基于“阶梯式”项目导入法的“EDA应用技术”课程探讨

谭露雯 卫静婷 黎斌

摘 要 本文针对当前“EDA应用技术”传统的教学模式所存在的弊端，提出了基于“阶梯式”项目导入法的教学思路，由浅入深，由单一到综合，循序递进地实现整体的教学效果，提高学生的综合能力。

关键词 EDA 项目导入法 课程改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.11.059

Abstract Aiming at the shortcomings of the current "EDA application technology" traditional teaching mode， the article has put forward a new teaching ideas based on the stepped project introduction method， from easy to difficult， from single to comprehensive， achieved the whole teaching effectiveness step by step， and improved students' comprehensive ability.

Keywords EDA（Electronic Design Automation）； project introduction method； course reform

0 引言

近年来，电子产品的集成化程度在不断提高，大规模集成电路的设计已经成为当前社会一个重要的技术领域。而EDA（电子设计自动化）技术是现代集成电路发展的关键技术，也是电子技术的前沿与发展的主要方向。①随着EDA 技术的迅速发展，市场面向此类型的专业人才需求在逐渐增大，因此，众多高职院校开设了“EDA应用技术”这门课程作为电子信息大类学生的专业技术课程。面对技术变革和市场需求，如何结合高职院校学生的实际情况，培养适合EDA技术就业岗位的技能型专门人才，成为迫切需要解决的问题。

1 课程教学现状分析

高职院校的学生的特点是：相较于本科院校的学生来说，高职院校的学生基础更为薄弱，学习的主动性也相对欠缺，动手实践的兴趣虽然较高但容易受到挫败，对于枯燥的内容，容易分散精神，出现听不懂、跟不上，进而厌学的情况。

而目前传统的EDA教学方法，普遍存在“重理论，轻实践；重概念，轻应用；重考试，轻能力”的情况。课堂教学模式中，只注重“纸上谈兵”式的传授，侧重硬件编程语言的相关语法规则和程序构成的讲解，理论性、抽象性很强，而对于实际应用则讲述较少，对具体问题的语言代码设计和分析等一些实际能力的培养环节相对较薄弱，创新精神和实践能力的培养问题则更加缺乏。学生在整个学习中很被动，而且在学习过程中不能激励学生积极思考，导致学生在实际应用时不能很好地将理论运用于实践中。并且考试多数采用笔试的方式进行考核，仅以单纯记忆语言代码为主，实用性不强。

教材方面，很多院校包括本科类学校，大都是以VHDL为主来选择教材，但由于VHDL语言的结构相对复杂，掌握起來更有难度，所以多数是学术研究人员才使用VHDL语言来进行编程设计，而目前国内多数企业则采用的是Verilog HDL。针对本课程所编写的教材，因为需要讲解语言规则，代码语句等，所以大部分是按语法顺序进行编写，这样的内容详细但是枯燥乏味，且有些无法和实际设计联系在一起，生涩难懂，即使教师在授课时激情洋溢，也无法带动学生学习的积极性。

传统的实验课内容主要是针对课本内容所出的一些验证性实验，对于设计性的实验是比较少的，有些甚至可以直接套用课本内容，将几个部分内容结合在一起即可完成，但是对于为什么会出来这个结果很多学生是懵懂不知。并且，学生的学习能力和动手能力有强弱，则完成实验也有先后顺序，致使一些学生往往完成老师所分配的任务后，则无所事事，而一些基础较差的学生眼见落后，无心再思考，实训效果大打折扣。

针对这些问题，本文提出“阶梯式”项目导入法的教学新思路，逐层递进，对课程改革进行探讨。

2 “阶梯式”项目导入法的教学思路

作为教学的主体，学生不应该是知识的被动接受者，而应该是知识的主动建构者。②而作为高职院校的学生，学生对技能的要求更高，需要“学以致用”，因此激发学生兴趣，能帮助学生形成持久的学习动机是关键。本着“以就业为导向，以能力为本位”的精神，采用“教、学、做三合一”的教学思想，运用项目导入法，以应用为目的、以必需、够用为原则，将原本的章、节之间界限打破，重整课程模块，将课堂理论教学与实验室的实践教学紧密结合。

教学设计的重要内容是利用“项目”、“实例”、“问题”等手段来激发学生的兴趣。以项目导入法的方式为展开，选择的项目要以教学内容为依据，既在巩固旧有知识基础上，又可以促使学生使用新知识、技能解决实际问题。摒弃按照课本章节依次学习的方式，将课堂教学和实验教学都围绕大的课题项目系统展开。引入“阶梯式”项目导入法，在原有的项目导入法基础上，按照分阶段、递进式的教学改革思路，进行阶梯递增的教学模式：“基础层—应用层—创新层—考核层”。

2.1 基础层

这里需要先解决三个方面：首先是教材的选取。结合目前国内多数企业对岗位实际需求的情况，首要选取理论性难度不高，但综合实践性较强，以硬件描述语言Verilog HDL为主的教材。

