基于FPGA的EDA课程职业化教学改革研究

丁浩 闫伟 史洪玮

摘 要：EDA技术课程作为电子信息类专业的专业课程，课程实践性和应用性较强。针对电子信息类本科毕业生就業需求，结合目前EDA技术课程教学现状，文中分析了本科教学中EDA技术课程教学滞后于电子信息技术发展、实践教学效果不显著、学生就业与企业需求脱节等普遍存在的问题。对EDA技术课程教学模式进行研究探索，提出基于FPGA的EDA技术课程职业化改革的有效途径。最终提高了EDA实践课程的教学质量，增强了学生的学习动力，提升了学生的应用技术能力及毕业就业率。

关键词：FPGA;EDA;就业需求;课程职业化;应用技术能力;教学改革

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：2095-1302（2020）10-0-02

0 引 言

随着信息技术的发展，对毕业生的技能要求越来越高，对高校人才培养提出更高的要求，必将进一步推动高校课程改革。针对目前高校课程改革情况，主要分为如下几种趋势：课程要求职业化、课程设置多样化、课程内容综合化。

职业化是目前高校应用型人才培养的总趋势和总要求。课程职业化目标已成为高校课程改革的重要目标，通过职业化教学，培养具有职业化素养的毕业生，在以后的工作中更加容易成功[1]。

随着信息技术的发展，对于电子信息类本科毕业生而言，从事应用型职业的学生比例较高。结合当前本科高校电子信息类专业人才培养情况，对学生的应用技术能力培养不足，导致毕业生无法满足新兴电子产业对人才的需求[2]。特别在现如今集成电路和计算机技术快速发展的背景下，EDA技术已成为电子行业从业者工作中必不可少的设计工具，EDA技术应用能力也成为评价电子工程师职业素质的评价指标之一[3]。为提升本科毕业生应用技术水平，满足新兴电子行业对人才的需求，EDA技术课程的职业化教学改革势在必行。

1 研究现状

1.1 课程大纲设计

EDA技术课程大纲课时设计不合理，其中实践课时不足。通过查阅高校教学大纲以及报道交流，高校考虑到其是一门融合多学科于一体的综合性学科，要求学生在掌握基本理论基础上，精通开发语言并熟练使用设计工具，从而各高校EDA技术课程中的实践课时占比约1/3。但是EDA技术是一门操作性、实践性较强的综合课程，实践课时的不足无法满足应用型人才培养目标要求[3]。

1.2 实践教学设备

EDA技术课程侧重实用电子系统的设计，培养学生自主创新能力，通过实验箱硬件设备作为载体予以体现，增强学生的自主能动性，提升学习兴趣。但实验设备得不到保障，所用实验箱集成度较高，对外开放接口较简单，可扩展性较差。学生只需在实验箱上进行简单的插接连线、信号检测等工作，不利于学生理解实验原理，影响实际动手能力和学习兴趣，从而导致实践课程无法满足社会对应用型人才的要求[4]。

1.3 实践教学内容

实验教学内容形式单一，缺乏创新及动手能力培养。验证性实验居多，只需完成EDA软件简单操作;综合设计性实验偏少，对EDA软件和设计语言应用能力培养不足，无法充分调动学生积极性，无法有效利用EDA工具高效完成电子系统设计，更无法满足就业市场对EDA开发能力的需求[2]。

1.4 课程考核方式

课程考核方式单一，无法反映学生实际应用能力。目前课程考核方式主要以书面答卷方式开展。从学生应试角度出发，主要采用短期复习、死记硬背方式，不能够深入理解课程内容。虽然在课程实践环节包括了程序设计、软件操作等内容，但实践课程评价依托于实验报告、出勤情况等指标，抄袭复制情况严重，不能有效体现学生实践应用能力水平，最终导致学生创新实践能力和应用水平较低[1]。

