CDIO导向下项目驱动教学法研究

赵庆 邹静

摘 要：以工程性较强的《EDA技术》为例，引入项目式驱动教学方法，将CDIO工程教学理念运用其中，结合具体的实施项目，将其分为构思、设计、实现、运作四个阶段来完成，既能培养学生的专业素养、实际动手能力，又能培养学生的职业工作能力、团队协作能力，让学生运用工程实践的思路分析问题、解决问题，达到与企业的无缝链接。

关键词：CDIO;项目驱动;EDA技术

中图分类号：TP319  文献标识码：A

项目教学是目前一些发达国家普遍采用的一种实践性较强的教学方法，是以学生为主体在具体项目的过程中实施相关教学内容达到教学目的的一种教学模式。项目教学法可以让学生“在学中做，在做中学”，提高实践动手能力。

国内目前对EDA技术课程教学大多采用传统的顺序教学法，即“教”，“学”，“做”。很多高校在各类应用性课程教学中开展团队合作形式的项目教学法，其优点是能够培养学生的协作能力，但很多教师不注重培养学生的工程意识，把项目制定得较大、较难，团队人数过多，使得项目组中一些能力较低的成员参与不了，自觉性较差的成员不愿意参与。强者愈强，弱者愈弱，“搭顺风车”成为不可避免的现象。

CDIO 教学模式可以克服“顺序”教学模式中“教”与“做”、“学”与“做”相对脱节的缺陷，防止理论知识与实践知识割裂，保证学生更好地掌握EDA技术的工程基础知识，而且能够更好地锻炼学生的个人能力和团队协作能力，全面提高学生的职业能力，达到与企业的无缝链接。

1 CDIO工程教学理念

CDIO 工程教育模式是指构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），是欧美 20 多年来工程教育改革理念的继承和发展。CDIO 是产品导向的教育指导原则，它以产品从研发到运行的整个生命周期为载体，注重课程之间的有机联系，让学生以主动的、实践的方式学习工程知识。

CDIO工程教育模式从以教师、教材和课堂为中心的“旧三中心论”过渡为以学生、学习和学习效果为中心的“新三中心论”，是一种开放式的教学模式。教师将课程知识点全方位地渗透到工程项目中，引导学生通过工程实践潜移默化地掌握新知识。

2 《EDA技术》教学内容设计

EDA技术即电子设计自动化是现代电子设计技术的核心，以计算机为工具，利用自顶向下设计方法，使学生掌握计算机技术的数字系统设计技术。课程内容上，不仅要掌握可编程逻辑器件的硬件结构、特性及使用;掌握其软件开发平台Quartus II的使用、硬件编程语言的程序编写;同时掌握SOC技术及LPM宏功能模块应用。作为民办高校的学生，基础较差，教学中将重点放在软件的操作使用及硬件编程语言的学习。

教学过程中，以CDIO工程教学理念为导向，引入项目驱动的教学方法，选用潘松主编的《EDA技术实用教程—Verilog HDL版（第六版）》，采用倒叙的方式，以数字电子技术中典型的电路为例，先给出电路模块的Verilog HDL描述，再反推程序中所出现的语法知识。授课时，按照CDIO工程教育模式，教师从全局的角度把握教学内容在课程中的作用和地位，加强对学生的引导，让学生去发现问题、解决问题。实验课上，授课教师给出具体的设计项目，要求学生按照CDIO思想完成四阶段的内容，即构思、设计、实现和运作。同时每一阶段撰写相应的设计报告，提升学生的表达能力，更清晰的理解设计项目。

3 项目化教学方法的实施步骤

《EDA技术》课程中实施项目化教学，以CDIO为导向，按照CDIO思想分四个阶段来完成，具体如下：

（1）构思：作为项目分解的第一步，要求学生对所提出的项目的想过理论知识比较理解。授课过程中，教师会根据项目所涉及的理论知识进行讲解，了解Verilog HDL语言的相关语法，并设置小项目让学生仿照设计，完成仿真。学生则需根据项目要求分组进行讨论、探究，并查阅相关资料，分析系统构成及子模块划分，充分理解项目功能结构，形成完整的项目构思。这样不断提升了学生主动思考问题的积极性，也加强了学生之間团队的协作能力。学生成为项目的主体，负责整个设计过程，团队成员工作如何分配、项目在什么时间内完成、如何编写相关设计报告，扮演着主持人的角色，而教师仅提供答疑和指导。CDIO导向的项目教学，提升了学生的主动性和创造性。

