萬軍?屈霞?韓學(xué)超

摘要：“EDA技術(shù)”是普通高校電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)課。結(jié)合課程的特點和獨立學(xué)院學(xué)生的實際，闡述了多種教學(xué)方法在課程中的綜合應(yīng)用策略：理論講授時采用案例式教學(xué)、實踐環(huán)節(jié)采用項目式教學(xué)和案例式教學(xué)與項目式教學(xué)過程中嵌入啟發(fā)式教學(xué)。通過近幾年的實踐表明，多種教學(xué)方法在課程教學(xué)中的合理應(yīng)用，提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，適合于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的“EDA技術(shù)”課程的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；案例式教學(xué)；項目式教學(xué)；啟發(fā)式教學(xué)

作者簡介：萬軍（1978-），男，江西南昌人，常州大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，常州大學(xué)懷德學(xué)院，講師；屈霞（1968-），女，甘肅張掖人，常州大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，副教授。（江蘇 常州 213164）

基金項目：本文系2013年常州大學(xué)懷德學(xué)院教育教學(xué)研究課題（課題編號：2013HDJY10）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0109-02

隨著電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大地促進(jìn)了電子系統(tǒng)、集成電路設(shè)計水平的提高，有力地推動了集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的形成與發(fā)展，引起了政府、產(chǎn)業(yè)界和教育界的高度重視。從20世紀(jì)90年代初開始，國內(nèi)外許多高校都開展了EDA技術(shù)的研究與教學(xué)，讓電子類以及工科類的學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握EDA技術(shù)及其工具，有利于增加新技術(shù)的競爭力。

“EDA技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容非常豐富，包括大規(guī)?？删幊唐骷A(chǔ)知識、硬件描述語言（HDL）程序設(shè)計、EDA軟件工具等知識模塊，既涵蓋硬件，又強(qiáng)調(diào)軟件。本課程不僅需要學(xué)生扎實掌握理論基礎(chǔ)（數(shù)字電路基礎(chǔ)和PLD原理），還要在此基礎(chǔ)上具有實際開發(fā)應(yīng)用能力（集成開發(fā)環(huán)境的使用和HDL源程序的編寫）。[1]獨立學(xué)院的目標(biāo)主要是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，但獨立學(xué)院的學(xué)生基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)習(xí)主觀性不強(qiáng)。傳統(tǒng)的以課本內(nèi)容為主進(jìn)行講解的課堂灌輸式的教學(xué)方法，不能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果欠佳。

本文針對獨立學(xué)院學(xué)生的特點，以提高教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生EDA實際應(yīng)用能力為目標(biāo)，探討了案例式、項目式和啟發(fā)式等多種教學(xué)方法在“EDA技術(shù)”課程中的綜合應(yīng)用問題。

一、案例式教學(xué)實踐

案例式教學(xué)是20世紀(jì)20年代美國哈佛商學(xué)院所倡導(dǎo)的一種教學(xué)法，其通過選取合適、經(jīng)典的應(yīng)用案例作為教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在應(yīng)用案例中學(xué)習(xí)各種知識以及分析問題和解決問題的方法。通過案例式教學(xué)最終不僅僅給學(xué)生傳授了相關(guān)的專業(yè)知識，同時也培養(yǎng)了學(xué)生對一些工程化問題的思路和想法。[2]

“EDA技術(shù)”課程的內(nèi)容非常廣泛，如果簡單按教材章節(jié)組織教學(xué)，難以保證教師在有限的課時內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生學(xué)習(xí)效果也不夠理想。采取以應(yīng)用為導(dǎo)向，案例項目教學(xué)，降低教學(xué)內(nèi)容的抽象性，突出知識的實用性。案例式教學(xué)貫穿于理論講授的整個過程中。

