《電子設(shè)計自動化》課程實驗改革與創(chuàng)新

韓鵬+李巖+劉志剛+牛學芬

摘要：面向電子設(shè)計相關(guān)行業(yè)對高校人才培養(yǎng)與課程建設(shè)的新要求，研討了《電子設(shè)計自動化》課程實驗改革的必要性，同時從課程改革實踐的角度對《電子設(shè)計自動化》課程實驗進行了綜合性的思考與建設(shè)，提出了相關(guān)的改革方案與實施方法，詳細介紹了實驗改革內(nèi)容與實際成效。實踐表明，所提改革與創(chuàng)新措施有效提高了授課效果，對《電子設(shè)計自動化》課程的發(fā)展以及學生培養(yǎng)質(zhì)量的最終提高起到了有益的作用。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)計自動化，課程創(chuàng)新，教學改革，實驗設(shè)計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0082-02

隨著微電子技術(shù)在世界范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，以及各相關(guān)產(chǎn)業(yè)對電子電路技術(shù)的需求日益增長，《電子設(shè)計自動化》已經(jīng)成為電子信息工程等相關(guān)專業(yè)的重要課程，也是國內(nèi)外諸多理工科一流高校的電子信息類專業(yè)必修的核心課程[1-3]。尤其在近年來，智能硬件的發(fā)展與半導體技術(shù)的革新為電子系統(tǒng)設(shè)計帶來了革命性的變化，電子設(shè)計自動化技術(shù)已經(jīng)一躍成為現(xiàn)代電子工業(yè)的核心學科，引領(lǐng)了現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展方向，也成為了電子信息工程專業(yè)本科生考研深造與就業(yè)所必需的重要技能[3]。綜上，考慮到創(chuàng)新研究型實驗對學生的創(chuàng)新意識和能力培養(yǎng)的重要作用，筆者作為學校《電子設(shè)計自動化》課程的任課教師，對本課程的實驗課程進行了綜合性的思考與建設(shè)。

一、《電子設(shè)計自動化》課程實驗改革的必要性

我們通過對國內(nèi)外一流高校的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，許多著名高校的EDA技術(shù)本科教學有兩個明顯的特點：一是課程在各工科專業(yè)的普及率極高；二是在實驗中大量引入新技術(shù)、新方法與新器件，更多地注重創(chuàng)新性、設(shè)計性、綜合性項目，突出EDA技術(shù)的實用性，以及面向工程實際的特點[4]。這些特點讓我們認識到，通過《電子設(shè)計自動化》課程實驗的改革與建設(shè)，既能夠幫助學生更好地理解《電子設(shè)計自動化》的理論知識，增強學生的實踐能力，更能夠緊跟學科和行業(yè)的需求發(fā)展，為課程拓寬評價方法，提高教學效果，為學生樹立創(chuàng)新精神，培養(yǎng)科學素質(zhì)，增強科創(chuàng)能力，最終增強其綜合素質(zhì)，提高學院與學生的綜合競爭力有很好的幫助。

二、實驗改革方案及主要工作

為了充分結(jié)合現(xiàn)有的實驗課程基礎(chǔ)，全面提高試驗課程效果，筆者從實驗過程管理、實驗設(shè)計、考核與評價反饋四個角度對《電子設(shè)計自動化》實驗進行了綜合性的方向改進，具體內(nèi)容如下。

1.實現(xiàn)項目化的實驗過程管理。筆者基于對科研與教學工作的熟悉，以《電子設(shè)計自動化》課程實驗為改進對象，將其現(xiàn)有的實驗課程學時進行壓縮，補充對應(yīng)EDA能力所需要的主要課程知識點，融合現(xiàn)代EDA技術(shù)的最新發(fā)展，并將最后四個學時設(shè)置為一次綜合性、設(shè)計性的“綜合實驗”，實驗過程及實驗報告作為實驗課程成績的重要評價因素。該綜合實驗采用項目化的過程管理，學生須在給定的范圍中任選題目或自選題目，在四個小時內(nèi)完成該題目的主要設(shè)計，并在課程完成后提交課程報告時以“項目任務(wù)書”的形式填寫實驗報告，系統(tǒng)闡述選題原因、題目關(guān)鍵環(huán)節(jié)、設(shè)計時遇到的主要困難及解決方案、最終成果演示及存在不足分析等。

