以项目教学为载体的《EDA技术》教学改革探索与研究

孙华军　于海春　戴金桥　景绍学

【摘 要】传统的教学模式通常主要进行知识传授，理论和实践教学脱节严重。本课题组以项目式教学为载体，改革原《EDA技术》的教学模式和教学方法，优化组合教学环节，合理设计教学内容，融“教、学、做”为一体，结合工科专业工程应用型人才培养需求，强化学生实践能力培养，使本专业学生的人才培养更吻合企业岗位用人需求。

【关键词】项目教学法;EDA;CPLD

中图分类号： G712;TP3-4 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）13-0090-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.040

Exploration and Research on Teaching Reform of EDA Technology with Project-based Teaching as the Carrier

SUN Hua-jun YU Hai-chun DAI Jin-qiao JING Shao-xue

（School of Physics and Electronic Electrical Engineering， Huaiyin Normal University， Huaian Jiangsu 223001， China）

【Abstract】Traditional teaching mode mainly focuses on the knowledge transmission， causing serious diconnetion between the theory and the practice teaching. Project-based teaching as the carrier， the project team reforms the original “EDA technology” teaching mode and teaching method， optimizes combinations of teaching link， and reasonablly designs teaching content. With the achievement of fusion of “teaching， learning and doing”， combining with the professional engineering applied talents training needs， strengthening the students practical ability training， it helps to make the students in this major training is more consistent with the enterprise post demand.

【Key words】Project teaching method; EDA; CPLD

0 引言

隨着社会发展的需要，以及我校对“产、学、研相结合”的办学思想的理解加深，对部分课程课堂教学进行改革显得尤为重要。

项目教学法，指的是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动，采取小组讨论、协作学习的方式，通过“项目任务”这一主题，以实际的任务来驱动学生的学习，通过完成活动，达到掌握新知识和培养解决问题能力的目的。随着社会对高等教育要求的不断提高，工科专业越来越多采用项目教学法来培养学生的实践能力以及团队合作能力。

EDA（电子设计自动化）技术是电子信息类专业的核心课程，是一门实践性很强的课程，是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，实现原理图的绘制、电路板的设计、电路的模拟和仿真、可编程 ASIC 芯片的设计等等，一般使用的主要软件有：Protel（制作印制电路板）、Multisim（电路图仿真）、Quartus（编译调试仿真VHDL程序）等。

项目教学在《EDA技术》课程中的主要应用思路是：将课程中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程。师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动，在实践的过程中穿插理论的讲解，从而更易于使学生理解和掌握教学内容。

1 基于项目教学法的课程教学改革

1.1 教学方式改革

《EDA技术》是一门实践性很强的课程，在项目驱动式教学方式下，本课题组决定采取大班授课、小组讨论的教学方式。

在教学内容安排上，先介绍CPLD和VHDL的基础知识，然后进行项目式教学。学生自由组合、4人一组，在老师指导下按小组进行项目选题，并进行电路设计，软件仿真，元器件焊接，作品调试。课程结束时提交选题设计作品，作为课程成绩考核的重要依据。在教学中注重实践，组织学生参观SMT生产线。

项目实施部分按四名同学一个小组合作实施。项目选题时鼓励学生自行寻找选题，增加学生兴趣，拓宽知识面。自行选题必须请老师把关，经老师确认后才可以实施项目。

项目选题完成后，电路设计环节计划把学生组织到机房上课，一人一机;调试环节计划把学生组织到物电学院实训室上课，一人一个工位，焊接与调试都十分方便。借助实验室的实验设备和互动平台，给学生创造更多的互动学习机会。

1.2 修订教学大纲

根据项目式教学的要求，课题组计划修订教学大纲，并对教学课时重新分配，如图1所示。

1.3 以项目作品为主，上机考试与过程质量监控相结合，探索考核方式改革

改变传统考核方式，采用以项目作品为主，与上机考试相结合的形式进行学生成绩考核。这样不仅掌握了学生的实际情况，让考试不单停留在死记硬背的层面，而是确实学到了一些东西，并提高了动手能力。具体做法如下：

1.3.1 项目作品

学生在开学时就分成小组，每个小组选择合适的项目，自行设计电路、制板、焊接并调试。

项目作品验收考核时，采用汇报答辩方式，课题组成员作为评委。评委主要考核项目设计原理是否清楚，作品功能是否实现，电路布线是否合理，元件焊接是否结实、美观等，综合判断成绩。

1.3.2 上机考试

在上机考试的安排上，按班级分组，老师出20道难度相当的考题，考题的内容尽可能涵盖重要的知识点。由老师指定或学生抽签得到考题，一人一题，在规定的2～3个小时内上机完成。

1.3.3 过程质量监控

由于每组有4个成员，每位同学对课程内容具体的掌握情况，以及实际投入工作量的多少，如何进行准确评价难度较大。计划采取以下几个措施：

（1）明确项目组每位同学的具体分工，任务分解到每位同学;

