孫華軍　于海春　戴金橋　景紹學(xué)

【摘 要】傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常主要進(jìn)行知識(shí)傳授，理論和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)嚴(yán)重。本課題組以項(xiàng)目式教學(xué)為載體，改革原《EDA技術(shù)》的教學(xué)模式和教學(xué)方法，優(yōu)化組合教學(xué)環(huán)節(jié)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，融“教、學(xué)、做”為一體，結(jié)合工科專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)，使本專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)更吻合企業(yè)崗位用人需求。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目教學(xué)法;EDA;CPLD

中圖分類號(hào)： G712;TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 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

隨著社會(huì)發(fā)展的需要，以及我校對(duì)“產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合”的辦學(xué)思想的理解加深，對(duì)部分課程課堂教學(xué)進(jìn)行改革顯得尤為重要。

項(xiàng)目教學(xué)法，指的是師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，采取小組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)的方式，通過(guò)“項(xiàng)目任務(wù)”這一主題，以實(shí)際的任務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，通過(guò)完成活動(dòng)，達(dá)到掌握新知識(shí)和培養(yǎng)解決問(wèn)題能力的目的。隨著社會(huì)對(duì)高等教育要求的不斷提高，工科專業(yè)越來(lái)越多采用項(xiàng)目教學(xué)法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。

EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)是電子信息類專業(yè)的核心課程，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)原理圖的繪制、電路板的設(shè)計(jì)、電路的模擬和仿真、可編程 ASIC 芯片的設(shè)計(jì)等等，一般使用的主要軟件有：Protel（制作印制電路板）、Multisim（電路圖仿真）、Quartus（編譯調(diào)試仿真VHDL程序）等。

項(xiàng)目教學(xué)在《EDA技術(shù)》課程中的主要應(yīng)用思路是：將課程中的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，圍繞著項(xiàng)目組織和展開(kāi)教學(xué)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目全過(guò)程。師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，在實(shí)踐的過(guò)程中穿插理論的講解，從而更易于使學(xué)生理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。

1 基于項(xiàng)目教學(xué)法的課程教學(xué)改革

1.1 教學(xué)方式改革

《EDA技術(shù)》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方式下，本課題組決定采取大班授課、小組討論的教學(xué)方式。

在教學(xué)內(nèi)容安排上，先介紹CPLD和VHDL的基礎(chǔ)知識(shí)，然后進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)。學(xué)生自由組合、4人一組，在老師指導(dǎo)下按小組進(jìn)行項(xiàng)目選題，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，軟件仿真，元器件焊接，作品調(diào)試。課程結(jié)束時(shí)提交選題設(shè)計(jì)作品，作為課程成績(jī)考核的重要依據(jù)。在教學(xué)中注重實(shí)踐，組織學(xué)生參觀SMT生產(chǎn)線。

項(xiàng)目實(shí)施部分按四名同學(xué)一個(gè)小組合作實(shí)施。項(xiàng)目選題時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自行尋找選題，增加學(xué)生興趣，拓寬知識(shí)面。自行選題必須請(qǐng)老師把關(guān)，經(jīng)老師確認(rèn)后才可以實(shí)施項(xiàng)目。

項(xiàng)目選題完成后，電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)計(jì)劃把學(xué)生組織到機(jī)房上課，一人一機(jī);調(diào)試環(huán)節(jié)計(jì)劃把學(xué)生組織到物電學(xué)院實(shí)訓(xùn)室上課，一人一個(gè)工位，焊接與調(diào)試都十分方便。借助實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和互動(dòng)平臺(tái)，給學(xué)生創(chuàng)造更多的互動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

1.2 修訂教學(xué)大綱

根據(jù)項(xiàng)目式教學(xué)的要求，課題組計(jì)劃修訂教學(xué)大綱，并對(duì)教學(xué)課時(shí)重新分配，如圖1所示。

1.3 以項(xiàng)目作品為主，上機(jī)考試與過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控相結(jié)合，探索考核方式改革

改變傳統(tǒng)考核方式，采用以項(xiàng)目作品為主，與上機(jī)考試相結(jié)合的形式進(jìn)行學(xué)生成績(jī)考核。這樣不僅掌握了學(xué)生的實(shí)際情況，讓考試不單停留在死記硬背的層面，而是確實(shí)學(xué)到了一些東西，并提高了動(dòng)手能力。具體做法如下：

