《EDA技术》课程信息化建设与探索

郭 旻

（武汉纺织大学电子与电气工程学院，湖北 武汉430074）

1 开展数字化课程建设，打造立体教学模式

在信息化时代的今天，高等教育需要借助数字化技术打造立体的教学平台。为满足学生信息化学习的需求，解决我校教师远离新校区情况下教师与学生互动机会减少，我校利用信息技术平台构建了网络教学平台，拓展了教学空间，提供了开发数字化课程资源的广阔舞台。数字化课程平台的建设可以帮助教师梳理、整合已有的课程资源，将现有的教学资源转化为视频课程、习题库、试题库、实验资源、学生作品展示等数字化资源并上网。我们坚持资源建设和资源应用并重，加大师生网上互动，做到资源共建与共享，充分发挥学生的主观能动性和创造性，让学生的学习成果也成为数字化课程的重要的组成部分。

学校数字化课程资源开发和建设的主要内容见下表。在教学设计环节，要求进行启发式教学、分组教学、项目教学，培养学生的自主学习能力、团队合作能力、工程能力和创新能力。要求资源类型尽量丰富，借助多媒体技术、网络技术和现代电子技术，提升课程资源水平，更好的为学生服务。按课程章节、资源类型、教学主题等方式组织课程资源。做到全程课程资源一次性开放，并逐步完善。

表1 数字化课程资源建设维度与具体内容

2 《EDA技术》数字化课程的构建

EDA(Electronic Design Automation)技术是以CPLD、FPGA可编程逻辑器件为载体，以硬件描述语言为主要表达方式，以计算机和专用开发软件为设计工具，将电子系统的软件仿真与硬件设计电路相结合的一门多学科融合的新技术,是计算机技术和微电子技术快速发展的产物，已成为电子系统设计的主流方式。《EDA技术》课程是电子信息类专业核心课程,具有知识更新速度快、应用面广和工程实践性强等特点。

鉴于《EDA技术》的课程特点，传统的课堂讲授+实验室实验的教学方式已经不能满足学生的需求以及社会对具有工程实践能力的高素质创新型人才的需要。具有开放性、交互性、自主性、协作性、共享性等特点的数字化课程，不仅可以弥补现在课堂讲授学时不够的缺点，还可以解决传统实践教学对仪器设备和元器件的依赖程度很高,实践教学成本高、效率低的问题，充分调动了学生学习的主动性、积极性和创造性。

2.1 课程建设目标

《EDA技术》课程在电子信息专业培养目标中起着具有承上启下的桥梁作用，通过本课程的学习可以激发学生学习先进的电子电路设计技术的兴趣，培养学生主动探索、努力进取、团结协作的精神。让学生能够掌握常用的QuartusII和ISP等EDA开发软件,及时将学科的最新成果引入教学中,将HDL硬件描述语言编程方法和FPGA/CPLD的开发技术及符合工程规范的系统设计技术有机地融合在一起，强调理论和实际的联系，培养学生的创新能力和工程实践能力。

2.2 课程教学思路

遵循学生的认知规律，采用递进结构进行教学内容设计，理论教学和实践教学均强调学生自主学习能力的培养。课程以实际工程项目为载体、建立任务驱动教学模式，理论教学和工程实践紧密结合，通过教学情景、项目任务驱动，自主开发课题激发学生学习兴趣，引导学生掌握现代电子系统的设计理念与方法。

2.3 教学内容设计

我校《EDA技术》课程总学时设置为48学时，包含理论教学32学时，实践教学16学时，课程改革后理论教学、实践教学均为24学时。理论教学主要介绍PLD器件的结构，QuartusII开发平台的使用、HDL语言以及现代电子系统的设计方法；实践教学以实际项目为依托 ，通过项目任务驱动培养学生的动手能力。将整个教学内容通过几个大项目串联起来，并细分成一个个任务模块，形成递进结构，让学生逐步掌握电子系统的设计方法。

