农业大学电子信息课程教改分析

1结合院校特点，合理组织教学内容

EDA技术涉及面广，内容更新也快，可以说凡是通过计算机来进行电子系统设计的相关技术都能归入EDA范畴，那么在有限学时和内容增长的情况下，对教学内容的取舍本身就是一个值得讨论的问题。目前在大多数高校的相关学科中，EDA技术作为一门重要的专业基础课已成为共识，但对其教学内容及实验安排上，至今尚有诸多不同看法。而河南农业大学课程组教师考虑农科院校培养实用型、技术应用型人才的目标，经过几年的教学实践，同时结合实践专家现场研讨会和企业调研，对原有知识体系进行解构，以掌握基本技能为主，兼顾内容系统性为教学指导原则，在理论方面应将基本原理和方法流程等共性问题作为重点来讲述。譬如：可编程逻辑器件是EDA得以实现的硬件基础，然而对于初学者却无需对复杂可编程逻辑器件FPGA/CPLD内部的详细硬件结构进行深入细致的学习。所以对于这部分内容可只讲FPGA/CPLD的硬件结构区别，可以让感兴趣的学生自学，针对器件的特性，重点使学生学会选择和配置器件，这样并不影响后面硬件描述语言的学习。硬件描述语言是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言，是EDA技术的重要组成部分，利用这种语言，数字电路系统的设计可以从抽象到具体(从顶层到底层）逐层描述描述设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。目前应用最为广泛并以成为IEEE标准的硬件描述语言是VHDL和VerilogHDL。有关专家认为，在新世纪中，VHDL与VerilogHDL语言将承担起几乎全部的数字系统设计任务。考虑到VHDL发展较早，语法严格，国内VHDL的参考书很多，便于查找资料，而VerilogHDL的参考书相对较少，而且verilog自由的语法也容易让初学者出错，对于本科阶段的学生学习一种硬件描述语言就足够实践用，所以只讲述VHDL语言。对于VHDL语言部分的讲解，对实际应用中最常用的语句进行重点细致讲解，要求学生达到熟练应用的水平，重点是让学生掌握“自顶向下”的设计方法，对于尚不能综合的语句、语法仅作一般性介绍，可作为学生自学内容。关于软件开发工具部分的授课，根据对河南农业大学本科毕业生就业情况跟踪调研看，目前让毕业生真正直接承担比较复杂的现代EDA技术设计开发任务的岗位比较少，大部分毕业生从事的是一些与现代EDA技术相关的岗位，这些岗位对学生最为重要的要求是学生应具备现代EDA技术的设计思想和设计理念，为此以QuartusII为开发平台，重点是让学生掌握软件的使用方法和设计流程，熟悉实验开发系统，以提高学生理解和掌握现代EDA技术设计理念为核心，从而强化学生的专业素质。

2教学实施方式的改变

古今中外积累的有效教学方法十分丰富，但每种方法都有其不同的特点、适用范围和应用条件。教学方法和手段的科学性与合理性对教学效果起着至关重要的作用。EDA技术自身特点决定了它的学习内容和方式与其他课程相比具有自身的规律和独特性。因此在教学过程中不能拘泥于某几种教学方法，而应根据授课内容和学生的个性特征进行多种教学方法的穿插运用，以便达到更好的教学效果。以下是根据多年教学工作经验进而对教学方法和手段的尝试性改革研究。在传统教学模式下，理论教学和实践教学相互独立开课，沿袭先理论后实践的方式，理论教学环节整堂课以教师为主，尽管任课教师语言也生动幽默，也注意课堂与学生互动，但无奈在学生对EDA技术一无所知的大背景下处于被动学习的授课模式下，开课之初就面临大量抽象的理论知识，使得学生只能机械记忆，很难有学习积极性。实践环节以传统验证性试验为主，扩展性不足，并且这种理论和实践在不同时间和空间完成的教学方式容易造成理论与实践脱节，导致学习效果不理想，教学有效性不强。因此探寻能够激发学生学习兴趣，提高动手能力和系统设计能力的教学方法很重要。为了提高教学效率和效果，理论教学与实践教学必须紧密结合。尽管多媒体教学具有直观、高效的特点，但如果单纯利用多媒体课件进行EDA课程教学，使得以教师讲解为主，学在图片之间的切换中虽然所获得的信息量很大，但几乎没有给学生留下思考的时间，且容易给造成学生视觉、心里疲劳，从而学生容易失去学习兴趣。故此，采用一体化教学方式，即把上课地点从普通多媒体教室转移到有黑板、投影仪、试验箱的实验室或机房(根据授课内容确定）。在这种授课环境中，任课教师可以充分整合资源，实现教学效果最优化。为了在开课之初就使学生对该课程产生兴趣，同时还能让学生尽快对电子线路设计的完整性有主观认识，增强学生熟练操作技能，教师应打破教材章节的界限，选择代表性的电路实例作为教学单元模块，按照由易到难的顺序来安排。在首次授课时，可借助板书和多媒体课件，采用启发式提问和直接讲授结合，引导学生主动思考，通过探究式学习让学生掌握基础知识点和原理。这之后的授课就可以用原理图输入法设计简单电路，让学生熟悉QuartusII这一平台的同时也掌握了原理图输入设计方法，学生自己能够在课堂上及时动手操作，学习兴趣就得到提高。对于EDA技术课程中另一个关键章节硬件描述语言,授课教师要考虑到本课程侧重于应用这一特点，在教学中仍像学习C语言那样逐条介绍语法是不适用的，教师应该把具体典型实例引入课堂。比如数字电子钟设计，将此设计分为时、分、秒三个子任务，通过对这几个子任务的讲解，就可以让学生很好的掌握VHDL语言基本的语句现象极其使用方法。再比如学习“键盘输入电路”这个内容时，教师提示键盘扫描的原理是行列矩阵扫描，从而让学生在对其原理理解的基础上学习采用硬件描述语言来实现键盘输入电路，这样使学生既在具体情境中设计了电路也同时为后面学习模块化的系统设计打下基础。此外，老师在课堂上以把握时间为前提下将语句写在软件界面中，同时讲解，实例中的部分语句还可空出来由学生完成填写并显示仿真界面。通过这种教学方法可以让学生积极参与到课堂教学从而使学生在较短时间内有效把握语法要点。为了让学生持续保持浓厚的学习兴趣和培养学生理解和掌握现代EDA技术设计理念，整个教学过程围绕大量切近生活实例展开，将实践环节按照难易程度分层次的完全渗入课堂，比如交通信号灯控制、数码译码显示、全加器、逻辑表决器、接口与通信模块、虚拟仪表等，从而让学生有这门课是实用的认知。这种一体化教学方式能够有效避免理论与实践脱节，使学生能够更加深刻地理解掌握所学知识。这里授课教师要注意避免使学生进入一个误区，教师应明确告诉EDA技术课程不是仅学习一种开发工具软件或是学习一种语言，更不是某个软件的操作，告诉学生本课程的学习重心在于掌握设计电子系统的基本设计方法。因为软件也好，语言也罢，始终只是工具，且更新比较快，比如曾被业界认为最优秀的PLD开发平台之一的MAX+PLUSII软件目前也由QuartusII替代。此外老师还应引导学生利用网络媒体资源进行主动学习，各种电子设计竞赛中的题目，可由老师将其拆解为若干子任务，引导学生由前期系统设计验证仿真到实际电路的设计制作，以便学生把握当今技术本身发展动向，进而对自己感兴趣的方向进行自主深入的学习。

