用多樣化的教學(xué)方法，學(xué)生規(guī)模為300人/學(xué)期，多元化教學(xué)方法包括：

①交互討論式教學(xué)法：為調(diào)動(dòng)學(xué)生獨(dú)立思考的積極性，理論課教學(xué)中教師或?qū)W生提出問(wèn)題，師生之間、學(xué)生之間互動(dòng)討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極參與性;在設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)中，教師引導(dǎo)學(xué)生討論方案、方法等。

②目標(biāo)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法：教師給出課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及目標(biāo)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)目標(biāo)完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如資料查找、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、儀器調(diào)試、實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)量與處理等。這種方法使學(xué)生任務(wù)目標(biāo)明確，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，有利于培養(yǎng)其獨(dú)立工作能力。

③研究式教學(xué)法：采用研究的觀(guān)點(diǎn)、研究的思路、研究的方法講授課程內(nèi)容，設(shè)置研究性的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

④現(xiàn)場(chǎng)不講授只指導(dǎo)的方法：對(duì)于學(xué)生能夠獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，指導(dǎo)教師不統(tǒng)一講授，只對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行答疑指導(dǎo)。這種方法有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生獨(dú)立思考，自主學(xué)習(xí)。

⑤開(kāi)放式自主實(shí)踐教學(xué)法：開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，達(dá)到自主學(xué)習(xí)的目的。

⑥課外科技活動(dòng)指導(dǎo)方法：分小組進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，開(kāi)展合作、研究性學(xué)習(xí)。

⑦學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目方法：學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可參與教師的科研，教師指導(dǎo)其學(xué)習(xí)與研究。

⑧網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)方法：學(xué)生可通過(guò)網(wǎng)站的方式訪(fǎng)問(wèn)本課程的情況，通過(guò)鏈接EDA原理及應(yīng)用課程，可以看到EDA課程組在該網(wǎng)站上所存放的各種資料，包含課程大綱、上課課件、網(wǎng)絡(luò)視頻、習(xí)題分析、難點(diǎn)分析等。

多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法主要體現(xiàn)為不同內(nèi)容、不同對(duì)象、不同背景、不同項(xiàng)目情況下多種形式和多種方法的結(jié)合，其主要目的是以學(xué)生為中心，因材施教，因內(nèi)容施教，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新積極性，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。例如，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，主要采取現(xiàn)場(chǎng)授課與指導(dǎo)方法;在學(xué)生掌握了基本技術(shù)與方法之后，在設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中采用只指導(dǎo)不講授或開(kāi)放式自主實(shí)踐方法;在理論課和綜合實(shí)驗(yàn)中采用互動(dòng)討論的方法;安排課外作業(yè)或科技活動(dòng)，則采用課外指導(dǎo)方法;目標(biāo)驅(qū)動(dòng)法則可應(yīng)用于各環(huán)節(jié)之中。各種方法綜合運(yùn)用的目的是，培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力，讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性和創(chuàng)造性。多元化教學(xué)方法尊重學(xué)生的個(gè)性和創(chuàng)造性，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了良好的效果。

（2）教學(xué)手段——多媒體優(yōu)化教學(xué)

教師和學(xué)生可利用網(wǎng)站上已有的EDA教學(xué)大綱、EDA課程課件、教師講課錄像等各種學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)與接受輔導(dǎo);建有多媒體教室，實(shí)驗(yàn)室配備投影、實(shí)時(shí)攝像投影等多媒體教學(xué)設(shè)備，理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)均采用多媒體輔助教學(xué)，全面實(shí)現(xiàn)CAI課件與網(wǎng)絡(luò)課件的結(jié)合，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，課堂教學(xué)與遠(yuǎn)程網(wǎng)上輔助教學(xué)的結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)攝像投影與教師演示的結(jié)合。

根據(jù)教學(xué)的不同階段、不同內(nèi)容和課內(nèi)外情況，采用了上述多媒體優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，課前學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)習(xí)，課外可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同學(xué)間、師生間的交流與輔導(dǎo);實(shí)驗(yàn)課上講授基本內(nèi)容時(shí)采用CAI課件，演示儀器使用時(shí)采用實(shí)時(shí)攝像投影，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)階段采用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)輔助，遇到困難，除向教師詢(xún)問(wèn)外，還可自主到網(wǎng)上資源庫(kù)查詢(xún)。多種媒體優(yōu)化使用，達(dá)到最佳效果。

3.加強(qiáng)實(shí)踐（驗(yàn)）課教學(xué)

為了使EDA原理及應(yīng)用的實(shí)踐教學(xué)體系能適應(yīng)新的要求，從有利于培養(yǎng)學(xué)生自覺(jué)應(yīng)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，強(qiáng)化基本技能訓(xùn)練，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才打下良好的基礎(chǔ)角度考慮，課程組經(jīng)過(guò)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系研究和實(shí)踐，結(jié)合理論課模塊化教學(xué)模式及專(zhuān)業(yè)素質(zhì)教育要求，執(zhí)行以下實(shí)驗(yàn)課程的改革方案，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)“兩個(gè)階段”。

第一階段：課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

在整個(gè)課程的教授過(guò)程中，結(jié)合授課內(nèi)容的具體安排和需要，單獨(dú)設(shè)置了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程。EDA原理及應(yīng)用上機(jī)10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)，與理論教學(xué)同步進(jìn)行，包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生獨(dú)立完成所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能;加深對(duì)EDA原理理論的理解;學(xué)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)儀器;掌握常用EDA程序的設(shè)計(jì)和分析。

第二階段：課程設(shè)計(jì)

為了培養(yǎng)學(xué)生熟練使用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)工具的能力，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，把培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力放在核心位置，EDA原理及應(yīng)用課程在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)之外，增設(shè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

課程由教師輔導(dǎo)、學(xué)生課外自學(xué)、設(shè)計(jì)制作、論文寫(xiě)作，答辯等環(huán)節(jié)組成。通過(guò)程序設(shè)計(jì)、程序仿真及程序下載的設(shè)計(jì)過(guò)程，使學(xué)生能夠充分理解理論教學(xué)的內(nèi)容，并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)熟悉電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的相關(guān)工具，為學(xué)生今后的科研工作打下堅(jiān)實(shí)的理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。

根據(jù)“EDA原理及應(yīng)用”課程建設(shè)的需要，設(shè)計(jì)出一套可以用于課程開(kāi)發(fā)使用的實(shí)驗(yàn)板，并便于學(xué)生進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以強(qiáng)化授課效果，同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和分析問(wèn)題的能力，進(jìn)行創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神，并給學(xué)生提供進(jìn)行創(chuàng)造的環(huán)境[2]。實(shí)驗(yàn)儀器如下圖所示：

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施“EDA原理及應(yīng)用”課程改革，使該課程在我院專(zhuān)業(yè)建設(shè)中發(fā)揮了作用。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，課程中引入大量EDA實(shí)際例題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。近年來(lái)，學(xué)生在全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)“達(dá)盛杯”創(chuàng)新電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得了國(guó)家級(jí)和市級(jí)的優(yōu)異成績(jī)。

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