2.設(shè)計層次性的“綜合實驗”項目。為了確保實驗教學的實際效果，保持學生的創(chuàng)新熱情，全面提高電子設(shè)計水平，在上述“綜合實驗”的實驗項目設(shè)計的基礎(chǔ)上劃分為三個層次：第一層次為邏輯行為的實現(xiàn)；第二層次為控制與信號傳輸功能的實現(xiàn)；第三層次為電子系統(tǒng)模塊的實現(xiàn)。每個層次設(shè)置三至五個題目。此外，考慮到學生實驗時間的約束，隨著教學課程的進行，預先在教學中對“綜合實驗”進行題目的預告和必要的講解，讓學生提前進行課外的準備和練習，并將該四個學時的“綜合實驗”集中安排在一個下午進行，學生通過集中性的高強度的學習、討論和實驗，完成主要的“綜合實驗”功能。

3.設(shè)置創(chuàng)新導向的評價激勵形式?？紤]到該門課程的授課時段為大三下學期的后半段，學生的專業(yè)基礎(chǔ)課及絕大多數(shù)專業(yè)課業(yè)已經(jīng)結(jié)束，筆者在課堂上滲透該門課程對于考研及科學研究的重要意義，以及對于科創(chuàng)及電子行業(yè)就業(yè)的作用，在完成課程教學的同時講授和提供論文撰寫及專利申請與重要競賽的資料信息，并鼓勵學生利用課余時間進行深入鉆研、挖掘，并主動利用配套實驗課程進行研究性學習，進而促進學生的科創(chuàng)熱情向論文（算法）、軟件著作權(quán)（程序）、專利（電子電路）及重要競賽（電子設(shè)計類）的成果轉(zhuǎn)化。

4.提供實時動態(tài)的評價反饋渠道。結(jié)合自身工作特長與經(jīng)驗，筆者利用信息技術(shù)手段，設(shè)置了“韓博士工作室”教學專題網(wǎng)站（http：//drhan.ddns.net），為學生及時訪問和評價的反饋提供渠道。通過調(diào)查問卷、在線信箱、有獎問答、專題活動等方式，在授課過程中進行多次課下問卷調(diào)研，并開設(shè)貫穿授課全過程的實時反饋渠道，作為授課、答疑等必要教學活動的有效補充，便于及時了解學生對于綜合性實驗的接受程度以及對課程各方面的綜合評價。

三、實驗改革周期及內(nèi)容

為了更好地實現(xiàn)對《電子設(shè)計自動化》課程實驗的改革與創(chuàng)新，筆者制定了以十二個月為周期的長期方案，主要分為以下五個關(guān)鍵性階段。

1.第一階段，時間為1個月。結(jié)合《電子設(shè)計自動化》學科發(fā)展現(xiàn)狀及人才培養(yǎng)需要，更新課程教案，豐富和擴充現(xiàn)有教學大綱及授課內(nèi)容，補充相關(guān)多媒體與軟硬件資料，完成“綜合實驗”的選題與設(shè)計。

2.第二階段，時間為2個月。截至開學前，與實驗課程老師進行充分的溝通和協(xié)調(diào)，完成各個“綜合實驗”項目的軟硬件環(huán)境配置、具體要求、實施細則及評價方法，嚴格制定精密科學的給分標準。

3.第三階段，時間為2個月。完成課程的教學與本項目的實施，除了完整進行原有授課內(nèi)容的教學以外，按照既定方案進行綜合性創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、綜合能力的滲透、實驗技能的提高，并全面介入、觀察、管理和把控“綜合實驗”的開展、實施與評價等各個環(huán)節(jié)。

