EDA课程创新实验教学方法探索

谷善茂，杜 德，刘云龙，纪志祥

（潍坊学院信息与控制工程学院，山东潍坊 261061）

EDA课程创新实验教学方法探索

谷善茂，杜 德，刘云龙，纪志祥

（潍坊学院信息与控制工程学院，山东潍坊 261061）

对当前高校电子设计自动化（EDA）课程的授课模式现状进行分析，提出了EDA课程创新实验教学的改革思路。从学习时间科学规划、教师角色转变、实验教学模式创新、考核标准创新等方面进行了EDA课程的教学改革探索，并在EDA课程教改中进行了具体的实践工作。近3年的教改效果表明，学生的动手能力、自主创新精神及团队协作能力得到了很大的提高。

电子设计自动化；教学改革；动手能力；创新精神

电子设计自动化（electronic design automation，EDA）课程作为一门实用性很强的实践技术课，在电子信息、通信、自动控制及计算机应用领域的重要性日益突出［1－3］。目前大部分的高校已经普及了EDA教学，并注重学生的设计能力和创新能力的培养。地方高校的人才培养方案近年来不断进行改革以期适应国家、社会的需求，但是，实践中的效果并不是很理想，绝大多数的EDA课改主要为缩短理论课时、增加实验课时，强调动手能力、创新能力的培养等［4－5］，但是，要满足国家《高等教育法》“培养具备创新精神和实践能力的高级专门人才”的培养目标，必须突破传统的教育观念和培养模式，深挖EDA创新性实验教学方法的内涵，建立科学的时间规划，从教师角色［6］、实验内容及实验教学模式、考核标准等方面探索EDA课程的创新实验教学体系，以及创新综合实验室体系下的多样化的教育模式和教学方法。建立多功能、多层次的开放式实验室［7－12］，本文以潍坊学院EDA课改为试点，开展了EDA创新实验教学方法的探索，并取得了可喜的成效。

1 EDA创新教学方法的总体思路

EDA课程作为一门工具类的课程，应该以实践能力作为其主要培养目标。EDA创新实验教学方法的目标是提高学生的动手能力、创新能力及团队协作能力，核心是以学生为本，提高EDA课程的学习效率；其建设的总体思路（图1）应该围绕学生、教师、教学方法及考核标准等方面进行建设。

从图1可知，学生作为学习的主体，应该充分调动学生的学习兴趣、主体创新性，同时采用科学的时间规划，充分认识理论课程与工具类课程学习的区别，理论注重记忆、理解、推导，而EDA课程更多的是一种技能、实践经历。从人类记忆能力方面讲，理论学习应该循序渐进，是一段较长时间内的不断温故知新、记忆理解的过程，很难速成，需要坚实的理论基础；而掌握某一技能则是可以在较短时间内完成的，培养时间也不宜太长，是不断学习、不断实践验证的过程。

图1 EDA创新实验教学方法总体思路

传统教学方法中，理论学习与实验验证是分离的，学生在理论授课结束后，按约定时间进行相关的理论实验验证，课堂授课中的很多疑惑或兴趣点只能进行部分的验证，且由于时间安排或教学内容的需要，只能验证教师课堂要求的验证内容，这对于偏理论性的课程是适用的。而地方高校中的课程设置不但有理论性的课程，还有大量的工具类课程。过去，大多数教师在工具类课程教学方法上照搬理论课程的教学方法，导致学生学习兴趣低下，对动手能力、创新能力培养的重视程度不够，造成学生高分低能的现象。EDA创新实验教学方法把实践性作为课程的培养方向，以实验设计带动课程的学习；教师对学生实验中的疑问进行辅导、解惑，提高学生的学习兴趣，注重培养学生的动手能力、创新能力。

学生的考核标准应该多样化。与理论性课程相比，EDA课程考核标准应该更多地侧重实践性的考核。EDA创新实验教学方法的考核不再局限于统一的理论、实验考试，还应该考虑课题设计、电子设计竞赛获奖等实践性的内容。作为一门实践性的课程，学生对课程知识的记忆不再是考核的重点，更多的应该是考核学生的设计能力、实践能力、创新能力等。

2 EDA创新实验教学方法的主要内容

对于EDA等工具类课程来说，用传统的讲授＋实验的方式进行授课，教学效果受到越来越多的质疑，典型表现就是学生的高分低能问题越来越严重。为了应对这一突出问题，潍坊学院在调研、学习其他院校的基础上，提出了EDA创新实验教学方法的教改方案，其主要内容有以下几个方面。

