以学科竞赛为驱动的EDA课程实践教学改革与探索_课程教学改革与探索
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以学科竞赛为驱动的EDA课程实践教学改革与探索
摘 要：该文通过分析EDA课程实验教学的现状及存在的问题，提出以学科竞赛为驱动的EDA课程实践教学改革与探索方法。通过分析电子设计竞赛中涉及EDA课程的题目，在竞赛题目中提炼综合性实验内容，以此更新陈旧的EDA实验教学内容，培养学生系统设计能力和“自顶向下”的设计思想。以学生团队形式取代单人实验，以自选实验题目代替必选实验内容的教学模式，加强学生团队合作能力。以“团队+单人”双重考核的考核方式，对学生的实验课程进行考核，充分考虑学生水平的差异性。此课程改革能够加强学生学习主动性，提高学生的综合设计水平和创新能力。
关键词：EDA 学科竞赛 实践教学改革 探索
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（a）-0196-02
EDA课程是电子信息类和电气自动化类的专业课程，该课程主要目的是使学生了解可编程逻辑器件的设计和开发流程、掌握硬件描述语言、使用EDA设计工具和实验开发系统等，培养学生对数字电子系统的综合设计能力和创新能力[1，2]。
国内各高校已经开展了很多关于EDA课程的教学改革研究，并提出很多具有参考价值的教改方法和思路[3-6]。但是，EDA技术发展日新月异，EDA课程也会涌现很多值得研究的新问题，仍然需要进一步开展EDA课程改革，以适应并推动EDA技术的发展。
该文针对目前EDA课程实验教学的现状，以学科竞赛（尤其是全国电子设计竞赛）为契机，提出EDA实践教学改革的思路和方法，旨在提高学生的学习主动性和综合设计水平。EDA实验课程现状
目前，大多数高校的本科生EDA课程课时为30～45，其中约1/3课时为实验（实践）课程。实验课程一般每次安排2个课时，每次课程完成一个实验项目，整个课程仅包含5～8个实验项目。实验课程一般包含学生对EDA软件和实验系统的基本使用，对常见数字电路的设计，如：组合电路设计（多路选择器、加法器）、计数器、分频器、正弦信号发生器、乘法器、移位寄存器、序列检测器等。相对于EDA技术的发展，这种实验课程的设计稍显陈旧，存在一些问题。
（1）基本的电路模块设计无法培养学生数字系统设计能力和“自顶向下”的设计思想。EDA实验课程通常以常见的数字电路模块为内容，主要培养学生对硬件描述语言的掌握。由于电路模块规模较小，功能简单，很难培养学生对数字系统的设计能力，更谈不上培养学生“自顶向下”的设计思想。
（2）陈旧的实验内容不能引起学生的学习兴趣，制约了学生实践能力提高，限制学生创新思维发展。以基本数字电路模块为实验内容，学生完成实验后也不能理解自己完成的设计在一个数字系统中到底发挥着怎样的作用，体会不到设计的成就感，因此，也不会有太大的学习兴趣。
（3）EDA技术发展迅速，学生的学习内容与社会需求脱节，不能适应技术发展。EDA技术应用领域越来越广泛，学生如果仅仅学习基本电路模块的设计，无法适应社会的需求。
（4）学生的学习基础和学习能力存在差异性，学有余力的同学才能得不到施展。
综上所述，EDA课程的实践教学模式和教学内容需要进行改变，应该充分发挥学生学习的主动性，培养学生自主创新能力和综合能力，使不同层次和不同能力的学生在EDA课程中均能充分发掘自身潜力。学科竞赛中的EDA技术
学科竞赛近几年来如火如荼，成为高校培养学生的创新精神和实践能力的重要环节之一[7]。其中，教育部倡导的全国大学生电子设计竞赛是影响最广泛的电子电气类学科竞赛，对推动高等学校电子电气类学科课程体系和课程内容改革，实施素质教育、培养大学生的实践能力和创新意识起到重要作用。因此，近几年的电子设计竞赛也得到高校的推崇，激发学生对电子设计的热情。
全国电子设计竞赛中多个题目涉及到了EDA技术，甚至部分题目核心内容需要使用EDA技术完成。据不完全统计，涉及EDA技术的题目及相关技术如表1所示。
