基于实践能力培养的EDA技术类课程改革

梁洪卫　阚玲玲　张秀艳　杨莉

摘 要 EDA技术类课程教学在电子信息类专业中所占据的地位越来越重要，这种课程实践性、应用性及综合性较强。该课程传统的教学内容抽象、与其它课程联系不紧密、考核方式单一，无法培养出具有创新精神的高级应用型人才。本文旨在通过实验平台建设、教学方法及考核方式改革等几个方面的研究，改善教学质量，提高EDA技术类课程的教学效果，真正培养出具备职业能力及创新精神的应用型人才。

关键词 EDA技术 职业能力培养 实验室建设 考核方式改革

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.07.014

EDA Technology Curriculum Reform Based on Practical Ability Training

LIANG Hongwei， KAN Lingling， ZHANG Xiuyan， YANG Li

（Faculty of Electricity and Information Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318）

Abstract The EDA technology course is becoming more and more important in the field of electronic information. This course is practical and comprehensive. Because of its abstract contents and complicated？systems， traditional teaching methods cannot train advanced application-oriented talents. The purpose of this paper is to cultivate practical talents with professional ability and innovative spirit， through the reform of examination method， the reform of teaching methods and laboratory construction.

Keywords EDA technology； vocational ability training； laboratory construction； reform of examination method

EDA技术方面课程是电子信息类专业学生的必修课，我专业在2017版培养方案的制定中，将本课程修订为集中实践课“EDA技术应用训练”以加强实践教学，并在2016年东北石油大学校级重点课程建设中将本课程建设为研讨式课程，并进行该课程的教学改革尝试。

本文旨在通过课程教学方法改革、实验室建设、考核方式多样化改革等几个方面的研究，改善EDA技术课程的教学效果。

1 实践教学内容修订

我校通信工程培养目标为“培养实践能力强且具有创新精神的高级应用型人才”，如何利用EDA工具提升教学质量，使学生能尽早、尽快适应电子技术的发展，顺利实现培养目标，确实是一项值得深入探究的课题。我校通信工程专业从2008年开始开设“EDA技术与应用”课程，从目前的教学情况来看，该课程的教学效果不太理想。

目前我专业“EDA技术与应用”课程教学内容及教学方法一直采用的是理论教学加验证性实验，该课程总学时为40学时，其中理论学时32，实践学时8，教师在教学过程中注重理论知识的传授，实践教学内容较少。理论教学部分也是力求将课本中的知识全盘教授给学生，大部分学生将精力放在硬件描述语言的学习上。实践教学以验证性实验为主，学生按照实验指导书中的步骤完成一些验证性实验，这样的实践环节并没有让学生真正理解理论知识。因此，本文在教学内容方面做了如下改进。

首先对基于EDA技术典型工作岗位的职业能力进行分解，发现要胜任该岗位需掌握以下知识点：硬件电路结构与硬件描述语言之间的关系、器件结构与HDL描述方法的关系、开发工具、数字逻辑电路、设计、FPGA设计流程、资源估算、良好的设计思路。[1]

教学内容修订后，注重的是职业能力培养，不能再采用传统的32学时理论加8学时实验的模传统式，我们采用全程实验室授课的方式，理论教学实践教學同时进行，课程讲授过程中配备电脑、实验开发板、投影仪，教师与学生之间边教边学边做，将理论应用于实践，在实践中验证原理，实现了职业技能的培养。[2]

我专业的EDA技术教学从2014级2个班的学生开始进行课程内容及教学方法的改革与尝试，从教学实施过程可以看出：首先，由于采用全程实验室授课方式，在理论教学过程中可以穿插进行实际操作，可以更细致地讲解教学内容及语法理解；其次，这种教学方式的重点是学生的即时操作，能够通过实际操作加深理论知识的理解，提高学生的动手能力及学习积极性。

2 EDA技术实验平台的搭建及项目化教学方法的实施

2.1 EDA技术实践教学现状

目前，在EDA技术实践教学中存在如下问题：

（1）学生动手能力差。大部分学生实验前不预习，实验中编译出错时，无法独立完成调试，即使找到错误位置，也由于对VHDL程序的整体结构、编程思想不清楚，无法找到问题来源，往往是依赖指导老师帮着挑错，缺乏独立思考和独立解决问题的能力，自身的实践能力和解决问题能力没有得到有效的提升。

（2）实战性训练较少。学生利用EDA工具进行课外创新实践机会少，对EDA技术的掌握只停留在书本及课堂教学中，缺乏实践和创新能力培养，不了解电子类企业人才应掌握的职业技能，从而缺乏学习动力。[3]EDA技术类课程实践性强，但目前我专业开设的“EDA技术与应用”课程设置的综合性、设计性实验项目少，难度低，不利于学生创新能力的培养。[4]

2.2 EDA技术实践教学改革

针对以上问题，我校通信工程专业在本轮“EDA技术应用训练”课程实践教学环节中做了如下改进。

（1）创建Altera联合实验室，开设多层次实验项目。为了能开设出高水平实践教学内容，我校通信工程专业于2015年度利用黑龙江省重点专业建设经费购置DE2-115实验开发套件30套，用于建设EDA技术应用实训实验室。

