EDA課程“理實一體化”教學改革與實踐研究

李敏　田麗娜

摘要：本文主要介紹了基于EDA課程的教學改革與實踐研究，分別從教學模式、教學內容、教學方法、考核方式等方面革進行了闡述。結合EDA課程應用性較強的特點，進行了“理實一體化”教學改革與實踐，提高了學生的學習興趣和實踐能力，取得了良好的教學效果。本課程的教學教改模式對其他同類課程具有一定的參考和借鑒作用，以及較好的示范性和輻射推廣作用。

關鍵詞：EDA課程；理實一體化；教學改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0116-02

EDA技術是現代電子技術的核心，是培養適應現代電子技術發展需要的全面人才必然要掌握的技術，也是高校電子類課程教學改革的重要方向。傳統的教學方式，除了大量運用多媒體進行教學外，教學方式多是單向灌輸，學生被動接受，因此學生的學習興趣和學習積極性不高。傳統的教學模式和方法已不再適應EDA這類實踐性較強的課程的教學與實踐，所以探索一種行之有效的EDA教學改革模式對提高教學質量、培養學生實踐創新能力具有重要意義。

我校自開設EDA課程以來，經過多年的探索研究，在教學模式、教學內容、考核方式等方面進行了改革，形成了“理實一體化”的實踐教學模式，取得了良好的教學效果。

一、改革教學模式，加強學生的實踐動手能力。

學校開設EDA課程之初，只設置了54學時的理論和實驗學時，且理論課時占比重較高，達到。在具體教學過程中發現，學生在多媒體教室上完兩次理論課后才能到機房進行上機練習，在上機練習過程中很容易遺忘理論課程所講的內容，且學生上機練習時間少，對軟件的使用不夠熟練，教學效果不夠理想。

對此，本課程進行了第一次教學改革：保持總學時不變，對學時進行了重新分配，將實驗學時提高到24學時，增加學生的動手操作時間。同時實驗課由機房改到了EDA專業實驗室上課，學生實驗從操作軟件到直接利用實驗箱完成設計，提高了學生的學習興趣和實踐能力。

這種教學模式，增加了學生的動手操作時間，將軟件設計和硬件實現結合起來，學生的學習興趣得到提高，授課效果有所改善。但學生課堂學習與實驗仍不同步，實驗操作時有些理論內容仍被遺忘，課程教學模式仍需改進。另外由于搬遷新校區，EDA專業實驗室也不能繼續使用。

對此，本課程進行了第二次教學改革：首先為學生購置EDA實驗開發板，保證至少2名同學共用一塊，課上、課下都由學生負責保管使用，形成一個自由、開放的實驗室，學生隨時隨地都可進行實驗操作。其次改變上課地點，理論、實驗全部在機房上課，利用實驗開發板邊講邊練，將理論教學與實驗操作同步。講解理論課時計算機由教師控制，學生專心、注意聽講，教師講完后解鎖計算機，學生直接進行練習，并完成教師布置的新任務。最后，在課程設置上，增加了兩周的EDA課程設計，讓學生學完理論和實驗學時后，獨立完成一個綜合性較強的實踐項目，以增強學生的實踐應用能力。

這種教學模式上的“理實一體化”大大增加了學生的動手操作時間，同時也便于教師及時掌握學生的學習情況，對集中出現的問題也便于隨時講解演示，及時反饋給學生。

二、優化教學內容和教學方法，培養學生的綜合設計能力。

本課程主要講授現代電子系統的設計流程和設計技巧。學生在學習完數字電子技術基礎課程之后，對基本數字電路模塊的工作原理已基本掌握，但欠缺的是由基本電路模塊構成數字系統的設計方法和實踐能力。根據課程的教學目標并結合我院三本學生的特點，以“適用、夠用、應用”為目標，將教學內容優化為五個模塊，并在教學過程中創新教學方法，通過邊講邊練的教學模式和案例教學法、項目教學法和任務驅動法等教學方法，使理論知識和實踐應用融為一體，實現教學內容上的“理實一體化”。

1.可編程邏輯器件：EDA技術設計實現的載體，主要介紹可編程邏輯器件特別是CPLD/FPGA的工作原理、典型結構、器件選用原則與編程配置等內容。此部分內容比較抽象，在教學時采用大量圖片和圖表的方式來介紹。

2.軟件開發環境：運用EDA技術進行設計、開發的自動化軟件開發平臺。主要學習Altera公司的Quartus II集成開發環境，以一個簡單完整的設計實例介紹基于Quartus II的EDA設計開發流程。

3.硬件描述語言：運用EDA技術進行系統設計的主要描述手段，最能體系EDA技術的特點。在教學時采案例+教學法，通過精心準備的大量設計案例介紹VHDL語言，將VHDL語言的結構、語法要素、常用描述語句和設計方法合理地分散到具體實例中講解，再通過布置一個個任務讓學生練習，有針對性地訓練學生對所學知識的理解和應用。

4.簡單數字單元電路的設計：主要介紹組合邏輯電路、時序邏輯電路、狀態機等的設計方法和技巧，教學時采用常用的典型基本數字電路如數據選擇器、譯碼器、計數器、分頻器、寄存器、序列檢測器等的設計實例，讓學生從整體上把握VHDL語言的描述特點和設計技巧。

5.綜合應用：在學生掌握了基本單元電路的設計方法后，采用項目化加任務驅動的教學方法，通過對具體項目如數字鐘、頻率計、交通燈控制器等數字系統設計過程的講解，讓學生分組討論并完成后續布置的項目任務，培養學生的綜合設計能力。

三、改革考核方式，提高學生的綜合實踐能力。

針對EDA課程實踐性較強的特點，改變傳統的單純筆試的考核方式，采用分階段、分層次的考核方式，即針對前四部分教學內容采取實驗驗證+筆試相結合的考核方式，重點考核學生對基本理論知識、基本電路設計過程和方法的掌握情況。最后一個模塊采取設計驗證+現場答辯+設計報告進行綜合考核。實踐證明，這種全方位、立體化的考核方式更加合理，對促進學生基本理論知識和綜合實踐能力的同步提高起到了積極的作用。

四、小結

EDA課程經過兩次教學改革，“理實一體化”教學模式實踐后，取得了較好的教學效果，激發了學生的學習興趣，提高了學生學習的積極性和自主性，培養了學生的實踐能力和綜合應用能力。然而，EDA技術是不斷發展的，隨著知識的更新、軟件的升級和可編程邏輯器件的更新換代，如何使該課程與前后課程有機聯系與融合，如何在課堂上更好地引導學生自發和持續學習新知識，適應現代電子技術發展和社會需要，是教學中要不斷研究和探索的。

參考文獻：

[1]潘松，黃繼業.EDA技術實用教程——VHDL版[M].第五版.北京：科學出版社，2013

[2]顧斌，趙明忠.數字電路EDA設計[M].西安電子科技大學出版社，2004

[3]黃繼業，潘松.EDA技術及其創新實踐[M].北京：電子工業出版社，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