1.5 实践教师队伍

高校教师实践经验缺乏，与电子行业最新技术发展脱节。对于电子信息类教师走出高校交流、进修和进入企业学习的机会较少，特别是对于EDA技术课程教师，需要掌握电子行业最新的设计方法和积累设计经验。对于高校教师而言，有较强的理论知识，但对行业最新技术、设计方法和实际应用经验方面存在不足，导致对学生实践创新能力的指导方面存在不足，使实践教学与职业化教学脱节。

2 改革途径

2.1 优化教学方式，理论和实践相融合

考虑到高校在现有情况下增加实践课时的困难，通过优化教学方式提升实践环节占比，充分将理论与实践进行融合。

（1）集中讲解并开展实操练习。本文考虑将EDA技术课程全部安排在EDA实验室开展。采用理论集中讲解、FPGA示例介绍、EDA软件演示及学生实操练习方式进行授课。

（2）关注工程案例和经典设计讲解。在课程讲解过程中，要结合实际工程案例和经典设计方法进行讲解，让学生在过程中体会和理解工程应用，从而能够将理论与实践有效结合，达到学以致用的目标。

2.2 改进实验项目，验证和设计相结合

EDA技术的基础设备是可编程控制器，配合计算机和编程软件，实现电子硬件和软件系统的设计。将FPGA实验平台引入到高校实践环节，提升实践硬件平台的可拓展和可塑性，设计基于FPGA的实验平台，充分利用EDA技术完成数字系统的设计。结合EDA技术课程的特点，按照递进方式，分层设计EDA实践项目，其主要分为基础项目、验证项目、设计项目和综合项目。

基础项目熟悉软件使用和设计流程，验证项目包括功能性验证和时序性验证，设计项目完成从底层到顶层的设计，综合项目完成从架构设计、模块划分、功能实现及下载验证的所有环节，结合实际工程案例，在过程中理解并掌握设计方法，让学生有一次系统工程的设计经验。

2.3 完善考核办法，校内外评价考核

针对当前EDA课程考核存在的问题，为保障EDA技术课程职业化改革，本文提出采用校内评价和校外评价的考核办法。

校内评价采用组合量化的考核方式，重点考核课堂表现、实验报告和期末答辯三个项目，其中课程表现占比10%，实验报告占比30%，期末答辩占比60%，解决考核结果无差异化问题，充分调动学生积极性。在期末答辩环节，能够充分体现学生本课程的实践能力，具体考核方式如下：一方面在每次实践课堂中，抽取学生进行口头汇报实践开展情况;另一方面在最后一次实践课堂中，开展一对一实践项目答辩。

校外评价体系，侧重学生实习能力的量化考核，将企业对员工的考核评价体系进行优化并应用到学生的校外评价体系中，让学生认识到企业对员工的考核方向，了解由校内评价考核向职业化考核体系的转变。

2.4 强化师资力量，校内外实践培训

随着信息技术的发展，对高校教师的业务水平提出更高的要求，需要了解并掌握电子行业的前沿科技、发展趋势及设计技术。在当前电子设计自动化背景下，设计工具集成度越来越高，对于EDA技术课程教师业务水平要求更高。对于师资力量的提升，重点实施入企培训、进修和实训锻炼方式，提出“双师型”教师队伍培养方案。定期开展教师的实践培训、校企合作交流和企业进校园等活动，同时推动和鼓励教师参加企业挂职锻炼。

3 结 语

EDA技术是一种适应信息时代的促进本科实践改革的教学手段，作为一门应用性很强的实践类课程，已成为高校电子信息类专业的重要改革热点。其不仅转变了本科高校应用型人才培养方式，更是实践教学理念和人才培养目标的革新。

本文详细分析了本科高校EDA技术课程的教学现状和存在问题，针对当前问题，从教学方式、实验项目、考核办法及师资力量等方面提出EDA技术课程职业化改革方案。该方案有效提升了学生理论应用能力和创新实践能力，学生能够学以致用，分析问题和解决问题，最终满足社会对高校毕业人才的需求。

参考文献

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[3]苗瑾超，郭勤，邵鹏飞，等.EDA技术在数字电路设计中的应用[J].数字通信世界，2019，15（2）：15-16.

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