強化課內(nèi)外融合的EDA技術課程教學模式改革與探索

黃繼業(yè) 李蕓

【摘要】EDA技術作為普通高校電子專業(yè)的專業(yè)基礎課，隨著數(shù)字技術的發(fā)展，它的重要性不言而喻。本文基于長期EDA教學實踐，針對現(xiàn)有課程面臨的問題，提出了網(wǎng)上知識庫、便攜式實驗板、精品課程網(wǎng)上視頻等課內(nèi)外強化融合的教學模式，進行了兩年的課程改革和探索，取得了良好的效果。

【關鍵詞】EDA技術 ?便攜式實驗板 ?課內(nèi)外融合

【中圖分類號】TN02-4 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）30-0030-02

前言

隨著數(shù)字技術的快速發(fā)展，在普通高校電子信息工程專業(yè)的課程列表中，EDA（電子設計自動化，Electronics Design Automation）技術課程從最初的專業(yè)選修課逐漸成為專業(yè)必修課，到如今，在很多高校它已經(jīng)成為一門專業(yè)基礎課程。開課對象從感興趣的學生，擴大到電子專業(yè)的所有學生。由此，EDA技術課程的教學方式也應該做出改變，以便適應學生群體的改變，提高學生學習興趣。另外，成為專業(yè)基礎課程后，需要處理與前期課程、后續(xù)課程的銜接關系，也需要對課程內(nèi)容進行調(diào)整。

一、問題的提出

經(jīng)過多年的教學觀察，現(xiàn)行的EDA技術教學存在以下幾個方面的問題：

1.課程內(nèi)容未考慮前期和后續(xù)課程，導致部分教學內(nèi)容在多門課程中反復出現(xiàn)

由于EDA技術前期課程——數(shù)字邏輯電路課程的提前，導致除EDA技術課程外很多專業(yè)課程的提前，比如單片機、片上系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)等。在改革的初期，穩(wěn)定的數(shù)字系統(tǒng)設計教學體系還未完整建立，而提前的課程往往或多鋪墊些基礎的內(nèi)容，或增加后續(xù)內(nèi)容。這導致EDA技術課程與前期的數(shù)字邏輯電路課程和后期的某些課程，在內(nèi)容上有所重復，需要進行結(jié)合整個數(shù)字系統(tǒng)設計教學體系進行內(nèi)容調(diào)整。

2.輔助教學手段過于傳統(tǒng)，教學效率低下

EDA技術是一門現(xiàn)代電子設計高度自動化的技術，而目前的教學還是采用傳統(tǒng)課程的教學方式進行，沒有沾到技術先進性的光，導致教學效率不能提高。在EDA技術教學中，大量涉及數(shù)字邏輯的HDL（硬件描述語言）程序描述問題，而習題中往往也需要有大量的HDL編程實踐，但長長的HDL程序批改，給EDA技術授課教師帶來了沉重負擔，學生也往往因為不能及時得到反饋信息，導致對課程的興趣度下降。

3.理論教學受學時數(shù)限制且不能個性化定制教學內(nèi)容

我們學院電子信息類專業(yè)涉及到更新快速的專業(yè)技術領域，不斷增加新課程的同時，會不斷壓縮專業(yè)基礎課的學時數(shù)。另外，大量的互動教學手段的引入，也需要占據(jù)大量的教學課時。這些都導致教學過程緊張，無法對有興趣的學生施以更深入的教學內(nèi)容，而對于基礎薄弱的學生，也無法停下教學過程，對同一內(nèi)容反復講述。

4.實踐教學受實驗室資源限制

EDA技術是一門工程技術類的專業(yè)技術課程，顯然“不注重實際技術而過多原理性討論”的教學模式是不可取的。需要在實踐中展開EDA理論知識的學習，但有限的實驗室空間、實驗室開放時間都制約了實踐教學的有效開展。實驗室空間和時間都可歸為實驗室資源，打破有限的實驗室資源的限制，需要有效的創(chuàng)新實踐教學手段和方法。

二、模式改革探索

我們課程組近幾年針對上述問題，進行了強化課內(nèi)外實踐的教學模式改革。

1.完善精品視頻課的視頻資料，嘗試MOOCs教學

本課程已建立精品網(wǎng)上視頻課，拍攝了大量課程教學視頻，視頻總時長超過1400分鐘，充分利用這些現(xiàn)有的教學視頻，按MOOCs的思維方式，進行重新內(nèi)容編排，給學生提供課前和課后的網(wǎng)上自主視頻教學輔導。為了提高學生的自學興趣，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡教學資源，構(gòu)建有自身特點的定制型特色MOOCs。針對每個MOOCs課程視頻，歸納出相應的知識點，從中找到學生學習中會遇到的難點與重點。

