EDA 课程在高校教学中的改革与探索

武 汉

0 前言

随着现代电子设计技术的快速发展，智能化、高度集成化是未来电子技术发展的方向，这就对电子设计提出了更高的要求。以PLD（programmable logic devices）为基础的电子设计自动化（electronic design automation，EDA）技术是现代设计技术的核心，它以功能强大的计算机为工具，对以硬件描述语言(hardware description language，HDL)为描述手段完成的设计文件，实现逻辑化简、分割、综合以及布线等功能[1-2]。EDA 技术为现代数字系统的设计带来了极大的方便，提高了设计效率、降低了设计成本、缩短了设计周期并且设计者拥有自主知识产权，颠覆了传统数字系统设计理念和方法[3-4]。同时，EDA 技术打破了软件和硬件的壁垒，它使得电子领域各学科之间的界限愈加模糊。

为推动现代电子技术的发展，解决高新技术人才匮乏的问题，同时培养学生的动手实践能力和创新能力，EDA 技术相关课程受到越来越多的关注，并且逐渐成为高校必修课程之一。

1 教学中存在的问题

现有的EDA 技术课程一般采用理论+ 实践相结合的教学方法，但往往理论部分占据较多学时，而实践学时较少，从而导致EDA 技术课程偏于理论教学，忽略了其应用价值。并且通过分析学生课堂表现以及考试成绩发现，学生分析问题以及应用所学专业知识解决问题的能力较差。因此有必要先分析教学中存在的问题，再对EDA 技术相关课程的改革进行研究与探索。

（1）课堂教学主要以基础知识和设计方法的讲解为主，基础知识包括技术概述、结构原理以及相关语法，知识面广并且知识点较多。而设计方法的讲解则涉及大量的例子与程序代码，耗时较多。如果教师把所有的知识点都传递给学生，势必出现“填鸭式”教学，学生一直在被动接受，但是无法消化理解，更不懂如何运用，久而久之，导致学生学习效率低下甚至出现厌学的情绪。此外，理论学习本身就比较枯燥，若教学方法过于单一，会导致学生注意力下降、上课打瞌睡等问题，严重影响教学质量。

（2）EDA 课程实验分为综合性和验证性两大类，而为了顺利完成实践教学任务，老师一般会提供实验指导书给学生，以便帮助学生提前熟悉实验内容。而学生只要按照实验指导书一步步地执行就可以得到正确的结果，虽然学生可以顺利完成实验，也只是按照指导书“机械式的执行下一步操作”，并不能完全理解每一步骤的具体含义，也不去思考为什么这样做就可以得到正确的结果，因此更不会去思考有没有其他方法可以实现相同的结果。

此外，实践教学学时较少，只能完成基本的实践教学任务，但是对于学生来说，实践是检验学习效果最好的方法，仅仅依靠课堂上的教学实践对学生来说是远远不够的，更多的是课下的练习与巩固，这样才能“熟能生巧、学以致用”[5]。因此，需要注重课下实验项目的设置，同时开放更多的创新实验室供学生使用。

（3）加强EDA 技术与数字电子技术、通信原理、数字信号处理等先修专业课之间的联系，保证学习的连续性[6]。现有的实验项目基本上还是围绕EDA 技术这门课的内容进行设置的，虽然能够涵盖EDA 技术课程的知识点，但是与本专业其他课程的联系不够紧密，缺乏吸引力。而这些专业课之间并不是独立的，而是相互渗透、相互交叉的。因此需要注重各个学科之间的联系，学生才能把本专业所学知识联系在一起，拓宽了学生解决问题的思路，同时EDA 实验也可以向多学科发展，提高学生跨学科、甚至跨专业解决问题的能力，进而提升学生的创新能力。

2 教学改革探索

以提高学生创新能力、培养应用型学生为目标，现对EDA课程的改革提出以下几点建议。

（1）改变传统“填鸭式”教学模式，“学生被动接受”式的教育理念需要调整，这种教学模式下容易导致学生出现学习情绪不高、甚至厌学的问题。学生是课堂教学的主体，因此需要围绕以学生为中心开展教学，避免传统课堂以老师为中心的教学模式。

因此，依据EDA 课程的特点，在理论教学的过程中围绕某些典型电路设计展开，并以电路设计中具体算法和程序为中心，将算法和程序进行归纳。同时，注重小组讨论，增加翻转课堂环节，提高学生自主学习能力以及课堂参与度。

（2）实验课尽量压缩老师讲解时间，把更多的时间留给学生。老师可以事先把实验原理、实验器材的介绍作为课件放在网络教学平台上，要求学生在课前预习上述内容。与此同时，适当删减实验指导书中部分内容，避免学生“机械式的执行下一步”就完成了实验，给学生留一些思考、讨论的环节，同时要求学生记录实验中出现的问题，针对实验报告中出现的典型问题进行讲解。此外，鼓励学生利用现有资源进行其他系统的设计，鼓励具有创造性思维的同学进行创新设计，同时指导参加各类电子大赛，增强学生的动手能力和创新能力。

（3）EDA 不是一门独立的课程，它与其他专业课之间有着密切的联系，同时鼓励学生利用EDA 工具完成其他专业课程中相应系统/器件的设计，既增强了学生动手实践能力，又加强了知识点的巩固。跨学科设计是后续发展的趋势，因此需要注重此类创新能力的培养，这就要求充分认识EDA 课程与其他课程之间的联系，进而激发学生学习的兴趣。

3 结束语

EDA 作为通信工程/电子信息工程的专业核心课程，它是一门实践性较强的课程。因此不能只重视理论而忽视了实践。本文结合EDA 课程的特点，从理论和实践教学两个方面分析了EDA 课程教学中存在的一些问题，并针对上述问题提出了部分建议。希望通过课程的改革，激发学生学习的兴趣，提高学生的动手实践能力、应用能力和创新能力，真正做到“学有所获、学有所思、学有所成、学有所用”。