2．1 科学的时间规划

（1）缩短学习周期，加大学时密度。采用非传统学期制的学时安排，对EDA工具类课程，采用半学期或10周学时制，每学期安排2门相应的课程。加大学时密度，提高实验实践效率。

（2）压缩理论讲解授课学时。将讲授课时压缩为2周左右，授课内容不再涉及实践环节内容，主讲为概述、通用性理论及行业应用前瞻性问题的讲解，引导学生自学课程教材，加深对课程的了解。

（3）提高实验内容的学时比例。EDA创新实验教学活动中，把授课的内容灵活地揉入实验设计过程中，不再严格地区分授课及实验，整个课程学时中只有少量的授课时间，约占1／4左右的课程学时；而对有实践要求的内容，则利用3／4左右的学时进行实验教学，边教边实验，对照实验器材进行教学内容的讲解，边讲边进行理论验证。

2．2 实验教学模式的创新

EDA创新实验教学方法把实验室作学习的主战场，把学生作为实验室学习的主体，以实验设计、课题设计、电子设计竞赛及EDA学习兴趣小组等作为创新实验教学的主要内容。其实验教学模式的创新主要体现在以下几个方面。

2．2．1 以学生为主体的实验设计

EDA创新实验教学活动中，学生作为实验学习的主体，不再单纯的以完成教师布置的实验任务为目的，而是充分发挥学生的主观能动性，学生把自己对EDA课程的理解、兴趣点与教师交流，共同完成相关的实验内容设计，比如测控专业的学生对高速数据处理感兴趣，教师可以与学生共同探讨制定数据处理方面的实验内容设计；电机拖动专业可以制定控制理论实现方面的实验内容设计等。

学生的学习内容不再是高、大、全的课程教材内容，而是在学生对课程有一定了解后，在教师指导下，进行自我选题或自主设计课题，可以只对教材内容的部分章节进行重点设计，其他内容一般性了解。

实验设计按教学目的的不同，主要有以下几个方面：

（1）理论性实验设计。以教师为主体，主要实现教学内容与实验的完美结合，把理论性的教学内容用实验的方式进行阐述，实现寓教于乐；教师负责从教学大纲中有针对性选择4～6个基础实验，把大部分的理论内容放入实验中进行讲解，以完善学生的理论知识；讲解的内容可以不全面，但是要覆盖大部分的理论知识，使学生从枯燥、单一的理论内容中解放出来，把更多的精力放入到有趣的实践验证中。

（2）实践性实验设计。以学生为主体，在理论性实验设计基本完成后开始实践性实验设计，主要以培养学生的实际动手能力为目的；实践性实验的设计内容由学生与教师共同完成，学生作为设计主体，教师起到辅助引导的作用；学生把自己的兴趣点、设计思想与教师充分交流，教师全面考虑实验条件及技术可行性，帮助学生制定合理、可实现的实验设计；其主要的实现方式有课程设计、自我选题设计、电子设计竞赛设计等几种形式。

（3）学习兴趣小组的实验设计。对于参加选修或学习兴趣小组的学生，不再要求固定时间、固定场所的集中组织学习方式，学生可随时参加任意专业班级形式的实验教学，学习内容提前网上公布，学生可自由选择；在学生对EDA知识有一定的理解后，自行与教师沟通，共同完成相关实验课题的制定。

2．2．2 灵活的授课组织方式

（1）小班制授课。将原来大合堂教学的几个班级，除一般理论性的讲解内容采用大合堂形式外，其他时间采用小班制实验室授课方式。把实验室作为学习的主要场所，以实验室丰富的硬件资源教学代替普通教室单一的说教教学。同时，小班制的教学方式更能发挥学生的主观能动性，提升学生参与学习的兴趣和热情。

（2）多样化的教学组织形式。EDA创新实验教学方法不再限定以年级或班级为教学单位，而是采用更加灵活的组织形式；电子信息及相关专业对课程有要求的学生以班级为单位组织学习，其他专业对EDA知识感兴趣的学生可以采用选修或加入学习兴趣小组的形式组织学习；参考国外学分制的课程教学方法，不限学习年限，不限学生年级，不限专业，不限院系，只要学生完成相关的实验设计并考核通过，就可以获得相关的课程学分。

