基于提高大学生创新能力的EDA教学方法的改革与探索

摘要：为了适应“EDA技术”在高新技术行业的需要和高校教学的要求，突出“EDA技术”的实用性，以及面向工程实际的特点，本文针对“EDA技术”的特点，围绕学生创新能力的培养，从课堂教学内容与教学方法、实践教学模式、考核形式等方面探索教学改革途径及培养学生创新能力应采取的手段。

关键词：创新能力；EDA技术；教学改革

中图分类号：G424.21文献标识码：A 文章编号：

引言

电子设计自动化EDA ( Electronic Design Automation) 技术已经成为21 世纪科技进步的一个重要的突破口，它已经凭借自身的优点得到了越来越广泛的应用，为了提高在校学生的工程实践能力， 加强EDA教学方法的改革更是迫在眉睫的事情。

一、EDA技术的特点

目前 EDA 技术学习可分为3 个层次， 第一层次为PSPICE、Ewb、Matlab、System、View为软件平台的仿真分析类辅助设计技术；第二层次为QuartusII、Express、Foundation、NCSimulator等为软件平台、以FPGA/CPLD为硬件系统目标芯片的电子系统设计EDA技术；第三层次为NCSimulator、Virtuso、Diva等为软件设计开发平台、以集成电路芯片版图设计并最终流片为目标的ASIC芯片设计。

其中第二层次可以开设“可编程逻辑器件”、“ VHDL语言与数字系统设计” 等 EDA 技术课程， 学习VHDL语言以及 Quartus II、 Xilinx Express 等 EDA开发工具的使用， 学习用硬件描述语言、 状态机和电路原理图等多种方式在 FPGA/CPLD 芯片上设计综合电子系统。 学生在学习模拟电路和数字电路在内的电子技术基础课程和单片机技术等课程的基础上，已具备电子系统设计所需的电子技术基础知识和专业知识，通过学习掌握先进的电子系统设计技术 ——EDA 技术， 可以培养学生设计综合电子系统的能力。 如设计SCI 总线控制电路、 多路选择器编解码电路、 FFT 数字运算器的设计等，并鼓励学生自选设计课题。这些课程非常有效地提高了学生综合应用所学知识与开发电子系统的能力，为实现教学改革打下了坚实的理论基础。

二、EDA教学中培养学生创新能力的意义

近年来，我国电子信息产业发展迅速，总规模仅次于美国，位居世界第二，并已经成为我国第一大支柱产业，极大地带动了人才需求。但近年来，电子信息类专业毕业生和其它专业的毕业生一样，就业难问题日益突出，已成为高校、教育管理部门及社会关注的焦点。与此同时，大量的用人单位又感到创新型、高级技能型人才严重短缺。究其原因，主要在于大学生的创新意识不足、实践操作能力不强。因此，如何充分激发学生的创新意识、努力培养他们的创新能力，是目前高等教育发展中亟待解决的问题。具体如下：

1.有利于理论和实践的相统一.

通过教学方法的改革在课堂上融入现代化教学技术和手段，改变传统的理论与实践脱节问题，将理论教学和实践教学合二为一， 保证电子类课程改革的顺利实施。

2.有利于探索教学方式.

现如今我国高校进行的教学改革成果层出不穷，但是在职业教学中对于符合职教特点的教学方法研究还非常匮乏，随着电子课程综合化、模块化的转变和各种 EDA软件的不断完善，必须要产生一套与之相适应的新的教学方法。

3.有利于解决当前电子课程教学中的问题

在传统教学中，一般是先讲授课程理论，然后把结论告诉学生让学生去记忆，在这样的教学模式中，缺少高水平的思维活动。本课题的意义在于，通过教学方法的改革可以使专业知识和实践技能紧密结合，能培养学生解决实际问题的能力。

三、EDA教学中培养学生创新能力的方式和手段

1.合理安排教学内容

目前已有的通用教材不能满足研究性实践教学的要求, 我们编写了《 EDA技术与应用实践教学指导书》及其教学大纲。精选通用教材作为学习参考用书, 两部分内容互为补充, 互相支撑。

首先介绍EDA 技术的概念，介绍EDA 技术的先进性、实用性以及EDA 的设计流程，让学生对EDA 技术有比较全面的了解，提高学习兴趣。

其二，介绍EDA 工具软件的使用方法，为数字电路系统的设计与实验操作打下基础。

其三，介绍硬件描述语言（VHDL）设计实体（或模块）的基本结构，熟悉HDL 的语言要素，掌握运用HDL 实现各种类型数字电路及系统的设计方法。

最后，介绍EDA 技术在组合逻辑电路、时序逻辑电路和数字系统设计中的应用。

2.改革课堂教学方式，综合运用多种教学方法

以往的教学模式是理论教学和实验教学独立开课的，先由理论教师讲授理论知识，再由实验教师指导实验，在以往的实验教学中，发现大部分学生在做实验的过程中理论上所讲授的知识点忘记了，难以将理论知识运用到实践中去，甚至有可能出现理论与实验脱节的现象。该教学模式不利于学生及时理解消化理论课上所讲授的内容。为了改变这种弊端，我们将理论教学大纲和实验教学大纲进行修订，安排理论教学和实验教学同步进行，每次课安排4 个学时，理论知识讲授2 个学时，剩下2个课时安排学生进行实验，实验内容与理论内容相关。这样学生在学完理论知识后马上进行实验操作，可以让学生加深对理论内容的理解以及提高运用理论知识进行相关的电路设计的能力。如果学生在实验过程中碰到难以解决的问题，教师可以组织学生进行讨论，或针对问题进行深入讲解，让学生对重点难点内容加深理解，提高学生的学习信心和兴趣。

3.改革实践教学，深化能力培养

针对《EDA 技术与应用》课程实践性强的特点，在完成课堂教学内容后，给学生安排2 周的课外课程实训，实训的内容是完成一个小型的数字电路系统的设计，要求学生进行方案的设计和硬件描述语言程序的编写，利用Quartus II 软件平台进行程序的编辑、综合、功能仿真和时序仿真，最后把设计好的程序下载到EDA 开发板上进行硬件的验证。

另外，开设第二课堂，比如教师设计的课外制作以及全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛等是培养学生创新能力和实践能力的有效途径。以全国大学生电子设计竞赛为例，需要使用EDA技术的赛题超过全部赛题的三分之一，其中有的赛题达到了如果没有EDA技术，将无从下手的程度。事实上，赛题的内容是市场产品要求和技术进步的一种反映，竞赛本身也为学生提供学习、交流的平台，提供发挥创新精神、锻炼实践能力的机会。应该以此为契机，引导学生积极参与此类竞赛。

4.改革考核形式，突出技能考核

采用科学的评分方法。改变传统的实践教学评分方法, 降低设计报告评分的权重、着重设计思想的阐述和算法评价, 加强对学生的综合分析、设计总结等研究性能力的考察, 提倡设计、综合的独创性。

结束语

EDA 已经成为本科生的综合能力与素质必不可少的一部分，从其工程实践的重要性和实践教学的必要性来看，加强EDA实践教学都是非常迫切的。只要教师充分认识EDA课程重要性和必要性，认真细致的规划实验内容，调整教学方法，同时完善学生实践的评价体系，最终一定能使学生进一步增强学习兴趣，提高学生的实践创新能力。

参考文献：

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。