3改变考核体系，突出技能考核

对学生进行成绩考核是考察学生学习状况的重要依据，同时也是对教师教学质量状况检验的必要途径。好的考核体系能促进和激励学生努力学习，而不好的考核体系可能扼杀了学生的学习积极性和创造性。EDA技术是一门实践性很强的课，不仅要让学生领会设计思路和理念，也要让学生能够将理念和思路应用到实际系统中。传统的试卷考核对本课程来说不能够全面反映学生的知识掌握情况，试卷考核没有让学生摆脱长期形成的“应试心态”，从而学生学习EDA主要精力用于死记硬背理论知识，并没有考察学生实际分析、应用和创新能力。针对这种情况，调整了考核体系。首先，考虑到理论是进行实践的基础，所以传统的试卷考试不能摒弃，这里需要出题老师花费心思引导学生对重点理论内容进行掌握，但这一环节在最终成绩中的比例只占30%。第二部分成绩是根据学生平时课堂表现给出，这里不仅仅是出勤率的问题，因为一体化的教学模式课堂包含了实践环节，所以这里除了看学生课堂上的活跃度(主要是看否积极参与提问和回答情况），更重要的是看学生在课堂实际操作环节的表现，主要查看实验操作熟练程度(查看包含软件基本操作、程序编辑编译、仿真、下载、差错、试验箱连线及结果演示等方面的能力），根据上述课堂表现再结合提交的实验报告情况给出第二部分成绩，这部分成绩同样占最终成绩的30%。而第三部分的成绩是和课程设计挂钩的，具体实施是这样进行的，在开课之初就公布设计题目和设计要求(也可学生自选题目），学生根据设计要求自行分组(原则上每组2~3人），查找资料、制定方案、写代码等，直到完成设计报告，期间老师需要进行必要的指导和引导，这一环节对培养学生学习能力是至关重要的。最后教师验收设计成果，包括检查代码、模块调试、系统仿真、硬件下载及学生答辩情况(主要是EDA技术基本知识与课程设计相关知识），给出占最终成绩40%的成绩。尽管这种考核体系毫无疑问增加了任课教师的工作量，但正是通过这种考核体系，才更能够较为全面的考核学生，不仅检查了学生的知识掌握程度，也考察了动手能力，同时培养了学生团队合作精神。这种突出技能考核模式提高了学生在设计中分析问题和解决问题的能力，自然有助于培养了学生工程设计能力。

4结束语

人才培养是长期而复杂的系统工程，现代社会对高校毕业生知识、技能和素质的要求也在不断变化，同时由于现代电子信息技术发展迅速，知识结构更新很快，要培养适应市场需求的高素质人才，就要全面落实科学发展观，不断更新教学观念，深化教育教学改革。认识到EDA技术带动了一场电子设计领域的革命的同时，EDA技术也正处于高速发展阶段，当前深化EDA技术教学改革，应基于以能力为本的教学理念，从培养和激发学生兴趣、动手能力、强调创新等方面入手。目前，正处高校教育教学改革的关键时期，研究探索高等教育教学改革不仅是每个高校教师面临的迫切问题，它也将成为高等教育永恒的主题之一。（本文来自于《农业网络信息》杂志。《农业网络信息》杂志简介详见.）

作者：李勉1贾树恒2顿文涛3吴昂1姚传安1路康4袁超2工作单位：1.河南农业大学机电工程学院2.河南农业大学理学院3.河南农业大学信息化管理处4.郑州轻工业学院电气信息工程学院