2．2．3 开放的实验室管理

对学生实验室采取开放式管理，不再具体限定学生的实验时间，除每周的固定实验课时间外，其他时间学生也可进行实验实践，教师在固定时间进行实验课的指导及答疑，其他时间学生可随时进行上机实践。

2．3 教师角色的转换

EDA实验创新活动的核心是实践性学习。课程改革的目标是推动EDA课程学习方式的变革，即由被动接受性学习向主动实践性学习转变。教师不再是以教师为中心的讲台上的专业授课人员，而是变为指导学生进行实验及解答学生疑惑的陪同学习者，与学生一同制定实验内容，引导学生完成相关实验过程。要实现这一目标，必须推动教师角色的转变。

2．3．1 由课堂的主导者向实验引导者转变

EDA创新实验教学活动中，课堂不再是学习的主要场所，大部分的学习都是在实验室完成的，这就要求习惯了课堂环境的教师向实验室引导者角色转换，指导学生完成相关的实验课题设计，让学生感受到学习是一种知识的探索过程，是一种享受。

2．3．2 由理论教师向实验合作者的转变

信息时代，EDA课程的理论知识获取不再是单纯靠教师讲解，学生完全可以通过自学或查阅图书资料而获得。在创新实验教学活动中，教师作为学生实验活动的引导者，其教学重点是与学生合作共建实验，一起分享实验成果、引导学生健康成长；教师不仅要成为学生的良师，更要成为学生的益友。

2．3．3 由主导式教学向互动式教学的转变

传统的教学活动中，教师是课堂的主导，学生被动的接受教师的讲解，缺乏师生互动。在EDA创新实验活动中，教师学生共同作为实验活动的主体，教师不仅要讲授知识，而且要与学生互动讨论实验内容，促使学生向互动性学习方式转变。

2．3．4 由授业主体向解惑主体的转变

EDA创新实验教学活动中，学生作为实践活动的主体，教师不再是“授业”主体，而应该向“解惑”主体转变，把引导学生实践、解答学生实验过程中的困惑作为主要教学内容。

2．4 考核标准创新

EDA创新实验活动的课改目标不应仅限于授课方式的转变，还应综合考虑学习效果考核方式的转变，不再以课程的考试成绩作为学生学习优劣的衡量标准，而代之以考核学生实际的动手能力、创新能力、团队协作能力等综合素质作为考核目标，其考核方式的创新性主要体现在考核内容的灵活性、考核时间的灵活性及考核标准的多样性3个方面。

2．4．1 考核内容的灵活性

对学生的学习考核不再局限于一学期一度的考试考核，而是在每门课开始后的3～4周，进行考核内容的选题；教师给出8～10个课程相关内容的综合设计题目，由学生进行选择，可自由分组或独立设计；或由学生自己提出相关的课题，由教师进行确认；最终在教师的指导下完成相关课题的设计工作。

2．4．2 考核时间的灵活性

学生的学习考核时间不再限定于学校规定的标准考试时间，而是在上大学的任意时间进行考核；只要课程的基本内容授课完成，且学生完成基本的教学内容实验，就可以自由申请对相关课题的考核；考核申请通过后，由授课教师及相关专业至少一名教师共同完成对学生课题的考核，包括学生的现场实验、实验数据分析、实验结果提交及教师现场的问答考评等。

2．4．3 考核标准的多样性

书面知识仅作为考核标准的一个方面，但不是必须的；考核标准中还包括以下的内容：实验考核、课题设计、参加电子设计竞赛获奖等。上述内容任何之一都可作为考核的标准，其中书面考核及实验考核仅作为一般性的考核；学生要获得优秀成绩，就必须进行相关的课题设计或获得电子设计竞赛的奖项。其考核流程如图2所示。

图2 学生考核流程图

通过以上学习考核方面的课改，提高了学生的学习兴趣，学生不再仅为考试而学习，而是为了进行相关的课题设计或获得竞赛的奖项而学习，促进了学习的动力，提高了学生参与学习的热情。

3 成效分析

通过近3年的EDA创新实验教学方法课改的探索与实践，我校EDA创新实验教学课改取得了显著的成效，主要表现在以下几个方面：

（1）优化现有实验室资源。利用现有实验室资源优势、人才优势和学校有限的资金投入，完善了综合实验室的建设，打破了长期以来授课、实验分立的教学体系，提升了实验室的使用效率，最大限度地优化了现有资源。