1.3.1 項(xiàng)目作品

學(xué)生在開(kāi)學(xué)時(shí)就分成小組，每個(gè)小組選擇合適的項(xiàng)目，自行設(shè)計(jì)電路、制板、焊接并調(diào)試。

項(xiàng)目作品驗(yàn)收考核時(shí)，采用匯報(bào)答辯方式，課題組成員作為評(píng)委。評(píng)委主要考核項(xiàng)目設(shè)計(jì)原理是否清楚，作品功能是否實(shí)現(xiàn)，電路布線是否合理，元件焊接是否結(jié)實(shí)、美觀等，綜合判斷成績(jī)。

1.3.2 上機(jī)考試

在上機(jī)考試的安排上，按班級(jí)分組，老師出20道難度相當(dāng)?shù)目碱}，考題的內(nèi)容盡可能涵蓋重要的知識(shí)點(diǎn)。由老師指定或?qū)W生抽簽得到考題，一人一題，在規(guī)定的2～3個(gè)小時(shí)內(nèi)上機(jī)完成。

1.3.3 過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控

由于每組有4個(gè)成員，每位同學(xué)對(duì)課程內(nèi)容具體的掌握情況，以及實(shí)際投入工作量的多少，如何進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)難度較大。計(jì)劃采取以下幾個(gè)措施：

（1）明確項(xiàng)目組每位同學(xué)的具體分工，任務(wù)分解到每位同學(xué);

（2）項(xiàng)目作品驗(yàn)收時(shí)評(píng)委老師隨機(jī)提問(wèn)，根據(jù)回答情況判定知識(shí)掌握情況;

（3）嚴(yán)格考勤。

成績(jī)計(jì)算方法：項(xiàng)目作品*40%+上機(jī)考試*30%+實(shí)驗(yàn)*20%+過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控*10%

1.4 突出教學(xué)實(shí)踐

沒(méi)有實(shí)踐就談不上應(yīng)用，EDA技術(shù)對(duì)于實(shí)踐要求很高，要以實(shí)踐為主導(dǎo)，課題組計(jì)劃將課堂搬到實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)實(shí)踐中去。

課題組將組織學(xué)生到物電學(xué)院電子實(shí)訓(xùn)室焊接項(xiàng)目作品，參觀物電學(xué)院SMT生產(chǎn)線。在實(shí)習(xí)中，學(xué)生將對(duì)印刷電路板的制造工藝和裝配工藝有所了解，并能親眼看到波峰焊和回流焊的工藝，這樣彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，讓學(xué)生加深對(duì)課程的理解。

2 基于項(xiàng)目教學(xué)法的課程教學(xué)改革實(shí)施

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

采用項(xiàng)目教學(xué)法教學(xué)，項(xiàng)目直接影響教學(xué)效果，因此，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、編排非常關(guān)鍵。首先，項(xiàng)目設(shè)計(jì)要有明確的目標(biāo)，要求教師在學(xué)習(xí)總體目標(biāo)的框架上，把總目標(biāo)細(xì)分成一個(gè)個(gè)的小目標(biāo)，并把每一個(gè)學(xué)習(xí)模塊的內(nèi)容細(xì)化為一個(gè)個(gè)容易掌握的項(xiàng)目，通過(guò)這些小的項(xiàng)目來(lái)體現(xiàn)總的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

其次，項(xiàng)目設(shè)計(jì)要符合學(xué)生特點(diǎn)，不同學(xué)生接受知識(shí)的能力往往會(huì)有很大的差異，教師進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平，認(rèn)知能力、年齡、興趣等特點(diǎn)，做到因材施教。

再次，項(xiàng)目設(shè)計(jì)要注意分散重點(diǎn)、難點(diǎn)。掌握知識(shí)和技能是一個(gè)逐步積累的過(guò)程，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮項(xiàng)目的大小、知識(shí)點(diǎn)的含量、前后的聯(lián)系等多方面的因素。

