鄭羽 王金海 李金桐 段曉杰 王慧泉 陳瑞娟 田磊

摘 ? ?要： 本文論述了“EDA原理及應(yīng)用”課程應(yīng)以學(xué)科建設(shè)為平臺，以增強實踐能力為重點，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)，建立具有專業(yè)特色的課程體系。主要從課程體系的改革、教學(xué)方法和手段的改進、實踐能力的培養(yǎng)等方面闡述該課程的改革與精品建設(shè)的必要性。實踐表明，課程改革與精品建設(shè)的效果顯著，對學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)與創(chuàng)新能力的提高起到了良好的推動作用。

關(guān)鍵詞： EDA ? ?精品課程 ? ?課程改革 ? ?人才培養(yǎng)

教育部在精品課程建設(shè)的文件中強調(diào)要切實加強教師隊伍建設(shè)，重視教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，注重實用先進的教學(xué)方法和手段，重視教材建設(shè)，理論教學(xué)和實踐教學(xué)并重，建立切實有效的激勵和評價機制，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。

EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計自動化）技術(shù)是現(xiàn)代集成電路及電子整機系統(tǒng)設(shè)計中科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前集成電路技術(shù)已進入超深亞微米工藝和片上系統(tǒng)（SoC）階段，集成化、微型化和系統(tǒng)化的趨勢使得集成電路設(shè)計及以集成電路為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計成為一個龐大的系統(tǒng)工程，離開EDA技術(shù)集成電路及電子系統(tǒng)設(shè)計將寸步難行。

EDA技術(shù)教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)電子設(shè)計人才，尤其是IC設(shè)計人才的重要途徑。EDA技術(shù)的迅速發(fā)展，使我國高校電子技術(shù)的教學(xué)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，它對教學(xué)思路、內(nèi)容、方法和實驗手段等都提出了新的要求。近幾年，許多高校正在探索新的面向21世紀(jì)的教學(xué)方法，引進電子技術(shù)的新發(fā)展成果，開設(shè)EDA課程，改進EDA實驗手段，少數(shù)重點高校還獲得了教育部試點投資，建立起了EDA實驗室和重點教學(xué)基地。概括起來，國內(nèi)高等院校開展的EDA教學(xué)內(nèi)容主要是在電子、通信類等課程中借助一些EDA工具軟件進行演示或要求學(xué)生利用工具軟件達到設(shè)計或分析等要求。例如，在電路分析、數(shù)字電路和模擬電路等課程中使用EWB電路輔助設(shè)計和分析軟件、Matlab專用分析軟件和Pspice通用電路分析設(shè)計軟件等進行電路的交直流分析、頻率響應(yīng)分析、容差分析及電路與電子線路分析設(shè)計;在通信電路、通信原理等專業(yè)課程，使用SystemView軟件進行通信系統(tǒng)動態(tài)仿真分析。

1.改革課程體系

在課程體系的改革中，我們以適應(yīng)社會需求為出發(fā)點，修訂課程教學(xué)大綱，規(guī)劃和確立該課程的教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)，以培養(yǎng)具有實踐能力的創(chuàng)新型人才為宗旨，課程體系具有合理的知識結(jié)構(gòu)。通過對學(xué)生就業(yè)單位和畢業(yè)生的調(diào)研，分析企業(yè)反饋的信息，可知企業(yè)期望學(xué)生提高實際動手能力和產(chǎn)品開發(fā)能力等，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，增加實踐課程比例，并注重課程內(nèi)涵建設(shè)，做到與時俱進，提高學(xué)生的知識綜合應(yīng)用能力和實踐動手能力，同時提高學(xué)生的工藝設(shè)計能力、學(xué)習(xí)的積極性和主動性，強化生產(chǎn)質(zhì)量控制和新產(chǎn)品開發(fā)的創(chuàng)新能力[1]。

在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們修訂了教學(xué)計劃，確立了“在夯實EDA課程的理論基礎(chǔ)上，注重實際動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”的教學(xué)思路和方法。在硬件上，不僅搭建了較高水平的實踐教學(xué)平臺：EDA原理的實驗平臺，主要完成驗證性實驗和綜合性實驗（EDA原理及應(yīng)用實驗室），還建立了應(yīng)用創(chuàng)新實踐平臺：完成設(shè)計性和開發(fā)性實驗（電子信息綜合實驗和綜合開放實驗室）。

在軟件上，制定了與實踐教學(xué)體系相適應(yīng)的實驗教學(xué)大綱，編寫了實驗教材，開發(fā)了網(wǎng)上實驗教學(xué)系統(tǒng)。

為強化實驗效果，除傳統(tǒng)的實驗形式外，還要增加電路仿真實驗。利用計算機對EDA原理及應(yīng)用中的接口過程進行模擬，這樣既直觀，又能在計算機上實現(xiàn)、顯示許多實際中不允許或無法實現(xiàn)的特殊情況，開拓了一條強化教學(xué)效果的新路子。

