電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與探索

　　隨著基于PLD的EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，EDA技術(shù)在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域的重要性日益突出。在教學(xué)方面，高校電子信息工程專業(yè)的實踐教學(xué)中，幾乎所有理工科類高校都開設(shè)了EDA課程，主要是讓學(xué)生了解EDA的基本原理和基本概念，掌握描述系統(tǒng)邏輯的方法，可以從事簡單電子系統(tǒng)的設(shè)計，同時大大提高學(xué)生的實踐動手能力、創(chuàng)新能力和計算機應(yīng)用能力，為今后工作打下基礎(chǔ)。具有代表性的是全國每兩年舉辦一次大學(xué)生電子設(shè)計競賽活動。目前技術(shù)市場與人才市場對EDA需求不斷提高，產(chǎn)品技術(shù)和市場效率對EDA教學(xué)提出更高的要求，傳統(tǒng)基于常規(guī)實驗箱的教學(xué)實驗?zāi)Ｊ揭巡荒軡M足當今市場的技術(shù)需求，EDA實驗教學(xué)改革成為亟待解決的問題。我對我院EDA實驗教學(xué)的教學(xué)方式與方法提出一些改革建議。
　　一、增加“三性”實驗中的“綜合性”實驗
　　“三性”，是指驗證性、設(shè)計性、綜合性。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容多是驗證性實驗，教師給出設(shè)計要求，參考程序，學(xué)生先在QuartusⅡ軟件中編譯仿真，然后下載到開發(fā)板驗證效果。這只是為了驗證某一功能或結(jié)論。這種實驗教學(xué)方法存在很多的不足。在驗證性實驗中，學(xué)生都是按照實驗指導(dǎo)書規(guī)定的實驗內(nèi)容、實驗方法和實驗步驟一步一步地做實驗。這種實驗可以使學(xué)生掌握基本的實驗方法，學(xué)會正確使用儀器和操作技能，它在學(xué)生實驗的初級階段是必要的。但是這種實驗不能使理論聯(lián)系實際，而且容易使學(xué)生產(chǎn)生依賴性，失去主動性，不利于學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮，嚴重制約了學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，阻礙了學(xué)生主動探索的積極性。因此，EDA實驗教學(xué)中，應(yīng)當盡量減少驗證性實驗內(nèi)容，相應(yīng)增加綜合性實驗。［１］
　　綜合性實驗是指綜合了多門課程內(nèi)容、與實際生活密切相關(guān)的課題。在綜合性實驗中，教師參與比較少，實驗的主體是學(xué)生，教師給出實驗要求，學(xué)生自行查閱資料、確立實驗方案，進而進行實驗設(shè)計。該實驗不但能幫助學(xué)生加深理論知識的理解，而且能使學(xué)生提高獨立分析、解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
　　二、網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)與實際動手相結(jié)合
　　傳統(tǒng)的實驗都是在實驗室里在老師的指導(dǎo)下完成的，使學(xué)生養(yǎng)成了依賴和懶惰的習(xí)性。本文提出一種改革方案：為改善教學(xué)效果，共享教學(xué)資源，開發(fā)一套網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)，同學(xué)們可以在網(wǎng)絡(luò)上根據(jù)老師預(yù)先設(shè)置的實驗內(nèi)容，也可以自行設(shè)計，在個人電腦上先將設(shè)計完成，然后提交實驗的設(shè)計文件和仿真文件。因為目前本科生的實驗只是一個驗證的過程，而僅驗證的話，用仿真軟件就可以完成。并且，傳統(tǒng)實驗中，一般學(xué)校的實驗設(shè)備基本上只有20臺件，而每個班基本上都在40人左右，這就必須分兩組，有時實驗箱壞了，人多設(shè)備少，根本不能保證我們要求的一人一組。因此，我們不如用購置實驗箱的錢多買一些電子元器件，提供開放式實驗室，要求每個同學(xué)親自動手做一到兩個簡單的電子產(chǎn)品并提交。這樣，既能節(jié)約由于行政班級多老師指導(dǎo)學(xué)生實驗要花費的大量時間，又能減少老師的工作量，節(jié)約教學(xué)資源，同時也能減輕學(xué)校的經(jīng)濟負擔(dān)，更重要的是能鍛煉學(xué)生的動手能力。
　　運用網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)下載課件、選做實驗，提交作業(yè)或設(shè)計文檔，還可直接與教師交流。因此，這種利用現(xiàn)代化教育手段，多角度、多方面、多層次的立體多元化教學(xué)可以很大程度地改善教學(xué)效果。
　　三、改革實驗室運行模式，加強研究性學(xué)習(xí)