根据DE2-115实验开发平台的特点设置了基础型、设计型、综合型多个层次的实验项目。基础型实验针对数字逻辑的重要知识点设置，实验项目包括组合逻辑电路、时序逻辑电路，实验目的是熟悉开发工具（如Quartus），掌握硬件描述语言电路表达方式。设计型、综合型实验是指不同设计目的、不同设计方法、不同课程内容的综合与设计，如采用MATLAB和DSP Builder相结合设计数字频率合成器，及数字信号处理的FPGA实现等。

（2）引导学生参加竞赛，提升项目开发能力。引导学生积极参与Altera亚洲创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等活动，以实际项目开发为手段，引导学生将电子电路的理论知识与工程设计结合，提升学生电子设计实战能力及项目开发能力，加强EDA技术方面职业能力培养。

我校通信工程专业2013级学生已经进入Altera联合实验室进行EDA技术应用训练课程的学习，并开展了项目化教学，目前来看教学效果良好，取得如下成绩：理论教学和实验教学都在实验室完成，引导学生如何正确地独立思考问题；调整了实验内容，设置了一些难度适中、设计型、综合型实验项目，让学生自行完成实验方案设计、实验步骤归纳、编译调试，并进行实验总结，这样既可以利用DE2-115开发平台完成数字电路设计，又可以培养学生实际操作能力及设计综合能力。

3 考核方式改革

以前的“EDA技术与应用”课程采用的传统闭卷考试加平时成绩的考核方式，其中，闭卷考试占70%，实验占20%，平时出勤及课堂表现占10%，这种考核方式重点考查学生对知识点的掌握，并没有考察学生的应用和创新能力，使学生存在“应试心态”，学习积极性不高。[5]我专业将本门课程调整为“EDA技术应用训练”实践课程之后，注重考核学生的综合能力，最终的成绩由卷面成绩、设计报告、成果汇报等多种因素共同决定。

首先，闭卷考试部分考察学生对重点知识的掌握程度，不能完全丢弃，但需要将这一部分的成绩占比由原来的70%调整为40%。

第二部分成绩由课程设计体现，由课程设计报告和成果汇报两部分组成，成绩占比为40%，重点考查的是学生的职业能力。具体实施方式为：第一节课下发课程设计题目（包括各个题目的设计要求，学生也可自拟题目），2至3人一组自行组队。最终考核包括：设计成果检查、课程设计报告、成果汇报。成果检查包括代码调试、系统仿真、硬件验证等环节的演示，主要考察学生的动手能力。课程设计报告主要考察学生的学习态度，及文献查阅、论文撰写等方面能力。成果汇报以小组为单位进行，主要考查学生对所选题目的掌握情况、表达能力、团队合作及沟通能力。

第三部分成绩根据学生平时表现给出，具体内容包括平实出勤、课堂表现、实际操作能力，成绩占比为20%。这一部分属于阶段性考查，主要考查学生在实验教学环节操作熟练程度。

我校通信工程专业从2014级开始采用此种考核方式，考核过程中安排助教在实验教学中助课，记录平时成绩；在成果检查及汇报过程中，邀请数字逻辑课程的老师参与考核。这种突出职业能力考查、应用技能检验的考核方式提高了学生利用EDA技术解决实际问题的能力，有助于培养学生工程设计能力，同时也提升了学生的学习积极性。

4 总结

经过近两年的努力，我校通信工程专业的“EDA技术应用训练”课程通过改革，完成了以职业能力培养为目标的课程内容重构，创建了Altera联合实验室，全程实验室授课，开设了层次化的实验项目，展开了项目化教学方式探讨，完成了面向知识的考核方式向面向应用的考核方式的转变，并圆满的完成了“EDA技术应用训练”研讨式课程建设的验收工作。我校通信工程专业2014级同学通过该课程的学习，分析問题、查阅文献、方案设计、动手操作等实际能力得到了加强，为参加课外科研活动打下了良好的基础。

项目支持：黑龙江省教改项目（SJGY20170031），黑龙江省教育厅规划课题（GBC1317036），东北石油大学校级教改项目（《EDA技术应用训练》研讨式课程建设），东北石油大学校级教改项目（基于双创型人才培养的通信工程专业培养方案修订及课程体系建设）

参考文献

[1] 信盈达.一个合格的FPGA工程师需要掌握哪些知识[EB/OL].http：//www.eechina.com/thread-151738-1-1.html，2015-07-26.

[2] 龚少军.“教，学，做”一体化教学模式的研究与实践[J].南通航运职业技术学院学报，2011（10）：98-101.

[3] 关维国，鲁宝春，于玲等.电子类专业EDA技术课程教学改革探索[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2014（16）：124-125.

[4] 梁洪卫，高丙坤，邸晓宇等.“EDA技术与应用”实验与实践教学改革[J].实验技术与管理，2011（28）：147-149.

[5] 张保军，黄震，刘燕燕等.基于EDA的数字电子技术课程设计的教学改革[J].黑龙江科学，2017（8）：4-8.