（2）设计：设计是CDIO工程教学理念中的第二步，也是尤为关键的一步，项目是否能够实现就在于设计是否合理。传统教学中，往往是教师给出设计思路，让学生按此思路执行，这样就限制了学生思维的拓展性。而CDIO项目教学则以学生为主体，充分考虑学生的主动能观性。根据学生所分的小组，小组中教师可以根据小组成员的性格、特点等，采取教师推荐和学生小组评选的方式，设立小组长。小组成员共同讨论确定设计方案，并撰写项目设计计划书。教师可对学生编写的设计计划书进行点评，提出相关意见供学生参考。同时，设计方案确定后，要求学生进行设计方案汇报，和其他小组进行交流，进一步完善设计方案，也提升了学生演讲能力。

（3）实现：设计方案确定后，小组成员要根据项目总体功能，将其进行分解，并分配给小组成员进行设计完成。这样学生在实现过程中，既能完成自己的独立部分，又要与小组成员进行交流，随时交换意见，让自己的设计部分和整体不脱节。团队和谐，整体设计也能在计划时间内完成，既提升了自己的动手能力，又学习如何进行协调。教师在整个过程中，对小组进行监控，提供相应的技术支持，保证学生能顺利完成项目。

（4）运作：项目结束后，学生要制作PPT，对项目进行整体的汇报。汇报PPT中应涵盖项目的设计思路、关键技术、设计结果、设计分析、误差分析、存在的问题等。学生汇报时，教师可邀请企业及其相关专业老师进行点评，评选优秀项目小组，鼓励学生进行更深入的研究。通过运作阶段的执行，使学生懂得了团队协作的重要性，也提升了自己的交流协作能了，同时，汇报的方式让学生也体会到了当老师的感觉和重要性，自己的设计成果受到了尊重，自信感和荣誉感让学生对学习生活更加积极的去探索和追求。

4 项目实施效果

在《EDA技术》教学过程中实施CDIO导向的项目驱动教学方法，学生在以下几个方面获得了明显的效果：

（1）硬件编程的能力得到提升。理论教学中采用“倒叙式”授课方式，让学生从具体项目的实现中找语法，找实现方法，上手更快，理解更透彻。

（2）学习的热情增加。采用项目式教学以后，学生分小组进行比拼，学习的热情明显增加。为了将CDIO四过程顺利完成，需查阅大量的参考文献，并和小组成员进行讨论，进行设计方案对比，向指导老师提出疑惑，主动权完全掌握在自己手上，主人翁精神显露无疑。

（3）实验效果改善。除教学中的项目外，配套的实验内容，学生上手更快，能独立完成实验内容的编程、调试，能读懂软件中提示错误的英文专业术语，综合能力得到大大提升。

5 结语

采用CDIO导向的项目驱动教学法，学生用工程角度的思路分析问题，与企业对接，让学习能力相对欠缺、特别是实践动手能力相对较弱的中下游学生通过一定的努力完成项目中的学习任务，建立自信，提高学习的积极性和主动性;让学习能力相对较强的同学能够在单位时间内完成更多地项目，掌握更多的知识，开拓视野，对整个课程的知识体系有更系统的整体把握。采用CAIO导向的项目驱动教学法，有利于课程教学的普及性，让教师作为主体的课堂转化为学生为主体的课堂，有利于培养学生个体思考问题、解决问题的能力及职业素养。

参考文献：

[1]潘松，黄继业.EDA技术实用教程-verilog HDL版[M].科学出版社，2018.9（第6版）.

[2]周跃佳，崔莉.项目化教学方法在应用型本科 EDA 技术课程中的应用与研究[J].中国现代教育装备，2016（07）：107-109.

[3]罗俊.项目化教学方法在应用型本科EDA 技术课程中的應用[J].科技经济导刊，2018，26（21）：172.

[4]朱敦忠，刘洁，周红锴.项目驱动教学法在《数字电路与EDA设计》课程教学中的应用[J].装备制造技术，2019（07）：150-152.

[5]周晓清，李宏，叶安胜.任务驱动式项目案例教学法在课程教学改革中的探索与实践[J].实验科学与技术，2018（8）：101-106.

[6]彭祖群，陈平，李琴，等.新工科背景下EDA实验教学模式的新探索[J].中国现代教育装备，2019.6（315）：109-111.

[7]黄继业，李芸.强化课内外融合的 EDA 技术课程教学模式改革与探索[J].课程教育研究，2019（30）：30.

[8]杨科峰，余秋菊.基于EDA技术三要素的教学方法探索[J].科技视界，2018（28）：196-197.

基金项目：2017年湖北省高校省级教学改革研究项目，项目编号（2017488）

作者简介：赵庆（1983-），女，汉族，湖北武汉人，硕士，副教授，武昌工学院教师，研究方向：通信工程。