“EDA技术与应用”教学现状分析与教学方法改进

来源:用户上传      作者:聂梦雅

　　摘   要：“EDA技术与应用”是高校电子类专业的应用型课程，为了培养学生的自主学习、搜集资料、团队合作等能力，文章提出了分组完成任务并在课堂呈现的理论教学方法，和课堂、课后相结合是实验教学方法，在提高学生学习效率、增强学生实践能力方面取得良好的效果。
　　关键词：电子设计自动化;课程改革;分组教学
　　随着半导体技术的飞速发展，最初的小规模集成电路发展到超大规模集成电路，再结合计算机的发展，形成现有的电子设计自动化（Electrical Design Automation，EDA）技术[1-2]。其是现代集成电路及电子整机系统设计科技创新和产业发展的关键技术，而EDA技术教学则是培养高素质电子设计人才，尤其是IC设计人才的重要途径。独立院校一直把培养应用型人才作为教育教学的出发点和落脚点。
　　“EDA技术与应用”作为电子信息类专业的专业必修课程，是基于数字电子技术的延伸，在数字电子的设计方面有着非常综合的应用，同时也是学生毕业设计中使用的热门工具，但是通过平时的实践教学和毕业设计的选题情况，发现学生对于这门课程的掌握还远远不足，本文将针对这些不足产生的原因加以分析，并通过实践教学结果提出自己的见解。
　　1    课程教学中存在的问题
　　1.1  课程设置
　　以南京师范大学中北学院电子信息类专业为例，“EDA技术与应用”为专业必修课，共72课时，理论课36课时，实验课36课时，从课时上来看，理论课和实验课课时持平，但是由于这门课本身偏重应用，理论课除了新硬件语言的学习，大部分都要靠编程来实践，学生才能更加熟练。该课程作为数字电子技术的延伸，大部分理论知识都已经被学习过，而本课程的重点在于培养学生通过编程把数字电路模块整合成大型系统的能力，需要通过更多的实践来完成。
　　1.2  实际学情
　　现在传统教学仍然以“教师教，学生学”为主，主要特点是：老师通过PPT向学生传输知识，必要时会加上板书，学生听课然后记录，这种方式可以较好地完成教师的预定课堂目标，但是正因为如此，在课堂上，教师为了完成教学目标，通常提问时间比较有限，和学生互动较少，从而也导致了学生上课时的专注力不够。上课时笔记的记录和课程的理解很难达到80%甚至更低，由于每周只有一次课，学生课后的自觉性也有所欠缺，除了极少数同学会和老师主动互动交流，大多数学生都将刚刚学习的知识抛之脑后，所学知识并不能得到复习和应用，等再次上课的时候已经是一周以后，根据记忆遗忘曲线，可以肯定之前的知识已经被遗忘了，而再次学习新知识的效果就会变得更差。
　　1.3  考试考核方法单一
　　“EDA技术与应用”课程一般按照平时成绩的40%和期末考试成绩的60%来计算，平时成绩中包括课堂表现及上机实验部分，期末成绩以闭卷笔试为主，主要为理论知识为主，一些操作题和改错题涉及平时的实验操作。学生虽然平时学习上有所欠缺，却仍然可以通过考前突击过关，通过前几届学生毕业论文选题证明，很多学生课程完毕后就把这门课抛之脑后，不能达到理想的教学效果。
　　2    课程教学的改进
　　2.1  上课方法的改进
　　大学生课业比较繁重，对于电子信息类的同学而言，不但专业课程较多，且课程难度也较高。EDA相对来说有了先修课程“数字电子技术”和“C语言程序設计”学习作为基础[3]，难度上来讲并不是特别高。通过对已修本课程的60名同学的调研发现，84%的学生认为这门课对找工作是有用的;70%的同学都觉得这门课学得不是很好，只有15%的同学觉得学得比较好。学得不好的同学觉得主要原因是自己基础差且没有用功，还有一部分同学对其没有兴趣;对于学得好的同学，54%认为是学过其他编程语言的原因，但大部分同学甚至87%的同学认为是爱动脑、勤上机的原因，还有一部分是自学能力较强的原因。学生还认为提问法和讨论法要比讲授法更容易让学生掌握知识点，还有学生提出实践法;87%的学生认为学好C语言是学习好本门课程的一个重要前提;96%的学生认为提问法能够帮助学生更好地理解和掌握知识，61%的学生认为提问法也可以帮学生集中注意力在课堂上。综上所述，学生具有一定的自学能力，如果可以事先通过查找资料，预习课本等学习相关的理论知识，有一部分学生很愿意去自学，也愿意下课花时间去做功课。
　　结合调研成果和一些上课的经验，笔者以通信工程班级为例，把40位学生按照学号分成8组，每组5个学生，如图1所示，在每一节课后给一组学生布置任务，让学生回去收集资料，自己编写PPT，上课的时候呈现出来。
　　笔者根据学生呈现的情况现场问答，一部分提问本组同学，检查学生课后学习情况;一部分提问全班同学，检查学生上课听讲情况，结合以上信息当场给出相应的分数，作为平时分进行累计，如表1所示。最后会根据学生讲课的情况，对于学生在预习过程中漏掉或者展示不全的知识点加以补充，使学生加深印象和查漏补缺。
