多种教学方法在独立学院“EDA技术”课程中的应用

万军?屈霞?韩学超

摘要：“EDA技术”是普通高校电子信息类专业的一门重要专业课。结合课程的特点和独立学院学生的实际，阐述了多种教学方法在课程中的综合应用策略：理论讲授时采用案例式教学、实践环节采用项目式教学和案例式教学与项目式教学过程中嵌入启发式教学。通过近几年的实践表明，多种教学方法在课程教学中的合理应用，提高了教学效果，培养了学生的综合能力，适合于应用型人才培养目标下的“EDA技术”课程的教学。

关键词：EDA技术；案例式教学；项目式教学；启发式教学

作者简介：万军（1978-），男，江西南昌人，常州大学城市轨道交通学院，常州大学怀德学院，讲师；屈霞（1968-），女，甘肃张掖人，常州大学城市轨道交通学院，副教授。（江苏 常州 213164）

基金项目：本文系2013年常州大学怀德学院教育教学研究课题（课题编号：2013HDJY10）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0109-02

随着电子设计自动化（EDA）技术的不断进步，极大地促进了电子系统、集成电路设计水平的提高，有力地推动了集成电路产业链的形成与发展，引起了政府、产业界和教育界的高度重视。从20世纪90年代初开始，国内外许多高校都开展了EDA技术的研究与教学，让电子类以及工科类的学生学习和掌握EDA技术及其工具，有利于增加新技术的竞争力。

“EDA技术”课程的教学内容非常丰富，包括大规模可编程器件基础知识、硬件描述语言（HDL）程序设计、EDA软件工具等知识模块，既涵盖硬件，又强调软件。本课程不仅需要学生扎实掌握理论基础（数字电路基础和PLD原理），还要在此基础上具有实际开发应用能力（集成开发环境的使用和HDL源程序的编写）。[1]独立学院的目标主要是培养应用型人才，但独立学院的学生基础比较薄弱，学习主观性不强。传统的以课本内容为主进行讲解的课堂灌输式的教学方法，不能有效提高学生的学习兴趣，教学效果欠佳。

本文针对独立学院学生的特点，以提高教学效果和培养学生EDA实际应用能力为目标，探讨了案例式、项目式和启发式等多种教学方法在“EDA技术”课程中的综合应用问题。

一、案例式教学实践

案例式教学是20世纪20年代美国哈佛商学院所倡导的一种教学法，其通过选取合适、经典的应用案例作为教学内容，让学生在应用案例中学习各种知识以及分析问题和解决问题的方法。通过案例式教学最终不仅仅给学生传授了相关的专业知识，同时也培养了学生对一些工程化问题的思路和想法。[2]

“EDA技术”课程的内容非常广泛，如果简单按教材章节组织教学，难以保证教师在有限的课时内完成教学任务，学生学习效果也不够理想。采取以应用为导向，案例项目教学，降低教学内容的抽象性，突出知识的实用性。案例式教学贯穿于理论讲授的整个过程中。

案例式教学效果如何关键在于案例的选择。所选取的教学案例既要根据教学要求覆盖课程知识点，还应考虑学生的知识基础，具有较好的可操作性，即在有限的教学时间内被学生所接受。例如，硬件描述语言VHDL是课程的主要内容，传统的讲授大多数按照教材组织顺序，先语法格式再简单实例的方法，逐条孤立地讲解每种VHDL语句都会显得比较枯燥。案例的实施使得VHDL语句语法内容得以具体化和综合化，再结合波形图等直观的运行结果，将使学生能有效地掌握VHDL语言的核心内容，并能实际应用。

二、项目式教学实践

项目式教学通过组织学生参加特定项目的设计与开发，树立工程观，培养学生的学习主动性，提高学生应用理论知识解决实际问题的能力。项目式教学一般安排在实践环节，且由于课程学时的限制，需要学生在课后完成。

1.项目的选题

项目的选题是项目式教学重要的内容，选题的好坏直接影响到教学的效果。项目要包含尽可能多的课程知识点，难易程度要根据学生的实际水平来确定，且尽可能地结合工业生产实际。各类竞赛项目、创新项目和教师的科研課题都是项目较好的来源。例如在笔者的科研课题“新型匝间耐压测试仪设计”中，包含了基于FPGA的高速数据采集的相关内容，对此内容进行提炼，形成了一个包括AD转换模块、SRAM读写模块等内容在内的教学项目。