為提高學(xué)生對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實驗?zāi)芰?，保證預(yù)期效果，將EDA原理及應(yīng)用實驗教學(xué)部分分為上機模擬實踐、下載實踐、課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計，各類競賽的開展也為學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)提供了一個好的平臺;通過制度和措施保證實驗室全天對學(xué)生開放;開發(fā)網(wǎng)上實驗教學(xué)管理系統(tǒng)。

2.改進教學(xué)方法與手段

（1）多樣化教學(xué)方法及其實施目的、過程、效果及學(xué)生規(guī)模

EDA技術(shù)發(fā)展快，涉及面廣、實踐性強，對教師和學(xué)生的要求較高。掌握EDA技術(shù)，提高解決實際工程問題的能力需要一個不斷積累、不斷探索的過程。在EDA技術(shù)教學(xué)方法上，我們進行了革新，改變了過去以教師為中心、以課堂講授為主、以傳授知識為基本目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式，而采用教師講授與學(xué)生實踐相結(jié)合，理論知識與現(xiàn)實工程問題相結(jié)合的靈活的教學(xué)方式，留給學(xué)生充分的思考和實踐時間，鼓勵學(xué)生勤于思考，善于把握問題實質(zhì)，不斷提高解決實際問題的能力。

講課時突出重點、難點，注重知識點重組。既注重理論基礎(chǔ)，又強調(diào)實踐實用，既保持學(xué)術(shù)前沿性，又兼顧趣味性，師生互動。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生運用知識、解決實際問題的能力，課程中引入大量EDA實際例題，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用多樣化的教學(xué)方法，學(xué)生規(guī)模為300人/學(xué)期，多元化教學(xué)方法包括：

①交互討論式教學(xué)法：為調(diào)動學(xué)生獨立思考的積極性，理論課教學(xué)中教師或?qū)W生提出問題，師生之間、學(xué)生之間互動討論，調(diào)動學(xué)生的積極參與性;在設(shè)計與綜合實驗中，教師引導(dǎo)學(xué)生討論方案、方法等。

②目標(biāo)驅(qū)動教學(xué)法：教師給出課外作業(yè)、實驗項目及目標(biāo)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)目標(biāo)完成實驗的各個環(huán)節(jié)，如資料查找、實驗方案設(shè)計、儀器調(diào)試、實驗結(jié)果測量與處理等。這種方法使學(xué)生任務(wù)目標(biāo)明確，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，有利于培養(yǎng)其獨立工作能力。

③研究式教學(xué)法：采用研究的觀點、研究的思路、研究的方法講授課程內(nèi)容，設(shè)置研究性的作業(yè)和實驗項目。

④現(xiàn)場不講授只指導(dǎo)的方法：對于學(xué)生能夠獨立完成的實驗項目，指導(dǎo)教師不統(tǒng)一講授，只對學(xué)生提出的問題進行答疑指導(dǎo)。這種方法有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生獨立思考，自主學(xué)習(xí)。

⑤開放式自主實踐教學(xué)法：開放實驗室，學(xué)生自主實驗，達到自主學(xué)習(xí)的目的。

⑥課外科技活動指導(dǎo)方法：分小組進行實踐活動，開展合作、研究性學(xué)習(xí)。

⑦學(xué)生參與教師科研項目方法：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可參與教師的科研，教師指導(dǎo)其學(xué)習(xí)與研究。

⑧網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)方法：學(xué)生可通過網(wǎng)站的方式訪問本課程的情況，通過鏈接EDA原理及應(yīng)用課程，可以看到EDA課程組在該網(wǎng)站上所存放的各種資料，包含課程大綱、上課課件、網(wǎng)絡(luò)視頻、習(xí)題分析、難點分析等。

多樣化實驗教學(xué)方法主要體現(xiàn)為不同內(nèi)容、不同對象、不同背景、不同項目情況下多種形式和多種方法的結(jié)合，其主要目的是以學(xué)生為中心，因材施教，因內(nèi)容施教，充分調(diào)動學(xué)生的實踐創(chuàng)新積極性，達到提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。例如，在基礎(chǔ)實驗階段，主要采取現(xiàn)場授課與指導(dǎo)方法;在學(xué)生掌握了基本技術(shù)與方法之后，在設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗中采用只指導(dǎo)不講授或開放式自主實踐方法;在理論課和綜合實驗中采用互動討論的方法;安排課外作業(yè)或科技活動，則采用課外指導(dǎo)方法;目標(biāo)驅(qū)動法則可應(yīng)用于各環(huán)節(jié)之中。各種方法綜合運用的目的是，培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識的能力，讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性。多元化教學(xué)方法尊重學(xué)生的個性和創(chuàng)造性，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達到了良好的效果。