網(wǎng)上視頻課程（包括MOOCs）和其他網(wǎng)絡教學資源的使用，可以解決“理論教學受學時數(shù)限制且不能個性化定制教學內(nèi)容”的問題。

2.完善EDA技術課程的網(wǎng)上知識庫和網(wǎng)上答疑網(wǎng)站

EDA技術作為還在繼續(xù)發(fā)展的技術，教學內(nèi)容更新較為頻繁。單單靠課堂教學和網(wǎng)上視頻更新是不能解決問題的，會有很大的學習延遲和局限性。為了便于學習EDA技術課程的學生快速找到概念、名詞、知識點的解釋，建立了一個EDA網(wǎng)上知識庫，可以對課堂教學與網(wǎng)上視頻教學進行很好的補充。它的內(nèi)容由知識詞條與知識解釋兩個部分構(gòu)成。知識詞條可以是一個專業(yè)術語或者是一個問題，解釋是一段具體的介紹或解答。詞條及解釋均既可由教師，也可由學生提出或回答。通過網(wǎng)上知識庫，學生可以進行學習交流，獲取最新的EDA技術知識。隨著時間的推移，知識庫的知識詞條越來越豐富，可以有效地補充課堂教學。網(wǎng)上知識庫在試運行期間，較好地提升了教學效果。

EDA技術網(wǎng)上知識庫與網(wǎng)上答疑網(wǎng)站被設計為一個網(wǎng)站的兩個不同模塊，網(wǎng)上答疑網(wǎng)站可以解決教師與學生在非課程時間內(nèi)，時間不同步問題，學生在學習完網(wǎng)上視頻課程后有疑問，如果在網(wǎng)上知識庫中獲得不了結(jié)果，那么就可以把疑問轉(zhuǎn)到網(wǎng)上答疑網(wǎng)站模塊，由教師或者定期上網(wǎng)解答，或者收集起來在最近一次課堂討論時解答。

網(wǎng)上知識庫和網(wǎng)上答疑解決了“輔助教學手段過于傳統(tǒng)，教學效率低下”的問題，同時也解決了“理論教學受學時數(shù)限制且不能個性化定制教學內(nèi)容”的問題。

3.給部分學有余力的學生發(fā)放便攜式EDA實驗板

為了鼓勵學生開展實踐創(chuàng)新設計，課程組教師還自行開發(fā)了一款低成本、便攜式的EDA學生實驗板，可以完成基本的EDA實驗，復雜實驗可再配合多種模塊擴展板來完成;采用USB供電和USB下載，只要有計算機就可以使用。每次課程2-3人為一組，每組配一塊便攜式的EDA開發(fā)板，允許學生帶回宿舍使用。跟隨課程進度，學生可以根據(jù)自己的特點選取題目自行設計。學期結(jié)束把設計的成果交給教師驗收，驗收成績計入學生學期考核成績。

這種方便、低成本的學生實驗板的大量使用，有效解決了學生一定要在實驗室才能做實驗的問題，大大提高了學生對課程的興趣與學習效果，提升了學生的實踐能力，受到學生的極大歡迎。

便攜式EDA實驗板完美解決了“實踐教學受實驗室資源限制”的問題。

4.引導學生積極參加課外科技活動

完成EDA技術課程教學后，優(yōu)化后續(xù)相關專業(yè)課程的設置，讓學生提前進入工程實訓階段，鼓勵和幫助學生盡早進入實驗室完成自主性設計開發(fā)、參加各種課外科技活動、大學生電子設計競賽培訓、飛思卡爾智能車競賽培訓、“挑戰(zhàn)杯”競賽準備，培養(yǎng)學生的實踐動手和自主創(chuàng)新能力。

三、改革效果與結(jié)論

經(jīng)過這幾年的課內(nèi)外實踐強化融合的課程教學模式改革，收到了良好效果。

學生學習興趣提高。上課互動性提高，課后交流學習增加。通過與普通班的對比，在同一份試卷的情況下，成績有所提高。

學生參加學科競賽活動獲獎。EDA試點班的同學獲得全國電子設計競賽全國一等獎多次、全國電子設計競賽模擬電子系統(tǒng)專題邀請賽全國二等獎多次，以及全國大學生智能汽車競賽全國特等獎一等獎多次。

強化課內(nèi)外實踐融合的教學改革后，在相同試卷難度下，學生的考試成績平均分值有明顯提高，學生對課程的評價度也有上升。

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