電子設計自動化課程課堂方案設計

陳華敏+任立民

摘要： 本文以精心設計的“三人表決器”這一項目的教學方案為例，對教學方案的教學目標、重點難點、學情分析、教材分析、教學過程設計及教學流程設計等方面作了詳盡的剖析與描述，對項目教學法教學方案的設計起到了示范作用。

Abstract： This paper takes the teaching plan of the project of "three-man voter" as an example. The teaching objectives， key points and difficult points， analysis of the students， analysis of the teaching materials， teaching process design and teaching flow chart are analyzed and described in detail， which plays an exemplary role in teaching plan design of project teaching method.

關鍵詞： 項目教學；電子設計自動化；方案

Key words： project teaching；electronic design automation；plan

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）34-0247-03

0 引言

教學方案是指教師在教學過程中對教學內容、教學方法、教學步驟以及要達到的教學效果等所進行的精心編排和設計，是教師對教材的認識和處理，以及對學生學習方法的指導，是進行課堂教學的實施方案[1]。一個好的教案不僅能指導學生“學會”，而且還引導學生“會學”，從而順利地完成教學任務。因此，教學方案的設計就成為課堂教學的重中之重。在《電子設計自動化》教學中采用了項目教學法，通過具體的項目設計，實施“項目導向”教學模式，學生在老師的引導下，從每一個項目入手，在好奇心的驅動下，對理論知識進行學習，對項目任務進行設計，對實踐操作進行實施，在“做中學”，在“學中做”，對培養學生的綜合實踐能力和創新思維能力具有積極的促進作用[2]。現將本人設計的基于項目教學法的“三人表決器”教學方案介紹如下。

1 教學目標

1.1 知識目標

熟練掌握VHDL程序的基本結構；掌握IF語句、CASE語句的格式及用法；理解IF語句和CASE語句的區別。

1.2 技能目標

①科研創新能力：本項目要在QUARTUS II軟件下用編程的方式設計三人表決器的電路，并且可以采用多種編程方式來實現，深切地讓學生體會到該設計方法的靈活性，開闊學生的視野，培養學生分析問題，解決問題的能力，培養學生的創造與創新理念。②電路設計能力： 通過進一步的學習，學生又掌握了利用一種編程語言VHDL來設計電路的能力，提高了學生電路設計能力。③分析問題、解決問題的能力： 通過在設計過程中不斷提出問題，讓學生分小組討論并給出結論，讓學生在思考的同時提高了分析問題和解決問題的能力。

1.3 情感目標

①樹立專業自信：激發學生的學習興趣，堅定學生從事電子行業的信念，培養學生對電子專業的熱愛。②培養課程興趣：通過創設情景、實物演示，提出三人表決器在各種選舉和組織競賽活動中的應用等問題激發學生對電路設計的好奇心和求知欲；通過自主完成整個電路的制作，體驗成功的喜悅，增強自信心和成就感。③培養良好的學習習慣：針對學生的專業知識特點，采用多元化的教學方法，鼓勵學生積極表達自己的想法，培養學生良好的學習態度和學習習慣。④培養創新精神：通過設計三人表決器，培養學生采用多種方案實現同一種電路的創新精神，體會到條條大路通羅馬。⑤培養團隊合作精神：通過小組合作的方式，大家互相取長補短，共同進步，共同提高，培養了大家的團隊協作精神。

2 教學重點難點及解決方法

教學重點包括：IF語句、CASE語句的語句格式及注意事項；IF語句和CASE語句的區別；IF語句和CASE語句的具體應用。教學難點包括：IF語句和CASE語句的具體應用。

為了突出重點，突破難點，采取了以下方法：①課前“任務”導學：通過提前給學生布置預習任務讓學生提前預習課本第4章《VHDL的主要描述語句》這部分內容，使學生在課前對VHDL的順序語句的IF語句、CASE語句有所了解。②課中“內容”導教：課上借助圖片、現場演示、軟件仿真等手段進行導教，使授課內容更加形象、直觀，配合課堂練習，加強學生對知識點的掌握。③課后“知識”拓展：推薦學生閱讀參考書以及相關的網絡資源并布置隨堂作業，讓學生開闊視野，加深對所學知識的理解。

3 學情分析

3.1 知識基礎

本門課程的教學安排在第六學期進行，授課對象是電子專業大三的學生，他們已經學習了《單片機技術》、《專業軟件選講》、《檢測與轉換技術》等專業課，已經具備了一定的電子設計基礎，好奇心強，動手能力較強，合作能力也很好，為本門課的學習打下了基礎。學生之前學習過C語言，對學生理解VHDL語言有一定的幫助，但部分同學理論基礎較差，對單純的理論學習缺乏興趣，所以要將理論和實踐相相結合，幫學生克服理論基礎薄弱問題。

學生在前面的課程中對VHDL程序的基本結構已經熟練掌握，對EDA技術的設計流程也已經掌握，并且有了一定的編程基礎，在此基礎上進行VHDL描述語句的學習水到渠成。

3.2 認知特點

大多數學生學習態度比較端正，有一定的自學能力和利用互聯網查找資料的能力，同時對電子設計的興趣較高，求知欲比較強烈。本門課程是學生以前沒有接觸過的用軟件編程的方式來描述硬件電路的形式，學生經過前面幾周的學習已經能理解這種語言和以往所學編程語言的不同。

3.3 學習風格

電子專業學生動手能力強，課堂氣氛活躍，對電路設計的求知欲很強，但是有部分學生自我約束力較差，注意力不集中，自主學習能力和自我約束能力有待提高。

4 教材分析

本單元內容源自潘松主編的《EDA實用教程—VHDL版》（第五版），該教材屬于“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，適用于電子類相關專業使用。該注重實踐、實用和創新能力的培養，注重教學選材的靈活性和完整性相結合，有助于學生掌握EDA的相關基礎知識達到快速入門的目的。本次課以一個具體的三人表決器的項目為依托，講解VHDL的IF語句、CASE語句等相關知識點。在教學內容上起著承上啟下的作用，也是實現電路設計的語言工具和手段。

5 教學過程設計

基于項目教學法的“三人表決器”的教學過程設計如表1所示。

6 總結

總之，教師在編制教學流程、構思課的主旋律時，必須符合教育教學規律，使之結構巧妙，引人人勝。特別是要改變過去只考慮教師“如何教”，而忽視學生“怎樣學”的做法[3]。“教”為“學”服務，教師的“教”要激發學生“學”的興趣，精心設疑，發展求異思維，培養學生的自學能力，將理論知識和實踐操作結合起來，讓學生在“做中學”，老師在“做中教”。另外，在教學過程中應該采用多樣化的教學手段，在采用“項目教學法”的同時，穿插使用實物演示法、啟發式教學法、討論式教學法等。將傳統的老師講學生聽的模式改為以學生為主體的教學方法，增強學生對所學理論知識的認識，同時培養學生運用理論知識解決實際問題的能力，促進學生的自主學習能力。

參考文獻：

[1]楊帆.建筑材料課在工學結合過程中引入項目教學法的方案設計探究[J].教學探索，2015（08）：102-103.

[2]徐學紅.“項目導向”教學模式在EDA技術課程中的應用[J].中國電力教育，2013（28）：108-109.

[3]劉穎.基于項目教學法的高等數學教學改革方案及實施效果分析[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2015（06）：111-113.endprint