EDA 課程在高校教學中的改革與探索

武 漢

0 前言

隨著現代電子設計技術的快速發展，智能化、高度集成化是未來電子技術發展的方向，這就對電子設計提出了更高的要求。以PLD（programmable logic devices）為基礎的電子設計自動化（electronic design automation，EDA）技術是現代設計技術的核心，它以功能強大的計算機為工具，對以硬件描述語言(hardware description language，HDL)為描述手段完成的設計文件，實現邏輯化簡、分割、綜合以及布線等功能[1-2]。EDA 技術為現代數字系統的設計帶來了極大的方便，提高了設計效率、降低了設計成本、縮短了設計周期并且設計者擁有自主知識產權，顛覆了傳統數字系統設計理念和方法[3-4]。同時，EDA 技術打破了軟件和硬件的壁壘，它使得電子領域各學科之間的界限愈加模糊。

為推動現代電子技術的發展，解決高新技術人才匱乏的問題，同時培養學生的動手實踐能力和創新能力，EDA 技術相關課程受到越來越多的關注，并且逐漸成為高校必修課程之一。

1 教學中存在的問題

現有的EDA 技術課程一般采用理論+ 實踐相結合的教學方法，但往往理論部分占據較多學時，而實踐學時較少，從而導致EDA 技術課程偏于理論教學，忽略了其應用價值。并且通過分析學生課堂表現以及考試成績發現，學生分析問題以及應用所學專業知識解決問題的能力較差。因此有必要先分析教學中存在的問題，再對EDA 技術相關課程的改革進行研究與探索。

（1）課堂教學主要以基礎知識和設計方法的講解為主，基礎知識包括技術概述、結構原理以及相關語法，知識面廣并且知識點較多。而設計方法的講解則涉及大量的例子與程序代碼，耗時較多。如果教師把所有的知識點都傳遞給學生，勢必出現“填鴨式”教學，學生一直在被動接受，但是無法消化理解，更不懂如何運用，久而久之，導致學生學習效率低下甚至出現厭學的情緒。此外，理論學習本身就比較枯燥，若教學方法過于單一，會導致學生注意力下降、上課打瞌睡等問題，嚴重影響教學質量。

（2）EDA 課程實驗分為綜合性和驗證性兩大類，而為了順利完成實踐教學任務，老師一般會提供實驗指導書給學生，以便幫助學生提前熟悉實驗內容。而學生只要按照實驗指導書一步步地執行就可以得到正確的結果，雖然學生可以順利完成實驗，也只是按照指導書“機械式的執行下一步操作”，并不能完全理解每一步驟的具體含義，也不去思考為什么這樣做就可以得到正確的結果，因此更不會去思考有沒有其他方法可以實現相同的結果。

此外，實踐教學學時較少，只能完成基本的實踐教學任務，但是對于學生來說，實踐是檢驗學習效果最好的方法，僅僅依靠課堂上的教學實踐對學生來說是遠遠不夠的，更多的是課下的練習與鞏固，這樣才能“熟能生巧、學以致用”[5]。因此，需要注重課下實驗項目的設置，同時開放更多的創新實驗室供學生使用。

（3）加強EDA 技術與數字電子技術、通信原理、數字信號處理等先修專業課之間的聯系，保證學習的連續性[6]。現有的實驗項目基本上還是圍繞EDA 技術這門課的內容進行設置的，雖然能夠涵蓋EDA 技術課程的知識點，但是與本專業其他課程的聯系不夠緊密，缺乏吸引力。而這些專業課之間并不是獨立的，而是相互滲透、相互交叉的。因此需要注重各個學科之間的聯系，學生才能把本專業所學知識聯系在一起，拓寬了學生解決問題的思路，同時EDA 實驗也可以向多學科發展，提高學生跨學科、甚至跨專業解決問題的能力，進而提升學生的創新能力。

2 教學改革探索

以提高學生創新能力、培養應用型學生為目標，現對EDA課程的改革提出以下幾點建議。

（1）改變傳統“填鴨式”教學模式，“學生被動接受”式的教育理念需要調整，這種教學模式下容易導致學生出現學習情緒不高、甚至厭學的問題。學生是課堂教學的主體，因此需要圍繞以學生為中心開展教學，避免傳統課堂以老師為中心的教學模式。

因此，依據EDA 課程的特點，在理論教學的過程中圍繞某些典型電路設計展開，并以電路設計中具體算法和程序為中心，將算法和程序進行歸納。同時，注重小組討論，增加翻轉課堂環節，提高學生自主學習能力以及課堂參與度。

（2）實驗課盡量壓縮老師講解時間，把更多的時間留給學生。老師可以事先把實驗原理、實驗器材的介紹作為課件放在網絡教學平臺上，要求學生在課前預習上述內容。與此同時，適當刪減實驗指導書中部分內容，避免學生“機械式的執行下一步”就完成了實驗，給學生留一些思考、討論的環節，同時要求學生記錄實驗中出現的問題，針對實驗報告中出現的典型問題進行講解。此外，鼓勵學生利用現有資源進行其他系統的設計，鼓勵具有創造性思維的同學進行創新設計，同時指導參加各類電子大賽，增強學生的動手能力和創新能力。

（3）EDA 不是一門獨立的課程，它與其他專業課之間有著密切的聯系，同時鼓勵學生利用EDA 工具完成其他專業課程中相應系統/器件的設計，既增強了學生動手實踐能力，又加強了知識點的鞏固。跨學科設計是后續發展的趨勢，因此需要注重此類創新能力的培養，這就要求充分認識EDA 課程與其他課程之間的聯系，進而激發學生學習的興趣。

3 結束語

EDA 作為通信工程/電子信息工程的專業核心課程，它是一門實踐性較強的課程。因此不能只重視理論而忽視了實踐。本文結合EDA 課程的特點，從理論和實踐教學兩個方面分析了EDA 課程教學中存在的一些問題，并針對上述問題提出了部分建議。希望通過課程的改革，激發學生學習的興趣，提高學生的動手實踐能力、應用能力和創新能力，真正做到“學有所獲、學有所思、學有所成、學有所用”。