　　傳統(tǒng)實驗課一般以班級為單位，針對某一實驗內(nèi)容要求全班同學(xué)在指定的時間統(tǒng)一進行實驗。采用這種方式，一些動手能力不強、基礎(chǔ)較差的學(xué)生不能很好地在規(guī)定時間完成實驗任務(wù)，而下次實驗課又有新內(nèi)容，這樣極不利于調(diào)動學(xué)生的積極性和對實驗的興趣，難以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維和激發(fā)其研究探索的精神。為此，我們在實驗過程中原則上仍以班級為單位，為每個班級分配一段讓學(xué)生進行實驗或動手實踐，其他時間里學(xué)生仍然可以按自己的實際情況預(yù)約實驗時間。
　　除了正常的實驗課教學(xué)時間外，實驗室在晚上和周末對學(xué)生開放，允許學(xué)生利用各種時間進實驗室進行預(yù)習(xí)、補做實驗，學(xué)生完全獨立操作，達到隨到隨做的程度。通過這種方式，學(xué)習(xí)程度差的學(xué)生可以補做一些基礎(chǔ)實驗，進行基本訓(xùn)練；學(xué)有余力的同學(xué)可做選修實驗或研究性實驗。［2］
　　研究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)自身特點，獨立自主地開展研究，從而培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的一種學(xué)習(xí)方式。該方式注重激發(fā)學(xué)生主觀能動性，培養(yǎng)其獨立思考與解決問題的能力。隨著教學(xué)改革的不斷深入，以發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新精神、實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)正被越來越多的學(xué)校所接受。
　　傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式限制了學(xué)生動手實踐能力的培養(yǎng)和思維創(chuàng)新能力的發(fā)揮。研究性和開放性實驗教學(xué)方式十分注重學(xué)生的主體作用，突出學(xué)生個性的發(fā)揮，注重激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，強調(diào)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
　　四、第三方工具軟件與實驗教學(xué)相融合
　　隨著計算機軟件技術(shù)的快速發(fā)展，電路仿真軟件的種類和功能越來越強大，如Multisim、MATLAB、Modelsim等。在眾多的電路仿真軟件中NI公司推出的Multisim電子電路仿真軟件有豐富元件庫、元件品種齊全、具有強大的仿真分析能力，模擬仿真效果接近實際等優(yōu)點。［3］
　　1.Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接對VHDL程序編譯波形仿真外，還可以進行VHDL電路模塊的設(shè)計仿真，可解決QuartusⅡ軟件只能實現(xiàn)波形仿真實驗效果不明顯的問題。
　　2.Multisim是模擬仿真軟件，有電腦即可，可以解決實踐設(shè)備缺乏的問題。Multisim有豐富的元件庫，特別是很多顯示元件比如交通燈模擬顯示元件等，可解決FPGA開發(fā)板局限性的問題，實驗內(nèi)容更接近實用性。
　　3.利用Multisim軟件進行VHDL仿真不受時間、析問題，解決問題的能力。不能發(fā)揮學(xué)生的能動性，學(xué)習(xí)的積極性和時間能力得不到提高。
　　五、舉辦高水平的技術(shù)講座和設(shè)計競賽
　　為了更好地開發(fā)學(xué)生的潛力，更好地為全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽做準備，舉辦一些高水平的技術(shù)講座和設(shè)計競賽是非常有必要的。同時，可以成立EDA興趣小組或協(xié)會，通過和一些公司合作，為學(xué)生進行EDA大賽設(shè)計的軟硬件設(shè)計與培訓(xùn)，組織EDA協(xié)會成員參加行業(yè)知名專家的EDA技術(shù)講座。通過各種全校范圍內(nèi)的活動激發(fā)全校大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并由此選拔更多優(yōu)秀學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽。
　　總之，在EDA實驗教學(xué)中，改革實驗室運行模式，加強研究性學(xué)習(xí)，增加綜合性實驗，融合第三方EDA工具軟件，能夠解決實驗設(shè)備缺乏的問題，并且不受地點和實踐設(shè)備限制，還能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使實驗成為一種積極主動探索的過程，并充分發(fā)揮電路設(shè)計的能力和自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
　　
　　參考文獻：
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　?。?］饒云華，李德識，田茂等.基于研究性學(xué)習(xí)的EDA實驗教學(xué)方法探討.中國大學(xué)教學(xué)，2008，（6）：85-86.
　?。?］陳春蘭.EDA實驗教學(xué)改革探討.中國西部科技，2011，（26）：89-90.
　　
　　本文獲湖南城市學(xué)院2012年校級教改項目資助。