案例式教學(xué)效果如何關(guān)鍵在于案例的選擇。所選取的教學(xué)案例既要根據(jù)教學(xué)要求覆蓋課程知識點，還應(yīng)考慮學(xué)生的知識基礎(chǔ)，具有較好的可操作性，即在有限的教學(xué)時間內(nèi)被學(xué)生所接受。例如，硬件描述語言VHDL是課程的主要內(nèi)容，傳統(tǒng)的講授大多數(shù)按照教材組織順序，先語法格式再簡單實例的方法，逐條孤立地講解每種VHDL語句都會顯得比較枯燥。案例的實施使得VHDL語句語法內(nèi)容得以具體化和綜合化，再結(jié)合波形圖等直觀的運行結(jié)果，將使學(xué)生能有效地掌握VHDL語言的核心內(nèi)容，并能實際應(yīng)用。

二、項目式教學(xué)實踐

項目式教學(xué)通過組織學(xué)生參加特定項目的設(shè)計與開發(fā)，樹立工程觀，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力。項目式教學(xué)一般安排在實踐環(huán)節(jié)，且由于課程學(xué)時的限制，需要學(xué)生在課后完成。

1.項目的選題

項目的選題是項目式教學(xué)重要的內(nèi)容，選題的好壞直接影響到教學(xué)的效果。項目要包含盡可能多的課程知識點，難易程度要根據(jù)學(xué)生的實際水平來確定，且盡可能地結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實際。各類競賽項目、創(chuàng)新項目和教師的科研課題都是項目較好的來源。例如在筆者的科研課題“新型匝間耐壓測試儀設(shè)計”中，包含了基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集的相關(guān)內(nèi)容，對此內(nèi)容進(jìn)行提煉，形成了一個包括AD轉(zhuǎn)換模塊、SRAM讀寫模塊等內(nèi)容在內(nèi)的教學(xué)項目。

2.項目的實施和考核

確定好合適的項目之后，需要有效地組織學(xué)生來具體實施。項目的下達(dá)時間可根據(jù)教學(xué)計劃來確定，下達(dá)過早會由于學(xué)生缺乏基礎(chǔ)知識而難以展開工作，過晚則學(xué)生完成的時間比較緊張，一般可安排在課程學(xué)習(xí)進(jìn)行到1/2時。項目下達(dá)的同時，教師要制訂詳細(xì)的任務(wù)要求，講解項目實施的總體方案，并給出參考的設(shè)計步驟以及相關(guān)資料，以確保學(xué)生對項目有清晰的認(rèn)識，并能夠盡快開展工作。

課程結(jié)束前，使用少量的學(xué)時對實施的每個項目完成情況進(jìn)行集中的驗收。在驗收過程中，教師既要根據(jù)項目的任務(wù)要求和完成程度對比進(jìn)行考核，相應(yīng)的考核分?jǐn)?shù)列入課程總成績內(nèi)，[3]更重要的還在于指出學(xué)生項目完成中存在的問題和可深化的內(nèi)容。

以“微波爐控制系統(tǒng)”為例，項目具體實施過程包括：

（1）制訂項目要求。基于可編程邏輯器件EPF10K10LC84，使用VHDL語言，設(shè)計一個微波爐的控制電路，實現(xiàn)微波爐的測試、烹調(diào)時間設(shè)置和顯示、烹調(diào)計時、烹調(diào)模式設(shè)定、烹調(diào)結(jié)束提示和系統(tǒng)測試等功能。

（2）講解總體方案。根據(jù)該項目的功能設(shè)計要求，系統(tǒng)總體包含三個模塊：狀態(tài)控制模塊、數(shù)據(jù)裝入模塊和計時器電路；狀態(tài)控制模塊負(fù)責(zé)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)裝入模塊根據(jù)控制信號選擇定時時間、測試數(shù)據(jù)和完成信號的裝入。[4]計時器模塊負(fù)責(zé)烹調(diào)過程中時間計時和數(shù)據(jù)的數(shù)碼顯示，且向狀態(tài)控制模塊提供烹調(diào)狀態(tài)信號。

（3）項目驗收和考核。在學(xué)期末，集中組織學(xué)生進(jìn)行項目答辯。每組學(xué)生在完成項目后，還需提交項目報告，內(nèi)容包括：電路設(shè)計原理圖、軟件設(shè)計流程圖、系統(tǒng)運行結(jié)果分析及程序代碼。根據(jù)學(xué)生選擇項目的難易程度、完成項目的正確性、創(chuàng)新性以及項目報告質(zhì)量等，對學(xué)生的成績給出綜合評定。

