工程教育專業認證下的EDA技術課程教學改革探討

摘要：在工程教育專業認證的理念下，針對電子信息工程專業本科生課程《EDA技術》進行了教學改革探索。首先，本文對《EDA技術》教學中存在的問題進行了深入分析。然后，針對存在的問題從理論教學內容、實踐教學設計和課程考核方式三個方面探討教學改革方法。

關鍵詞：工程認證;EDA技術;課程改革

我國自從2006年就在高校中推行工程教育專業認證，到2019年全國共有兩百多所高校一千多工程類專業通過了認證。開展工程認證已經是高校進行課程教學改革的重要抓手。以學生為中心、以產出為導向并持續改進的工程認證理念是進行課程教學改革指導思想。特別是強調培養學生解決復雜工程問題的教學目標，對改變傳統的教學方法和方式有著重要的作用。《EDA技術》課程是我校電子信息工程專業的重要核心課程。需要學生綜合應用電子技術知識進行電路分析、仿真和設計，對培養學生解決電子技術領域復雜工程問題的能力有著重要的作用。筆者結合兄弟院校的改革實踐和自身近幾年的教學實踐，通過優化和完善教學內容、改革實踐教學方法、改革考核評價方法等三個方面進行EDA技術課程 教學改革探討，以期提高課程教學質量。

1.EDA課程教學中存在的問題

EDA技術課程和其它課程的關系，總的來說是即獨立又相互聯系。獨立是指在教學內容上需要講授硬件描述語言設計和工具使用，這與傳統的程序設計語言完全不同。相互聯系是指進行電路設計和仿真時，設計需要其它課程知識的支撐。例如：數字電路技術、微機原理與接口技術、數字信號處理等課程均是EDA技術課程的先導課程。從而造成了學生“難學”，教師“難教”的現象。筆者多年來一直承擔EDA技術課程教學工作，通過分析和整理工程教育專業認證要求，發現現有的課程教學存在以下問題。

1.1學習內容的復雜性使學生產生畏難情緒

EDA課程的授課內容主要包含兩部分內容，一是硬件描述語言的語法規則;二是EDA技術工具的使用方法。硬件描述語言存在大量并行特性的語法規則，這與常規的程序設計語言的規則有很大不同，學生在初學時受傳統思維固化，靈活應用這些語法規則存在困難。EDA技術工具是較大的系統，設計EDA技術各個步驟，內容繁雜，學生學習容易產生畏難情緒。

1.2實驗實踐教學內容與工程實踐脫節

EDA技術課程是一門實踐性很強的專業課程，其課程設計和課程實驗等教學環節對培養學生解決復雜工程問題的能力有著重要的作用。目前的實驗實踐教學設計停留對理論課程知識點的簡單驗證上，實驗教學內容設計陳舊。例如：在進行電路仿真設計過程中仍然使用傳統的波形仿真方法，已不符合現有工程實踐情況。導致學生學習興趣下降，影響教學效果。

1.3考核方式方法重理論輕過程

目前，EDA技術課程考核方式分為考試成績、實驗成績和平時成績三部分。考核方式比較簡單，忽視了分析問題解決問題能力的考核，導致“一卷定成績”、“高分低能”的不合理情況的出現，無法真實的反映學生的學習情況，違背了“以學生為中心”的工程認證理念。

2.工程認證下EDA技術課程改革實踐

2.1優化教學內容、改革教學方法

工程教育認證通用標準列出了12個大指標點，這12個指標點進一步細化分解成為37個子指標點。按工程認證的要求每門課程都應支撐相關的子指標點，這些指標點就是課程的培養目標。因此完善和優化教學內容首先應該制定合理的教學目標。

根據工程認證畢業指標點指定的本課程的教學目標為：（1）掌握使用EDA技術完成數字電子系統設計的基本方法，能夠設計滿足數字電子系統要求的硬件電路及軟件程序，能對設計方案進行優化，并體現創新意識。（2）掌握使用EDA技術完成數字電子系統設計所需要的常用軟件和測試儀器的使用方法。（3）具有利用EDA工具平臺和相關測試儀器開展數字電子系統的分析和評估能力，并能夠理解其局限性。（4）能及時跟蹤電子信息工程領域及EDA技術的發展動態，能夠就當前的熱點問題發表自己的見解。

根據以上確定的教學目標，優化了教學內容。將Multisim和Altium Designer兩種EDA軟件的使用移除，重點突出兩部分內容的教學。在硬件描述語言的教學部分，講授Verilog HDL的語法規則和設計思想與方法，并且將項目教學法引入教學過程中，改變傳統的語法規則講授方法。例如：“四選一多路選擇器的實現”這個項目就融合了阻塞式復制、case語句、if語句等知識點。在EDA工具使用教學部分，講授QuartusII和Modelsim兩種軟件的使用方法。這兩種軟件包含了EDA技術主要步驟所用到的工具，能夠滿足學生學習EDA工具的要求。

2.2基于項目驅動的分層次實驗教學設計

實驗教學是工程教育過程中重要環節，將一個大的實驗項目分解為多個層次遞進的實驗，能夠使學生逐步掌握理論課程知識點。所有實驗項目可以分為基礎型實驗、提高型實驗和綜合型實驗。實驗內容設計不再是簡單的驗證型實驗，而是以設計內容為主的項目設計型實驗。其中基礎型實驗注重基本知識，幫助學生掌握Verilog HDL的語法知識和EDA設計方法。提高型實驗強調課程知識點前后聯系與銜接，注重較為復雜數字系統設計能力的培養。綜合型實驗是一個大的綜合性數字系統，培養學生使用EDA設計工具完成復雜數字系統設計的能力，從而支撐EDA技術課程指標點。

2.3理論與實踐并重的考核方式

根據工程認證的標準，要求能夠充分考核學生是否具有了解決復雜工程問題的能力。EDA技術對于就培養學生解決復雜工程能力的培養具有重要的作用，傳統的一卷定終身的考核方式不能夠科學的評價教學培養目標的達成情況。因此需要構建新的考核方法。通過整合以前的考核方式，構建了理論與實踐并重的考核體系。理論考核包括課堂情況考核、期中考核、結課考核。主要考核學生使用EDA技術的基本知識點和理論知識綜合應用能力。實踐考核包括實驗預習、實驗過程、實驗結果、實驗報告和實驗環境清理五個考核環節，這五個環節能夠充分考查學生實踐動手能力。通過理論與實踐并重的考核體系能夠充分考核學生解決復雜工程問題的能力水平。

3.結語

總之，在“以學生為中心，以產出為導向”的工程教育專業認證理念的指引下，不斷完善《EDA技術》課程教學內容，優化實踐教學設計，改革考核方式，實現以培養解決EDA技術領域復雜工程問題能力的課程目標，構建了符合工程教育專業認證要求的《EDA技術》新的教學體系。從實際達成情況來看，教學效果達成了預期目標。

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作者簡介：董建彬（1980.3-），男，碩士研究生 講師 研究方向：物聯網技術。