以項目教學(xué)為載體的《EDA技術(shù)》教學(xué)改革探索與研究

孫華軍　于海春　戴金橋　景紹學(xué)

【摘 要】傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常主要進行知識傳授，理論和實踐教學(xué)脫節(jié)嚴(yán)重。本課題組以項目式教學(xué)為載體，改革原《EDA技術(shù)》的教學(xué)模式和教學(xué)方法，優(yōu)化組合教學(xué)環(huán)節(jié)，合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，融“教、學(xué)、做”為一體，結(jié)合工科專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，強化學(xué)生實踐能力培養(yǎng)，使本專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)更吻合企業(yè)崗位用人需求。

【關(guān)鍵詞】項目教學(xué)法;EDA;CPLD

中圖分類號： G712;TP3-4 文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）13-0090-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.040

Exploration and Research on Teaching Reform of EDA Technology with Project-based Teaching as the Carrier

SUN Hua-jun YU Hai-chun DAI Jin-qiao JING Shao-xue

（School of Physics and Electronic Electrical Engineering， Huaiyin Normal University， Huaian Jiangsu 223001， China）

【Abstract】Traditional teaching mode mainly focuses on the knowledge transmission， causing serious diconnetion between the theory and the practice teaching. Project-based teaching as the carrier， the project team reforms the original “EDA technology” teaching mode and teaching method， optimizes combinations of teaching link， and reasonablly designs teaching content. With the achievement of fusion of “teaching， learning and doing”， combining with the professional engineering applied talents training needs， strengthening the students practical ability training， it helps to make the students in this major training is more consistent with the enterprise post demand.

【Key words】Project teaching method; EDA; CPLD

0 引言

隨著社會發(fā)展的需要，以及我校對“產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合”的辦學(xué)思想的理解加深，對部分課程課堂教學(xué)進行改革顯得尤為重要。

項目教學(xué)法，指的是師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學(xué)活動，采取小組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)的方式，通過“項目任務(wù)”這一主題，以實際的任務(wù)來驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)，通過完成活動，達到掌握新知識和培養(yǎng)解決問題能力的目的。隨著社會對高等教育要求的不斷提高，工科專業(yè)越來越多采用項目教學(xué)法來培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力以及團隊合作能力。

EDA（電子設(shè)計自動化）技術(shù)是電子信息類專業(yè)的核心課程，是一門實踐性很強的課程，是以計算機為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，實現(xiàn)原理圖的繪制、電路板的設(shè)計、電路的模擬和仿真、可編程 ASIC 芯片的設(shè)計等等，一般使用的主要軟件有：Protel（制作印制電路板）、Multisim（電路圖仿真）、Quartus（編譯調(diào)試仿真VHDL程序）等。

項目教學(xué)在《EDA技術(shù)》課程中的主要應(yīng)用思路是：將課程中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目，圍繞著項目組織和展開教學(xué)，使學(xué)生直接參與項目全過程。師生通過共同實施一個完整的“項目”工作來進行教學(xué)活動，在實踐的過程中穿插理論的講解，從而更易于使學(xué)生理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。

1 基于項目教學(xué)法的課程教學(xué)改革

1.1 教學(xué)方式改革

《EDA技術(shù)》是一門實踐性很強的課程，在項目驅(qū)動式教學(xué)方式下，本課題組決定采取大班授課、小組討論的教學(xué)方式。

在教學(xué)內(nèi)容安排上，先介紹CPLD和VHDL的基礎(chǔ)知識，然后進行項目式教學(xué)。學(xué)生自由組合、4人一組，在老師指導(dǎo)下按小組進行項目選題，并進行電路設(shè)計，軟件仿真，元器件焊接，作品調(diào)試。課程結(jié)束時提交選題設(shè)計作品，作為課程成績考核的重要依據(jù)。在教學(xué)中注重實踐，組織學(xué)生參觀SMT生產(chǎn)線。

項目實施部分按四名同學(xué)一個小組合作實施。項目選題時鼓勵學(xué)生自行尋找選題，增加學(xué)生興趣，拓寬知識面。自行選題必須請老師把關(guān)，經(jīng)老師確認(rèn)后才可以實施項目。