最后，以布置項(xiàng)目的方式，引入有關(guān)概念，展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容。在傳統(tǒng)的教法中引入有關(guān)概念時(shí)往往是按提出概念-解釋概念-舉例說(shuō)明的順序。在項(xiàng)目教學(xué)法中引入新概念、新知識(shí)時(shí)，應(yīng)以學(xué)生的認(rèn)知為規(guī)律，以布置項(xiàng)目——介紹完成項(xiàng)目的方法——?dú)w納總結(jié)的順序引入有關(guān)概念，展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容。

2.2 項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施

具體實(shí)施時(shí)，通過(guò)理論教學(xué)中10-15個(gè)項(xiàng)目的講解，實(shí)踐教學(xué)中6-8個(gè)項(xiàng)目的完成，以及課程設(shè)計(jì)中1個(gè)自選項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作，使學(xué)生充分掌握可編程邏輯器件的相關(guān)知識(shí)。

2.2.1 理論教學(xué)

理論教學(xué)中，相關(guān)項(xiàng)目的完成主要以教師為主體，以教師的講解為主。實(shí)施步驟為：

（1）對(duì)具體項(xiàng)目目前的研究現(xiàn)狀和市場(chǎng)前景進(jìn)行講解。

（2）講解本項(xiàng)目完成過(guò)程中所需要用到的相關(guān)CPLD/FPGA的軟硬件知識(shí)。

（3）要求學(xué)生思考項(xiàng)目完成的方法、步驟，并利用課堂進(jìn)行交流、討論。

（4）教師對(duì)學(xué)生的交流討論進(jìn)行評(píng)價(jià)，并按照交流和討論的結(jié)果逐步給學(xué)生講解項(xiàng)目的具體完成步驟。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，具體項(xiàng)目的完成主要以學(xué)生為主體，以學(xué)生的自行完成為主。實(shí)施步驟為：

（1）布置具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，給出項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)。

（2）學(xué)生查閱相關(guān)項(xiàng)目的背景資料——決定設(shè)計(jì)方案——選擇元器件——硬件電路構(gòu)建——軟件編程——系統(tǒng)仿真——撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。

（3）根據(jù)學(xué)生的完成情況和撰寫(xiě)的報(bào)告，教師對(duì)學(xué)生項(xiàng)目完成過(guò)程中的設(shè)計(jì)方案、硬件電路結(jié)構(gòu)、軟件編程的思想進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)參考項(xiàng)目：

2.2.3 課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，完全以學(xué)生為主體，教師主要負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生完成的情況進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。實(shí)施步驟為：

（1）學(xué)生自擬題目。

（2）上交實(shí)驗(yàn)選題，教師審批。

（3）學(xué)生自己查閱資料，擬定任務(wù)書(shū)，進(jìn)行軟硬件規(guī)劃設(shè)計(jì)，完成仿真，制作電路板，焊接元器件，最后完成成品。

（4）組織相關(guān)教師對(duì)學(xué)生的作品進(jìn)行答辯驗(yàn)收。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上一系列的教學(xué)改革步驟的實(shí)施，經(jīng)過(guò)兩年的建設(shè)，項(xiàng)目組順利完成了《以項(xiàng)目教學(xué)為載體的〈EDA技術(shù)〉教學(xué)改革探索與研究》教學(xué)改革任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)改革的最終目標(biāo)。近三年主講教師獲江蘇省微課教學(xué)比賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，校青年教師教學(xué)比賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng);學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目10多項(xiàng)，獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽江蘇賽區(qū)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)各3項(xiàng)，校優(yōu)秀畢業(yè)論文2項(xiàng)?！禘DA技術(shù)》是一門(mén)和實(shí)際密切結(jié)合的課程，實(shí)際應(yīng)用性很強(qiáng)，通過(guò)項(xiàng)目法的實(shí)施，讓學(xué)生把理論學(xué)習(xí)和實(shí)際很好的結(jié)合起來(lái)，積極調(diào)動(dòng)了學(xué)生從事電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的積極性，從傳統(tǒng)的教師要學(xué)生學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自己要學(xué)，充分體現(xiàn)了專業(yè)的特點(diǎn)，為學(xué)生今后走向工作崗位，從事數(shù)字系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。

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