2.4 实验室建设

我院拥有湖北省电工电子示范中心，与美国Altera公司成立了SOPC/EDA联合实验室，为学生提供一个良好的实验基地和创新环境。目前实验室共配备了最新的PC机80台、专用服务器1台、网络交换机1部、教师控制台2台，康芯公司实验箱KX-EDA40台及DE2开发板40套，完全能满足两个自然班级一次上机的需求。所有PC机通过一台服务器管理构成一个 100M的实验室局域网，并通过校园网与INTERNET连接。根据当前IC技术的发展，目前实验室已经配备了 最 新 版 本 的 Protel、Pspice、Multisim、Quartus II、Matlab、Proteus 等EDA软件。让学生学习在FPGA开发板完成从HDL语言输入到时序仿真、适配芯片、编程下载、测试硬件的现代EDA电子工业设计流程。已经成立开放式实验室，为学生提供课外实验的场所和条件。

2.5 数字化网络平台建设

《EDA技术》数字化网络平台分为：（1）课程概况：包含课程简介、课程目标、课程目标、教学思路等；（2）课程教学：包含课程大纲、教学计划、教学方法、考核方法等；（3）实践教学：EDA实验室介绍、实践环节设计、网络虚拟实验交互平台等；（4）教学成果：包括教学论文，学生获奖、学生创新电子产品展示等；（5）教学队伍：包括课程负责人，师资队伍等；（6）教学评价：包括专家评价、学生反馈等；（7）数字化教学资源：包括教学课件、试题库、习题库、教学录像等；（8）开放性教学平台：包括在线考试系统、EDA实验开放性选课系统、远程教学系统、即使学习交流系统等。

《EDA技术》数字化网络平台的创新之处有：（1）由于《EDA技术》课程需要大量课时的实验和实践来配合课程的教学,才能收到好的教学效果。传统实践教学模式对仪器设备和元器件的依赖程度很高,实践教学成本高、效率低。我们搭建基于EDA技术的网络虚拟实验交互平台，建立以学生自主学习为中心，基于网络的开放型教学方式，应用到学生的课程学习，课程实验、课程设计、毕业设计等环节中去。这个实验交互平台采用EDA技术、多媒体技术、数据库和网络技术，学生可以通过校园网以登陆方式进入到虚拟实验交互平 台服务器上调用EDA工具完成相应课程实验。在上实验课前,学生可以先根据要求做仿真实验，反复验证通过后,再到实验室做实物实验。这样,学生做实验的时候会更有针对性,更容易发现问题和解决问题,从而大大提高了实验教学的效率。另外借助平台还可以让学生自行设计和开发新的电子系统，这样不仅可以节约学校的硬件投资成本，还可以让学生在寝室、图书馆也能随时进行电子设计，充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性。

（2）由于课堂教学的时空限制，搭建开放性教学平台，拓展网络第二课堂。学生可以借助这个平台进行远程学习，教师可以在此平台指导学生并与学生互动交流。 另外此平台还有实验选课系统和在线考试系统，改革传统的考试评价方式，更突出以学生为本，强调学习过程，弱化考试成绩，发展成为阶段性、综合性、激励性的考评方式。

经过《EDA技术》数字化课程实施，我们在近三年学生中进行教学效果的问卷调查。结果表明数字化课程让学生突破了时间和空间的限制，改变的传统的学习模式，真正做到了教学相长，极大提高了学生的学习参与度，激发了学生的学习兴趣，对学生工程实践能力和创新能力的培养起到了积极的促进作用。

3 总结

数字化课程的建设不能看作是原有教学资源和电子资源简单的堆砌，而应从教学模式、教学手段的角度去构思课程内容的设计。我们对《EDA技术》数字化课程的建设其实也是对这门课程的一次综合实验改革，以培养社会需要的具有较强工程实践能力的高素质创新型人才为目标，打造立体的教学模式，取得了良好的效果。

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