項目選題完成后，電路設(shè)計環(huán)節(jié)計劃把學(xué)生組織到機房上課，一人一機;調(diào)試環(huán)節(jié)計劃把學(xué)生組織到物電學(xué)院實訓(xùn)室上課，一人一個工位，焊接與調(diào)試都十分方便。借助實驗室的實驗設(shè)備和互動平臺，給學(xué)生創(chuàng)造更多的互動學(xué)習(xí)機會。

1.2 修訂教學(xué)大綱

根據(jù)項目式教學(xué)的要求，課題組計劃修訂教學(xué)大綱，并對教學(xué)課時重新分配，如圖1所示。

1.3 以項目作品為主，上機考試與過程質(zhì)量監(jiān)控相結(jié)合，探索考核方式改革

改變傳統(tǒng)考核方式，采用以項目作品為主，與上機考試相結(jié)合的形式進行學(xué)生成績考核。這樣不僅掌握了學(xué)生的實際情況，讓考試不單停留在死記硬背的層面，而是確實學(xué)到了一些東西，并提高了動手能力。具體做法如下：

1.3.1 項目作品

學(xué)生在開學(xué)時就分成小組，每個小組選擇合適的項目，自行設(shè)計電路、制板、焊接并調(diào)試。

項目作品驗收考核時，采用匯報答辯方式，課題組成員作為評委。評委主要考核項目設(shè)計原理是否清楚，作品功能是否實現(xiàn)，電路布線是否合理，元件焊接是否結(jié)實、美觀等，綜合判斷成績。

1.3.2 上機考試

在上機考試的安排上，按班級分組，老師出20道難度相當(dāng)?shù)目碱}，考題的內(nèi)容盡可能涵蓋重要的知識點。由老師指定或?qū)W生抽簽得到考題，一人一題，在規(guī)定的2～3個小時內(nèi)上機完成。

1.3.3 過程質(zhì)量監(jiān)控

由于每組有4個成員，每位同學(xué)對課程內(nèi)容具體的掌握情況，以及實際投入工作量的多少，如何進行準(zhǔn)確評價難度較大。計劃采取以下幾個措施：

（1）明確項目組每位同學(xué)的具體分工，任務(wù)分解到每位同學(xué);

（2）項目作品驗收時評委老師隨機提問，根據(jù)回答情況判定知識掌握情況;

（3）嚴(yán)格考勤。

成績計算方法：項目作品*40%+上機考試*30%+實驗*20%+過程質(zhì)量監(jiān)控*10%

1.4 突出教學(xué)實踐

沒有實踐就談不上應(yīng)用，EDA技術(shù)對于實踐要求很高，要以實踐為主導(dǎo)，課題組計劃將課堂搬到實驗室或生產(chǎn)實踐中去。

課題組將組織學(xué)生到物電學(xué)院電子實訓(xùn)室焊接項目作品，參觀物電學(xué)院SMT生產(chǎn)線。在實習(xí)中，學(xué)生將對印刷電路板的制造工藝和裝配工藝有所了解，并能親眼看到波峰焊和回流焊的工藝，這樣彌補課堂教學(xué)的不足，讓學(xué)生加深對課程的理解。

2 基于項目教學(xué)法的課程教學(xué)改革實施

2.1 項目設(shè)計

采用項目教學(xué)法教學(xué)，項目直接影響教學(xué)效果，因此，項目設(shè)計、編排非常關(guān)鍵。首先，項目設(shè)計要有明確的目標(biāo)，要求教師在學(xué)習(xí)總體目標(biāo)的框架上，把總目標(biāo)細分成一個個的小目標(biāo)，并把每一個學(xué)習(xí)模塊的內(nèi)容細化為一個個容易掌握的項目，通過這些小的項目來體現(xiàn)總的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

其次，項目設(shè)計要符合學(xué)生特點，不同學(xué)生接受知識的能力往往會有很大的差異，教師進行項目設(shè)計時，要從學(xué)生實際出發(fā)，充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識水平，認(rèn)知能力、年齡、興趣等特點，做到因材施教。

再次，項目設(shè)計要注意分散重點、難點。掌握知識和技能是一個逐步積累的過程，在進行項目設(shè)計時，要考慮項目的大小、知識點的含量、前后的聯(lián)系等多方面的因素。