（2）项目作品验收时评委老师随机提问，根据回答情况判定知识掌握情况;

（3）严格考勤。

成绩计算方法：项目作品*40%+上机考试*30%+实验*20%+过程质量监控*10%

1.4 突出教学实践

没有实践就谈不上应用，EDA技术对于实践要求很高，要以实践为主导，课题组计划将课堂搬到实验室或生产实践中去。

课题组将组织学生到物电学院电子实训室焊接项目作品，参观物电学院SMT生产线。在实习中，学生将对印刷电路板的制造工艺和装配工艺有所了解，并能亲眼看到波峰焊和回流焊的工艺，这样弥补课堂教学的不足，让学生加深对课程的理解。

2 基于项目教学法的课程教学改革实施

2.1 项目设计

采用项目教学法教学，项目直接影响教学效果，因此，项目设计、编排非常关键。首先，项目设计要有明确的目标，要求教师在学习总体目标的框架上，把总目标细分成一个个的小目标，并把每一个学习模块的内容细化为一个个容易掌握的项目，通过这些小的项目来体现总的学习目标。

其次，项目设计要符合学生特点，不同学生接受知识的能力往往会有很大的差异，教师进行项目设计时，要从学生实际出发，充分考虑学生现有的知识水平，认知能力、年龄、兴趣等特点，做到因材施教。

再次，项目设计要注意分散重点、难点。掌握知识和技能是一个逐步积累的过程，在进行项目设计时，要考虑项目的大小、知识点的含量、前后的联系等多方面的因素。

最后，以布置项目的方式，引入有关概念，展开教学内容。在传统的教法中引入有关概念时往往是按提出概念-解释概念-举例说明的顺序。在项目教学法中引入新概念、新知识时，应以学生的认知为规律，以布置项目——介绍完成项目的方法——归纳总结的顺序引入有关概念，展开教学内容。

2.2 项目教学实施

具体实施时，通过理论教学中10-15个项目的讲解，实践教学中6-8个项目的完成，以及课程设计中1个自选项目的设计制作，使学生充分掌握可编程逻辑器件的相关知识。

2.2.1 理論教学

理论教学中，相关项目的完成主要以教师为主体，以教师的讲解为主。实施步骤为：

（1）对具体项目目前的研究现状和市场前景进行讲解。

（2）讲解本项目完成过程中所需要用到的相关CPLD/FPGA的软硬件知识。

（3）要求学生思考项目完成的方法、步骤，并利用课堂进行交流、讨论。

（4）教师对学生的交流讨论进行评价，并按照交流和讨论的结果逐步给学生讲解项目的具体完成步骤。

2.2.2 实验教学

实验教学中，具体项目的完成主要以学生为主体，以学生的自行完成为主。实施步骤为：

（1）布置具体的实验项目，给出项目设计的任务书。

（2）学生查阅相关项目的背景资料——决定设计方案——选择元器件——硬件电路构建——软件编程——系统仿真——撰写设计报告。

（3）根据学生的完成情况和撰写的报告，教师对学生项目完成过程中的设计方案、硬件电路结构、软件编程的思想进行总结评价。

实验教学参考项目：

2.2.3 课程设计

课程设计中，充分调动学生的积极主动性，完全以学生为主体，教师主要负责对学生完成的情况进行总结和评价。实施步骤为：

（1）学生自拟题目。

（2）上交实验选题，教师审批。

（3）学生自己查阅资料，拟定任务书，进行软硬件规划设计，完成仿真，制作电路板，焊接元器件，最后完成成品。

（4）组织相关教师对学生的作品进行答辩验收。

3 结束语

通过以上一系列的教学改革步骤的实施，经过两年的建设，项目组顺利完成了《以项目教学为载体的〈EDA技术〉教学改革探索与研究》教学改革任务，实现了课程教学改革的最终目标。近三年主讲教师获江苏省微课教学比赛三等奖1项，校青年教师教学比赛一等奖1项;学生申报大学生创新项目10多项，获得全国大学生电子设计竞赛江苏赛区一等奖1项、二等奖各3项，校优秀毕业论文2项。《EDA技术》是一门和实际密切结合的课程，实际应用性很强，通过项目法的实施，让学生把理论学习和实际很好的结合起来，积极调动了学生从事电子设计开发的积极性，从传统的教师要学生学转变为学生自己要学，充分体现了专业的特点，为学生今后走向工作岗位，从事数字系统的研发设计打好了基础。

【参考文献】

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[2]潘松，黄继业.EDA实用技术教程[M].北京：科学出版社，2005.

[3]邹彦.EDA技术与数字系统设计[M].北京：电子工业出版社，2007.

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[5]齐怀琴，李春林，张劲松，等.项目教学法在电子设计自动化课程中的实践[J].高师理科学刊，2009，29（2）：114-117.