这些题目涉及了EDA技术中常见的数字电路模块，甚至部分模块多次重复出现。将这些题目进行归纳总结，均可形成综合性EDA实验内容，作为EDA课程的实验教学内容。从表1中可以提炼出DDS信号发生器、等精度频率计、数字示波器等题目，作为EDA课程实验教学内容，每个题目均可形成一个完整的数字系统，能够引起学生的设计兴趣，培养学生的综合设计能力。学生对学科竞赛的热情同样可以延伸到课堂教学中，积极主动的参与实验教学。EDA实践教学改革
根据EDA实验教学的现状，以学科竞赛为契机，推动EDA实践教学改革，主要思路有以下几点。
（1）教学内容的改革。
摒弃传统的计数器、分频器等陈旧教学内容，引入学科竞赛中常见的DDS信号发生器、等精度频率计、数字示波器等综合性实验内容，培养学生的综合设计能力和“自顶向下”的设计思想。
以DDS信号发生器为例，涉及到相位累加器模块、相位调制器、ROM查找表、幅度控制、D/A接口控制等核心内容，还涉及按键和显示（8段数码管或液晶屏）等人机交互的设计。在一个综合实验中，包含了加法器、计数器、乘法器、IP核调用、状态机、编码器、分频器等基本电路模块，可以使学生了解基本模块如何在整个数字系统工作，加深学生对基本电路模块的理解，提高系统设计能力。
（2）教学模式的改革。
传统的实验教学每堂实验完成一个实验内容，一般1～2名学生一组，独立提交实验报告。采用综合性实验后，3～4名学生为一个团队，整个学期完成1～2个实验内容为宜。整个团队作为一个整体，选择一个实验题目，进行方案设计，分配设计任务，提高学生的团队合作能力。
（3）考核方式的改革。
多个综合性实验的复杂程度不同，学生团队因兴趣差异选择的题目也各不相同，此外，同一团队的同学承担任务不同，所以考核时存在一定困难。因此，各个实验根据复杂程度设置不同的难度系数，可以根据难度系数和学生团队的完成情况进行评分。同一个团队中，根据学生承担的任务情况给与不同的难度系数，团队得分按照系数分配给每位同学。这种情况下，兴趣高能力强的同学可以选择较高难度的题目，并承担更多的设计任务，基础较弱的同学可以选择难度较低的题目，承担简单的模块设计工作。
在教学内容、教学模式和考核方式中均充分考虑学生的个体差异，使得不同层次的同学在EDA实践教学中均有所收获，避免出现部分学生学得不“尽兴”，部分学生不会学而自暴自弃的现象。结语
文章通过分析EDA课程现状，提出了目前EDA实验课程存在的几个主要问题。通过分析学科竞赛中的EDA技术，提出以学科竞赛为契机，对EDA实践教学进行改革。课程改革充分考虑学生的层次差异性，并提出在教学内容、教学模式、考核方式等方面的改革思路，期望通过此项改革，使学生了解“自顶向下”的设计思想，提高学生的综合设计水平和创新能力。
参考文献
[1] 金宁治，李文娟，高晗璎，等.电气专业“EDA技术”课程实验教学的改革[J].电气电子教学学报，2015，37（4）：86-88.[2] 谷善茂，杜德，刘云龙，等.EDA课程创新实验教学方法探索[J].实验技术与管理，2015，32（3）：40-46.[3] 王志国，赵忠盖.EDA技术课程教学改革探索[J].中国现代教育装备，2014（21）：82-85.[4] 庞前娟.应用型本科EDA技术教学改革的研究[J].大学教育，2015（7）：125-126.[5] 于玲，关维国，牛芳琳.基于实践与创新能力培养的EDA应用课程教学改革[J].辽宁工业大学学报：社会科学版，2015，17（1）：111-112.[6] 黄卉，陈德斌.关于EDA教学改革中独立学院教育特点的探讨[J].中国电力教育，2014（33）：93-94.[7] 袁川来，孙玲爽，周维龙.学科竞赛驱动的学生工程实践能力培养模式研究与实践[J].教育教学论坛，2015（19）：168-169.
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