2.项目的实施和考核

确定好合适的项目之后，需要有效地组织学生来具体实施。项目的下达时间可根据教学计划来确定，下达过早会由于学生缺乏基础知识而难以展开工作，过晚则学生完成的时间比较紧张，一般可安排在课程学习进行到1/2时。项目下达的同时，教师要制订详细的任务要求，讲解项目实施的总体方案，并给出参考的设计步骤以及相关资料，以确保学生对项目有清晰的认识，并能够尽快开展工作。

课程结束前，使用少量的学时对实施的每个项目完成情况进行集中的验收。在验收过程中，教师既要根据项目的任务要求和完成程度对比进行考核，相应的考核分数列入课程总成绩内，[3]更重要的还在于指出学生项目完成中存在的问题和可深化的内容。

以“微波炉控制系统”为例，项目具体实施过程包括：

（1）制订项目要求。基于可编程逻辑器件EPF10K10LC84，使用VHDL语言，设计一个微波炉的控制电路，实现微波炉的测试、烹调时间设置和显示、烹调计时、烹调模式设定、烹调结束提示和系统测试等功能。

（2）讲解总体方案。根据该项目的功能设计要求，系统总体包含三个模块：状态控制模块、数据装入模块和计时器电路；状态控制模块负责工作状态转换；数据装入模块根据控制信号选择定时时间、测试数据和完成信号的装入。[4]计时器模块负责烹调过程中时间计时和数据的数码显示，且向状态控制模块提供烹调状态信号。

（3）项目验收和考核。在学期末，集中组织学生进行项目答辩。每组学生在完成项目后，还需提交项目报告，内容包括：电路设计原理图、软件设计流程图、系统运行结果分析及程序代码。根据学生选择项目的难易程度、完成项目的正确性、创新性以及项目报告质量等，对学生的成绩给出综合评定。

（4）项目深化。学生在完成本项目要求的基础上，可进行以下拓展和改进：增加存储功能，对设定的烹调模式进行保存；数据显示可使用液晶代替数码管。

三、启发式教学实践

启发式教学指教师在教学过程中根据教学任务，采用多种方式，激发学生学习主动性和独立思考问题的能力，并促使学生能够将知识的应用“举一反三”。

启发式教学法不像传统的教学法那样灌输式教学，它采用设疑来启迪学生的思维。[5]教学过程中，如何设计启发性问题，何时提问没有固定的模式，一般需紧扣教学的重点和难点内容，且启发性的内容与讲授的内容需较好地衔接。启发式教学往往配合案例式教学、项目式教学使用，从而更好地发挥各自的特点，使教学收到最佳效果。

例如：在讲授VHDL顺序语句内容时，首先对赋值语句、IF语句和case语句等的功能及语法进行简单讲述，然后引出了多路选择器的案例，并讲解了使用IF语句实现的二選一多路选择器的方法。随之针对本案例，笔者提出了如下问题：

问题一：四选一多路选择器与二选一多路选择器有哪些区别？如何使用IF语句实现四选一多路选择器？此问题学生稍加思考后，在二选一多路选择器实现代码的基础上使用IF…THEN…ELSEIF…ELSE语句来描述即可给出正确的解答。

问题二：如何用其他转向控制语句来实现四选一多路选择器？该问题引导学生使用case语句来设计，并帮助学生分析IF语句和case语句的区别。

问题三：如何实现双四选一的数据选择器以及八选一多路选择器？学生们在熟练解答问题一、二后，很容易举一反三设计出正确的代码。

四、结束语

近几年，多种教学方法相结合的教学模式在常州大学怀德学院信息与电子工程系电类专业“EDA技术”课程中进行了实践，每年有近120名学生选修该课程。学生普遍反映多种教学方法的综合应用促使“EDA技术”课程的学习从枯燥变为生动，从被动变为主动，对EDA技术的掌握和应用程度有较大的提高，且对后续设计开发能力和创新能力的培养有很大的促进作用。部分学生课程结束后，还能主动联系教师参与相关科研项目，在参加电子竞赛和毕业设计时，许多学生愿意选择EDA技术相关的课题。多种教学方法相结合的教学模式对于独立学院开设的其他具有知识点多、实践性强特点的课程都有重要的应用价值。

参考文献：

[1]侯静，李斐.EDA技术课程教学方法改革的初步探索[J].信息通信，2012，（4）：121-122.

[2]谢翠兰.案例式教学在高职嵌入式系统教学的应用[J].广西教育，2012，（10）：45-46，141.

[3]李妍.项目化教学在嵌入式系统实践课程中的探索[J].实验室科学，2012，15（5）：27-29.

[4]高有堂.EDA技术与创新实践[M].北京：机械工业出版社，2012.

[5]马健.启发式教学法在课堂教学中的应用[J].中国电子教育，

2008，（3）：68-71.

（责任编辑：王意琴）