（2）教學(xué)手段——多媒體優(yōu)化教學(xué)

教師和學(xué)生可利用網(wǎng)站上已有的EDA教學(xué)大綱、EDA課程課件、教師講課錄像等各種學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可進行遠程學(xué)習(xí)與接受輔導(dǎo);建有多媒體教室，實驗室配備投影、實時攝像投影等多媒體教學(xué)設(shè)備，理論和實驗教學(xué)均采用多媒體輔助教學(xué)，全面實現(xiàn)CAI課件與網(wǎng)絡(luò)課件的結(jié)合，計算機仿真實驗與實際實驗的結(jié)合，課堂教學(xué)與遠程網(wǎng)上輔助教學(xué)的結(jié)合，現(xiàn)場實時攝像投影與教師演示的結(jié)合。

根據(jù)教學(xué)的不同階段、不同內(nèi)容和課內(nèi)外情況，采用了上述多媒體優(yōu)化實驗教學(xué)。例如，課前學(xué)生進行網(wǎng)上預(yù)習(xí)，課外可通過網(wǎng)絡(luò)進行同學(xué)間、師生間的交流與輔導(dǎo);實驗課上講授基本內(nèi)容時采用CAI課件，演示儀器使用時采用實時攝像投影，學(xué)生在實驗階段采用計算機和網(wǎng)絡(luò)輔助，遇到困難，除向教師詢問外，還可自主到網(wǎng)上資源庫查詢。多種媒體優(yōu)化使用，達到最佳效果。

3.加強實踐（驗）課教學(xué)

為了使EDA原理及應(yīng)用的實踐教學(xué)體系能適應(yīng)新的要求，從有利于培養(yǎng)學(xué)生自覺應(yīng)用理論知識指導(dǎo)實踐，強化基本技能訓(xùn)練，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才打下良好的基礎(chǔ)角度考慮，課程組經(jīng)過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系研究和實踐，結(jié)合理論課模塊化教學(xué)模式及專業(yè)素質(zhì)教育要求，執(zhí)行以下實驗課程的改革方案，將整個實驗分為課內(nèi)實驗和課程設(shè)計“兩個階段”。

第一階段：課內(nèi)實驗

在整個課程的教授過程中，結(jié)合授課內(nèi)容的具體安排和需要，單獨設(shè)置了對應(yīng)的實驗課程。EDA原理及應(yīng)用上機10學(xué)時，實驗10學(xué)時，與理論教學(xué)同步進行，包括驗證性實驗與綜合設(shè)計型實驗。在實驗中要求學(xué)生獨立完成所有實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能;加深對EDA原理理論的理解;學(xué)會使用實驗儀器;掌握常用EDA程序的設(shè)計和分析。

第二階段：課程設(shè)計

為了培養(yǎng)學(xué)生熟練使用現(xiàn)代化設(shè)計工具的能力，增強學(xué)生的工程實踐能力，把培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力放在核心位置，EDA原理及應(yīng)用課程在課內(nèi)實驗之外，增設(shè)課程設(shè)計環(huán)節(jié)。

課程由教師輔導(dǎo)、學(xué)生課外自學(xué)、設(shè)計制作、論文寫作，答辯等環(huán)節(jié)組成。通過程序設(shè)計、程序仿真及程序下載的設(shè)計過程，使學(xué)生能夠充分理解理論教學(xué)的內(nèi)容，并通過實踐教學(xué)熟悉電子線路設(shè)計和開發(fā)的相關(guān)工具，為學(xué)生今后的科研工作打下堅實的理論及實踐基礎(chǔ)。

根據(jù)“EDA原理及應(yīng)用”課程建設(shè)的需要，設(shè)計出一套可以用于課程開發(fā)使用的實驗板，并便于學(xué)生進行二次開發(fā)，可以強化授課效果，同時提高學(xué)生的實踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和分析問題的能力，進行創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神，并給學(xué)生提供進行創(chuàng)造的環(huán)境[2]。實驗儀器如下圖所示：

結(jié)語

通過實施“EDA原理及應(yīng)用”課程改革，使該課程在我院專業(yè)建設(shè)中發(fā)揮了作用。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生運用知識、解決實際問題的能力，課程中引入大量EDA實際例題，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。近年來，學(xué)生在全國電子設(shè)計大賽、全國“達盛杯”創(chuàng)新電子設(shè)計競賽中取得了國家級和市級的優(yōu)異成績。

參考文獻：

[1]卞國華.當(dāng)代教育教學(xué)研究與實踐[M].長春：吉林文史出版社，2006：38-42.

[2]王仲民.高校培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的途徑[J].理工高教研究，2008，（2）：121-122.