应用型本科EDA课程改革与实践

龚成莹 兰聪花 王宏斌

摘要：为解决实践操作能力难以适应岗位训练需求，传统EDA教学模式与应用型人才培养目标要求不相适应的问题，结合学校实际情况，对EDA课程的教学内容、实践模式、实训方式、考评机制等方面的改革措施进行论述，目前，效果良好。

关键词：课程改革；应用型本科；EDA技术；改革措施

一、 引言

随着电子信息技术的飞速发展，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，反过来也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代越来越快。电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术已不是某一学科的分支或某种新的技能技术，而是一门综合性学科，融合多学科于一体，又渗透于各个学科之中，打破了软件和硬件的壁垒，使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率和产品性能合为一体。

EDA教学是培养高素质电子设计人才，尤其是IC设计人才的重要途径。EDA课程需要数字逻辑理论，又和工程实践性密不可分，是一门应用性特别强，实践性特别强的课程。在电路、电子技术等课程的学习中，都是用连线方式设计电路，学生已习惯传统的电路设计方法，对EDA技术采用的软件编程实现电路硬件结构和工作方式难以理解，而目前的工程岗位要求以FPGA/CPLD设计数字电路，从而出现“理论知识点与实际操作技能脱节”“实践操作能力难以适应岗位训练需求”等突出问题，为更好地适应实际工程岗位的需求，在EDA课程教学中对教学内容的选取与组织、教学方法、实训方式、学生成绩的考评机制等方面进行了一系列改革与实践。

二、 教学改革的措施

根据应用型本科电子信息工程专业的培养目标和对毕业生的应用能力要求，我们提出了如下改革方案。

（一） 对课程的知识体系进行分解和提炼，以典型电子线路或小型电子系统的完整设计过程构建教学单元模块，构建“知识内容模块化”的课程模式。

以基本知识和综合技能为主线，将课程内容分成EDA基本概念、原理图输入设计、文本输入设计、综合项目设计方法和综合项目设计分析5个大模块，每个模块以典型电子线路为中心分成若干小模块，有效地把零散知识点串起来。

以文本输入设计模块为例，该模块中设计“组合逻辑电路设计”“时序逻辑电路设计”“VHDL程序结构”“VHDL中LPM函数应用”“VHDL层次化文件设计”等子模块，其中“组合逻辑电路设计”模块以典型的组合逻辑电路选择器、编码器、译码器的设计，将文本输入设计法的设计流程、程序的基本构成、基本语言要素及组合逻辑电路常用的语句等知识点串起来。

（二） 将理论和实验、课程设计和实训相互关联、相互渗透，通过“基础实验、创新实验、综合训练、学科竞赛”层递式的训练过程，设计“四级立体化”实践模式。

实施从基础实验到创新实验、到综合训练、再到学科竞赛的四级化层递式实践模式。基础实验保障与理论课程相对应的实验环节，保证大多数学生能够掌握该课程所要求的基本技能；创新实验鼓励学生完成更多课外实验项目，或者自主设计的实验项目；综合训练完成与课程设计相应的设计实训环节，提升综合应用能力；引导学生参加各级各类学科竞赛，使理论知识得到提升。

（三） 依托多媒体实践教学环境，以应用型案例为载体，采用“理论分析-系统级仿真-电路级仿真-硬件测试”的阶梯式引导教学，实施“教-学-练”一体化情景式教学，培养学生动脑与动手相结合的能力。

传统教学模式是理论教学和实验教学独立开课，学生先学习理论知识，然后到实验室做实验。这种教学模式对于EDA課程教学有一定的弊端，由于第一次接触EDA语言和软件，大部分学生反映在上理论课的过程中存在许多难以理解的内容，在做实验的过程中难以将理论知识运用到实践中，为此，在上实验课时，为了让学生更好地明确实验目的，理解实验内容，实验教师还要花较多时间讲解实验内容，这样就导致实验时间不够充分，学生无法完成《EDA技术与应用》课程实验内容，更谈不上让学生动脑思考问题、解决问题，实验效果达不到预期目的，长期使用这种教学模式会导致学生依赖性增强，不利于培养学生的实践动手能力和创新能力。

针对EDA课程具有很强应用性的特点，应更注重培养学生的实际操作能力。结合现代教育中“练为主，学为次、教为辅”的教学理念，将授课地点安排在一体化教室，老师边讲、学生边做，留出时间学生巩固练习。课堂中围绕教学任务先讲解30至40分钟，讲解本节课的主要知识点的一个典型电路，穿插知识点对具体设计内容进行理论分析、系统级仿真、电路级仿真、硬件测试，阶梯式引导教学。讲解之后安排相关的小电路让学生练习整个过程。在学生遇到问题时，老师及时解决。通过这样一个过程，学生可以明白EDA技术的使用，以及这些技术可以实现什么功能，并且通过自己动手操作，消除对实际线路设计的畏惧心理，同时调动学习这门课的积极性，激发进行深度探索学习的欲望，逐步培养学生的知识应用能力，实现所学理论知识到工程实践的自然过渡。

（四） 建立“选题—准备—设计调试—验收答辩”四阶段实训过程，跟踪各个阶段实训效果，构建“全程跟踪式”实训模式，逐步培养学生的工程应用能力。

EDA课程结束后有一周的实训周，课程进行过半，布置课题，学生利用课外时间完成初步设计，实训周完成调试、验

收答辩，全程跟踪每个阶段进展情况。实训课题实施学生自主选题，指导教师提供功能扩展型、综合应用型、创新设计型、自我发挥型等丰富多彩的课题供学生选择，以适应不同层次学生，使不同层次基础的学生在自己能力范围内得到最大程度的提升。

（五） 推行“应用型案例分析+上机考核”相结合的成绩评价体系。实施平时“应用型案例分析考”、期末“上机考核”的方式，在不断引导学生学习兴趣的同时，及时发现学生学习的状况，从而确保教学效果的改善和提高。

针对“知识内容模块化”的课程模式和“四级立体化”的教学模式，采用平时“应用型案例分析考”、期末“上机考核”的方式。部分内容已经在课程考核中得到固化，如三人表决器设计、计数器和分频器等，而4路数据分配器、译码显示电路等“案例分析考”项目正在不断完善中。这种考核评价方式，在注重理论知识掌握的同时，更加突出学生的动手能力的培养，同时，对课题组所实施的课程模式与教学模式进行校验。

三、 实践效果

课程改革先后在我校3个电子信息类专业12个班级推广应用，取得了良好效果。在各类学科竞赛中，获得不错的成绩，如“数字频率计”获得全国大学生电子设计竞赛省级一等奖、“基于FPGA的嵌入式逻辑分析仪设计”获得“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛西北赛区一等奖。

四、 结束语

教学改革是一项长期探索和研究的过程，尤其对于我们刚升本院校，如何尽快转变课程教学适应应用型本科发展需要，更是值得研究。我们将不懈努力，使更多的学生能在EDA技术及应用课程教学中受益，培养更多高素质、高技能、适应社会需求的应用型人才！

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作者简介：龚成莹，兰聪花，王宏斌，甘肅省兰州市，兰州工业学院电子信息工程学院。