4.第四階段，時間為4個月。結(jié)合課程成績，在課程結(jié)束后主動發(fā)現(xiàn)和聯(lián)系具有良好科創(chuàng)能力的學生，在學生的自我意愿的基礎(chǔ)上為其推薦和設(shè)置針對性的畢業(yè)設(shè)計選題，同時鼓勵和推薦其參加與之水平相適應(yīng)的科創(chuàng)競賽，并進行必要的指導和培訓。

5.第五階段，時間為3個月。根據(jù)前期各個階段的進展情況，穩(wěn)步完成此次立項的后續(xù)各項相關(guān)工作，總結(jié)此次立項成績與不足，鼓勵、指導優(yōu)秀學生將其成果發(fā)表論文、申請專利或獲取軟件著作權(quán)。

四、實驗改革實踐成果與創(chuàng)新點

自《電子設(shè)計自動化》課程實驗改革在學校實施一年以來，已經(jīng)取得了良好的效果。首先，對于學生而言，實驗改革的實施有效地拓寬了學生的視野，并實現(xiàn)教學與行業(yè)的相互影響與促進。大部分學生在結(jié)課后的反饋表明，通過完成本項目所涉及的授課課程，使學生熟悉了具有一定強度的開發(fā)過程，培養(yǎng)了其科學的態(tài)度、嚴謹?shù)淖黠L與創(chuàng)新的精神。截止課程結(jié)束，已經(jīng)有相當數(shù)量的學生能夠掌握基本的EDA項目開發(fā)、電子設(shè)計類專利申請及學術(shù)論文撰寫、電子設(shè)計類科創(chuàng)競賽準備及參賽等綜合性的技能，一大批學生在各類相關(guān)競賽中獲獎；其次，對于學校而言，通過實驗改革的實施，實現(xiàn)了以項目模式重構(gòu)實驗課程內(nèi)容，構(gòu)造了“教—學—做—研”一體化的EDA教學模式，有效實現(xiàn)了學?！峨娮釉O(shè)計自動化》課程的教學深度挖掘與教學效果的提升，并進一步實現(xiàn)了學校EDA課程相關(guān)實驗室的建設(shè)與完善，使得進行綜合性、設(shè)計性實驗所必需的軟件、系統(tǒng)、例程、方案及芯片、板卡、連接線纜等軟硬件設(shè)施得到了補充；最后，對于任課教師而言，通過本項目的發(fā)展與磨合，有助于任課教師及實驗教師更好地了解學生現(xiàn)狀，為后續(xù)編制符合學生學習特點與發(fā)展需要的新教材、新課件與新方案打下基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)對現(xiàn)有EDA實驗項目的更新和發(fā)展。

參考文獻：

[1]丁達春.《電子設(shè)計自動化》課程改革探索[J].教育教學論壇，2013，（49）：41-42.

[2]王艷玲，何新鳳.電子設(shè)計自動化精品課程建設(shè)的實踐[J].廣西教育，2016，（19）：58-59+74.

[3]唐燕影.在《電子設(shè)計自動化》課程教學中引入案例教學法[J].知識窗（教師版），2014，（12）：65.

[4]汪志成，趙杰.基于CDIO理念的《電子系統(tǒng)設(shè)計自動化》課程改革初探[J].考試周刊，2015，（57）：10-11.

Reform and Innovation of "EDA" Experiment

HAN Peng，LI Yan ，LIU Zhi-gang，NIU Xue-fen

（Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

Abstract：Orienting at the new requirements from the "EDA" related industry to the college students，this paper studies the necessity of the "EDA" experiment reform，and provide related reform plan as well as the implementation method with the consideration of the comprehensive experiment reform application aspect，and introduced the reform content and achievements in details. The application denotes the provided reform plan is effective in enhancing the student training and the "EDA" curriculum development.

Key words："EDA"；curriculum innovation；teaching reform；experiment design