（2）缩短了教师的授课周期，提高了教师的时间利用率。课改后，工具类课程教师平均授课周期缩短为原来的一半，为教师进行相关科研或课题工作提供了大量的时间，调动了科研人员的积极性，实现了教师时间的高效利用。

（3）提高了学生的学习兴趣与水平。通过采用一体化的理论授课与实验设计的EDA创新实验教学方式，提高了学生的学习兴趣。通过教师引导课题设计的教学方法，加强了学生的实践能力与创新能力；同时，在学生完成课题设计的过程中，培养了良好团队协作精神及沟通交流能力。

（4）为教学科研提供更完善的服务。教改后的综合实验室不仅可服务于学生教学，同时为教师、科研人员和研究生的研究工作提供支持。

（5）取得丰硕成果。自EDA创新实验教学方法课改实施以来，近3年，我校的本科电子设计竞赛屡创佳绩，成果年递增数据如图3所示：

图3 电子设计竞赛获奖情况

4 结束语

面对EDA课程授课、实验等多方面的新问题，依托新建设的综合实验室，以动手能力、创新能力及团队协作能力培养为主线，从时间规划、实验教学模式、教师角色、考核标准4个方面构建了EDA创新实验教学方法的教学、评价体系，实现了以学生为主体的EDA创新实验教学模式。该教学改革己对潍坊学院信息与控制工程学院本科学生进行了3个学年的实践，获得了良好的效果，实现了预期目标，对高校工具类课程的课改设计、实验室建设具有一定的理论与实践指导价值。

（References）

［1］高金定，邬书跃，孙彦彬，等．EDA技术创新型实验教学体系的构建与实践［J］．实验技术与管理，2011，28（2）：158－160．

［2］谢小东，李平．“EDA技术”课程实验教学的探索［J］．实验技术与管理，2012，29（6）：181－183．

［3］唐续，赵芳斌．单片机与EDA综合实验教学整合的探索与实践［J］．实验室研究与探索，2014，33（1）：252－254．［4］刘燕，李晓波．开放的教学实验平台建设与创新性人才培养［J］．实验室研究与探索，2014，33（3）：211－214．

［5］戴克林．高校实验室建设与创新人才培养研究［J］．实验技术与管理，2014，31（7）：32－35．

［6］Michael Fullan．The New Meaning of Educational Change（Third Edition）［M］．New York and London：Teachers College Press，2001．

［7］厉旭云，梅汝焕．高校实验教学研究的发展及趋势［J］．实验室研究与探索，2014，33（3）：131－135．

［8］陈学英．电子技术综合实验教学方法研究与实践［J］．实验科学与技术，2011，9（2）：127－30．

［9］Hall Gene E．，Hord Shirley M．Implementing Change：Patterns，Principles，Potholes［M］．Boston：Prentice Hall，2010．

［10］张永，王庥林．教学科研实验室一体化平台建设的探索［J］．实验技术与管理，2014，31（2）：120－122．

［11］Rick Maurer．Beyond the Wall of Resistance：Unconventional strategies that build support for change．Austin，Texas：Bard Press，2010．

［12］吴庆石．浅析如何提高大学生科研创新能力［J］．教育教学论坛，2012（11）：12－13．

Exploration of teaching method of EDA course innovative experiment

Gu Shanmao，Du De，Liu Yunlong，Ji Zhixiang
（College of Information and Control Engineering，Weifang University，Weifang 261061，China）

An innovative experiment teaching reform about Electronic Design Automation（EDA）curriculum is proposed based on the analysis of present university teaching situation．This reform theory about experiment teaching elaborated on the scientific planning of learning time，the transform of teacher role，the experiment mode innovation，the checking standard innovation，and so on．The theory has been proved to be effective by the practice of the EDA curriculum reform in recent three years，and the student’s practical ability，initiative spirit and team cooperation ability have been greatly improved．

EDA（electric design automation）；teaching reform；practical ability；innovative spirit

G642．4

A

1002－4956（2015）3－0040－04

2014－08－19 修改日期：2014－09－24

山东省自然科学基金项目（ZR2012FL06，ZR2013FQ36）；山东省高校科技计划项目（J13LN81）；潍坊学院博士基金项目（2011BS10）

谷善茂（1978—），男，山东寿光，博士，讲师，主要从事电力电子技术方面的教学与研究工作．

E－mail：gsm197851＠126．com