最后，以布置項目的方式，引入有關(guān)概念，展開教學(xué)內(nèi)容。在傳統(tǒng)的教法中引入有關(guān)概念時往往是按提出概念-解釋概念-舉例說明的順序。在項目教學(xué)法中引入新概念、新知識時，應(yīng)以學(xué)生的認(rèn)知為規(guī)律，以布置項目——介紹完成項目的方法——歸納總結(jié)的順序引入有關(guān)概念，展開教學(xué)內(nèi)容。

2.2 項目教學(xué)實施

具體實施時，通過理論教學(xué)中10-15個項目的講解，實踐教學(xué)中6-8個項目的完成，以及課程設(shè)計中1個自選項目的設(shè)計制作，使學(xué)生充分掌握可編程邏輯器件的相關(guān)知識。

2.2.1 理論教學(xué)

理論教學(xué)中，相關(guān)項目的完成主要以教師為主體，以教師的講解為主。實施步驟為：

（1）對具體項目目前的研究現(xiàn)狀和市場前景進行講解。

（2）講解本項目完成過程中所需要用到的相關(guān)CPLD/FPGA的軟硬件知識。

（3）要求學(xué)生思考項目完成的方法、步驟，并利用課堂進行交流、討論。

（4）教師對學(xué)生的交流討論進行評價，并按照交流和討論的結(jié)果逐步給學(xué)生講解項目的具體完成步驟。

2.2.2 實驗教學(xué)

實驗教學(xué)中，具體項目的完成主要以學(xué)生為主體，以學(xué)生的自行完成為主。實施步驟為：

（1）布置具體的實驗項目，給出項目設(shè)計的任務(wù)書。

（2）學(xué)生查閱相關(guān)項目的背景資料——決定設(shè)計方案——選擇元器件——硬件電路構(gòu)建——軟件編程——系統(tǒng)仿真——撰寫設(shè)計報告。

（3）根據(jù)學(xué)生的完成情況和撰寫的報告，教師對學(xué)生項目完成過程中的設(shè)計方案、硬件電路結(jié)構(gòu)、軟件編程的思想進行總結(jié)評價。

實驗教學(xué)參考項目：

2.2.3 課程設(shè)計

課程設(shè)計中，充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性，完全以學(xué)生為主體，教師主要負責(zé)對學(xué)生完成的情況進行總結(jié)和評價。實施步驟為：

（1）學(xué)生自擬題目。

（2）上交實驗選題，教師審批。

（3）學(xué)生自己查閱資料，擬定任務(wù)書，進行軟硬件規(guī)劃設(shè)計，完成仿真，制作電路板，焊接元器件，最后完成成品。

（4）組織相關(guān)教師對學(xué)生的作品進行答辯驗收。

3 結(jié)束語

通過以上一系列的教學(xué)改革步驟的實施，經(jīng)過兩年的建設(shè)，項目組順利完成了《以項目教學(xué)為載體的〈EDA技術(shù)〉教學(xué)改革探索與研究》教學(xué)改革任務(wù)，實現(xiàn)了課程教學(xué)改革的最終目標(biāo)。近三年主講教師獲江蘇省微課教學(xué)比賽三等獎1項，校青年教師教學(xué)比賽一等獎1項;學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新項目10多項，獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽江蘇賽區(qū)一等獎1項、二等獎各3項，校優(yōu)秀畢業(yè)論文2項?！禘DA技術(shù)》是一門和實際密切結(jié)合的課程，實際應(yīng)用性很強，通過項目法的實施，讓學(xué)生把理論學(xué)習(xí)和實際很好的結(jié)合起來，積極調(diào)動了學(xué)生從事電子設(shè)計開發(fā)的積極性，從傳統(tǒng)的教師要學(xué)生學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自己要學(xué)，充分體現(xiàn)了專業(yè)的特點，為學(xué)生今后走向工作崗位，從事數(shù)字系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計打好了基礎(chǔ)。

【參考文獻】

[1]徐涵.項目教學(xué)的理論基礎(chǔ)、基本特征及對教師的要求[J].職教論壇.2007（3）：35.

[2]潘松，黃繼業(yè).EDA實用技術(shù)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[3]鄒彥.EDA技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[4]沈田.項目教學(xué)法在電子類專業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)中的運用研究[J].信息通信.2013（6），282-283.

[5]齊懷琴，李春林，張勁松，等.項目教學(xué)法在電子設(shè)計自動化課程中的實踐[J].高師理科學(xué)刊，2009，29（2）：114-117.