（4）項目深化。學(xué)生在完成本項目要求的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行以下拓展和改進(jìn)：增加存儲功能，對設(shè)定的烹調(diào)模式進(jìn)行保存；數(shù)據(jù)顯示可使用液晶代替數(shù)碼管。

三、啟發(fā)式教學(xué)實踐

啟發(fā)式教學(xué)指教師在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)，采用多種方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和獨立思考問題的能力，并促使學(xué)生能夠?qū)⒅R的應(yīng)用“舉一反三”。

啟發(fā)式教學(xué)法不像傳統(tǒng)的教學(xué)法那樣灌輸式教學(xué)，它采用設(shè)疑來啟迪學(xué)生的思維。[5]教學(xué)過程中，如何設(shè)計啟發(fā)性問題，何時提問沒有固定的模式，一般需緊扣教學(xué)的重點和難點內(nèi)容，且啟發(fā)性的內(nèi)容與講授的內(nèi)容需較好地銜接。啟發(fā)式教學(xué)往往配合案例式教學(xué)、項目式教學(xué)使用，從而更好地發(fā)揮各自的特點，使教學(xué)收到最佳效果。

例如：在講授VHDL順序語句內(nèi)容時，首先對賦值語句、IF語句和case語句等的功能及語法進(jìn)行簡單講述，然后引出了多路選擇器的案例，并講解了使用IF語句實現(xiàn)的二選一多路選擇器的方法。隨之針對本案例，筆者提出了如下問題：

問題一：四選一多路選擇器與二選一多路選擇器有哪些區(qū)別？如何使用IF語句實現(xiàn)四選一多路選擇器？此問題學(xué)生稍加思考后，在二選一多路選擇器實現(xiàn)代碼的基礎(chǔ)上使用IF…THEN…ELSEIF…ELSE語句來描述即可給出正確的解答。

問題二：如何用其他轉(zhuǎn)向控制語句來實現(xiàn)四選一多路選擇器？該問題引導(dǎo)學(xué)生使用case語句來設(shè)計，并幫助學(xué)生分析IF語句和case語句的區(qū)別。

問題三：如何實現(xiàn)雙四選一的數(shù)據(jù)選擇器以及八選一多路選擇器？學(xué)生們在熟練解答問題一、二后，很容易舉一反三設(shè)計出正確的代碼。

四、結(jié)束語

近幾年，多種教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)模式在常州大學(xué)懷德學(xué)院信息與電子工程系電類專業(yè)“EDA技術(shù)”課程中進(jìn)行了實踐，每年有近120名學(xué)生選修該課程。學(xué)生普遍反映多種教學(xué)方法的綜合應(yīng)用促使“EDA技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)從枯燥變?yōu)樯鷦?，從被動變?yōu)橹鲃樱瑢DA技術(shù)的掌握和應(yīng)用程度有較大的提高，且對后續(xù)設(shè)計開發(fā)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有很大的促進(jìn)作用。部分學(xué)生課程結(jié)束后，還能主動聯(lián)系教師參與相關(guān)科研項目，在參加電子競賽和畢業(yè)設(shè)計時，許多學(xué)生愿意選擇EDA技術(shù)相關(guān)的課題。多種教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)模式對于獨立學(xué)院開設(shè)的其他具有知識點多、實踐性強(qiáng)特點的課程都有重要的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯靜，李斐.EDA技術(shù)課程教學(xué)方法改革的初步探索[J].信息通信，2012，（4）：121-122.

[2]謝翠蘭.案例式教學(xué)在高職嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的應(yīng)用[J].廣西教育，2012，（10）：45-46，141.

[3]李妍.項目化教學(xué)在嵌入式系統(tǒng)實踐課程中的探索[J].實驗室科學(xué)，2012，15（5）：27-29.

[4]高有堂.EDA技術(shù)與創(chuàng)新實踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[5]馬健.啟發(fā)式教學(xué)法在課堂教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電子教育，

2008，（3）：68-71.

（責(zé)任編輯：王意琴）