　　2.2  实验课程的改进
　　根据应用型本科的要求，对于应用类的课程必须要增加相应的实验课程，在课内实验课很难增加的情况下，笔者结合课上和课后两个部分进行练习，课后的时候会让学生编写一些比较常用的小模块，比如计数器、分频器、触发器等，上课时会给出一个综合题目，比如“基于FPGA的交通信号控制”[4]，该系统中包括了使用状态机进行状态的转换、分频器、红绿灯倒计时的计数器、七段译码显示等，课上会给学生分组讨论的时间，每个组拿出一份实行方案，实验课时可以拿出已经编好的某个小模块，然后加上需要编写的主模块一起使用，最后在实验箱上进行实现，既可以达到课后练习的目的，又可以达到上课节约时间的目的，从而可以练习到更多的综合实验。
　　2.3  评价体系的改进 　　根據上述理论课和实验课程的改进，可以把评分标准变成累积式标准[5]，平时成绩仍然为20%，但是根据分组后完成的任务和上课回答的问题进行评分;实验成绩提高为40%，主要是课后完成小模块编写的结果，加上上课的时候分析题目，思考和提问，编写实现结果等;最后还是40%的期末成绩，但是最主要是根据平时的学习情况、参与程度等决定是否可以通过这门课，或者获得高分，让整个评分体系更加规范和公平。
　　3    结语
　　实践结果表明：通过平时对学习过程的参与，学生上课时的注意力更加集中了，而且期末的成绩也有了大幅度的提高。实践过程中仍然存在一定的问题，比如对于收集资料的同学，没有办法控制是由本人完成的，还是直接由PPT制作者代为完成;再如，课后完成的小程序和综合实验，在后续的评价中，是否要以报告的形式呈现等，这些实践过程中的问题还需要得到进一步改进。根据成绩的数据，可以证明该方法是可行的，在之后的教学中有推广的价值。
　　[参考文献]
　　[1]刘爱荣，王振成，陈杨，等.EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程[M].北京：清华大学出版社，2013.
　　[2]潘松，黄继业.EDA技术与VHDL[M].北京：清华大学出版社，2017.
　　[3]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].北京：高等教育出版社，2014.
　　[4]郭改枝，俞宗佐，张鹏举.电子信息类专业毕业设计案例剖析[M].北京：清华大学出版社，2014.
　　[5]邢晓敏，李贻涛，赵翠然，等.高等学校电子技术类课程现状分析与教学方法研究[J].无线互联科技，2019（14）：70-72.
　　Analysis of the current situation of “EDA Technology and Application”
　　teaching and improvement of teaching methods
　　Nie Mengya
　　（Nanjing Normal University Zhongbei College， Danyang 212300， China）
　　Abstract：“EDA Technology and Application” is an application-oriented course for electronic majors in colleges and universities. In order to cultivate students’ ability of independent learning， data collection， team cooperation and so on， this paper puts forward the theoretical teaching method of completing tasks in groups and presenting them in class， which is the experimental teaching method combined with after class and classroom. It has achieved good results in improving students’ learning efficiency and enhancing students’ practical ability.
　　Key words：electrical design automation; curriculum reform; group teaching
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