其次是解答学生的疑惑。学生刚接触“EDA应用技术”课程时，由于不太了解，很容易理解成计算机之类的编程课程，容易产生枯燥难学、没兴趣的念头，甚至会产生“学了不知用在哪里？”和“C语言有什么区别？”的想法。如何正确引导，充分调动学生的兴趣和主观能动性，这些是需要放在教学的首位。可以列举EDA在工业、日常生活中广泛应用的例子，使学生对这门课程有一个初步的了解。通过芯片实物展示，产品内部电路剖析，将课程由抽象变为形象，同时联系当前就业市场的需求，从而进一步激发学生的学习欲望。

最后是课时安排方面。根据专业人才培养方案里面的教学安排，理论课与实训课的课时比重为1：1。但如果按照1节课在多媒体课室，1节课在实训室的方式进行教学，则很多情况是在多媒体上讲解完理论知识点后，下次在实训室上课学生进行操作时容易忘记前面内容，印象不深，联系不强，很可能需要重新再讲一遍。

所以这一阶段，主要特点是课堂教学移到实验室。学生接触课程内容不久，重在掌握基本知识。以项目导入法为主，案例教学法为辅。把课堂教学安排在实训室进行，教师以一个设计项目进行导入，先进行详细分析，知识点拆解，从整体到个体，从复杂到简单，将每个知识点设为一个课程模块，讲授一部分知识，学生实验一部分，边学边做，淡化实验个数概念，通过实践来强化知识内容。

2.2 应用层

第二个阶段，在完成第一个阶段的基础上——一个一个小项目子模块，整合以前学过的内容，引入一个完整产品的设计项目训练，将之前的小项目全部囊括其中，并将课题以项目的形式分配给学生。如设计一个“可当闹铃的电子时钟”，学生2～3人一组，合作进行元器件选择，电路搭建，软硬件结合，程序下载与系统调试，完成整个设计，同时，留下产品功能扩展的思考。根据学生不同的掌握情况，可自由选择是否完成扩展部分。启发学生多向思维和设计思路，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创造灵感和创新欲望。

由于每个班学生的情况都不一样，综合素质，自主学习能力均不同。就算是分组进行项目合作，同一组内学生程度不同，积极性也有差异。需要时刻关注学生的情况，因人而异，适当调整教学组织和教学内容。这样对教师的能力要求相对比较高。解决方法可以采用组长轮流制，阶段性对小组进行评定，激发学生的责任感和学习积极性。

在此过程当中，教师适当的设置关键节点，在这些节点上配合引导，全程组织和参与，将前面所学的知识联系起来，达到对教学内容和知识点的全面覆盖，并针对容易出现的问题，进行纠错，学生根据引导完成任务，个别小组展示设计方案，点出其中亮点。训练学生自主学习和设计的能力，设计完成后对学生作品进行总结、点评，并对整个系统所涉及的课程相关知识进行复习加深学生的印象。

2.3 创新层

通过基础层与应用层进行项目设计与调试的全过程训练，学生已基本具备电子产品设计、制作和调试的能力。在这第三阶段，要求学生自行进行综合性项目设计，以学生独立完成為主，充分利用现代信息化教学平台。采用课赛结合的方式进行提升，做到“以学生为主”。项目的选题利用qq、微信或是网络课程平台发布，分为“易中难”三个程度。学生可以自行选择设计项目，自行组合团队进行设计开发。从文献查阅、方案制定、可行性分析、设计、仿真、实验调试、报告总结等方面组织学生独立开展工作，分析解决实际问题。教师可以通过结果检验学生的实践创新，综合项目的设计、制作与调试的能力。这一阶段的特点是突出学生综合能力的培养，体现学生团队协作能力、成员合理分配，锻炼学生能够自主分析问题和解决问题，让学生体验完整项目设计开发的整个流程，从而为大学生电子设计大赛做准备。

2.4 考核层

最后一阶段是考核方式。通常的课程考核是以试卷笔试的形式进行，这种形式更适合理论课的教学。而对于EDA 应用技术这类实践型课程仅仅掌握硬件描述语言的语法规则并不能让学生做到学以致用，因此常规的考试并不适用于 EDA 课程的考核。改变普通以笔试为主的考核方式，主要通过平时考核（30%）、自主创新（20%）、上机考试（50%）这3个方面的成绩综合而成。平时考核主要是针对学生完成基础层和应用层这两方面的情况，自主创新对应创新层，而上机考试是期末最后根据学生整体情况进行的综合考试。避免学生出现“一考定成绩”，可以分别从不同角度，更好地考察学生对课程知识掌握的情况，对学生平时学习和动手实践有推动作用。

3 结语

作为电子大类一门比较重要的专业课程，“EDA应用技术”课程的教学改革是需要不断探索的一个项目。采用项目导入方式，按照分阶段、递进式的教学改革思路，构建“阶梯式”的设计项目方案，由简单到复杂，由单一到综合，实现整体的教学效果，让学生在这过程中，提升综合创新能力与科技开发能力，有利于学生毕业后能更好地适应岗位需求。

注释

① 潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2006.

② 李琳，唐利强，石伟等.基于建构主义的《EDA技术》实验教学设计[J].湘潭师范学院学报：自然科学版，2006.28（2）：130-132.