以設計性實驗為引導的EDA技術課程教學改革與實踐

摘要：EDA原理及應用課程是一門應用性、實踐性極強的專業基礎課程。從EDA技術課程的教學目標與內容出發，闡述了其教學改革的思路，以及與之相應的教學進程、課程考核方式、教師隊伍建設等改革策略。

關鍵詞：EDA；開放實驗室；設計性實驗

中圖分類號：G642.3文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）06-0043-02

EDA技術及應用課程是理工科高等院校電子信息工程專業的一門重要的專業基礎課程[1]。目前，國內很多高校都更注重理論課教學而忽略實驗課程的教學，甚至理論課和實驗分別由不同教師完成。這樣的安排會使學生感覺理論和實踐相脫節，理論課往往枯燥無味，而實驗課又照葫蘆畫瓢地完成驗證性實驗，和實際應用脫鉤，收獲不大。因此，對像EDA技術及應用這樣直接面向應用的專業課程，不但要協調好理論教學和實驗實踐的關系，并且實驗教學還應該高于理論教學的深度和廣度，尤其是對理論教學中沒有涉及的與實際應用密切相關的知識運用與掌握，成為教學改革的重點和難點部分。

為了解決以上的教學難點，黑龍江大學電子工程學院EDA教研室的幾位教師通過總結自己以往的教學工作以及項目開發經驗，并結合教學計劃和學生的學習能力，提出了將EDA技術設計性實驗作為EDA技術及應用課程的主要教學手段，并且通過教學實踐摸索總結出一套行之有效的教學方法和教學內容以及教學考核手段。

一、EDA技術課程設計性實驗的教學目標與內容

EDA技術及應用課程設計性實驗的主要教學目標是，通過實驗教學使學生快速形成資料查詢，資料整理，自主思考和設計實驗方案等自主學習的能力。如通過FPGA實驗平臺，學生可以掌握以FPGA芯片為核心的可編程數字系統學習方法。具體內容涵蓋分頻器的設計，序列檢測器的設計，同步整形電路設計，基于FPGA的單片機外圍電路設計，nios的設計及應用，FPGA開發平臺軟硬件系統開發設計等內容。

二、以設計性實驗為引導的EDA技術課程教

學改革思路

因為此次課程教學改革以設計性實驗為EDA技術及應用課程教學的主體，并且以設計性實驗為重點內容，所以理論課的教學內容也緊密地圍繞實驗題目進行。

改變傳統的以教師為教學主體的教學方法，增強學生自主學習能力；實驗平臺選擇上以Alter公司的flex10k芯片作為核心處理器，并且擴展其外圍應用芯片，可以方便開展涉及底層硬件的數字接口實驗和數字設計實驗。同時補充數字信號處理方面的應用實驗，完善課程的知識體系結構。

不同于以往的先上理論課再上實驗課，我們把實驗課的安排提前，即理論課先講部分基礎知識，然后就立即上實驗課。這樣安排對比傳統方式的好處在于，學生通過查找資料（互聯網、圖書館）自主完成實驗題目的主體設計，后期再由教師補充完善，這樣做提高了學生的自主學習能力，在理解基礎知識的基礎上，幫助其形成完整的知識體系。

增加EDA原理及應用實驗設計性實驗題目，設計性實驗不給出具體實現步驟和實現方法，只是給出設計指標和設計參數，由學生自己設計實驗方案并完成。這樣既鍛煉了學生的創新能力，也更加激發了學生的學習興趣。實踐證明，通過增加對實驗結果在課堂上進行分析、討論和總結的教學環節，能夠充分地激發學生學習動力和學習興趣，同時也使理論知識得到了加深理解和知識的鞏固擴展[2]。

三、合理安排教學進程

實驗的安排是以循序漸進地完成一個完整的設計項目的順序來安排的。第一步基礎實驗部分，主要目的是讓學生熟悉開發環境，掌握VHDL語言。主要包括：基本組合邏輯電路設計、時序電路設計、數字時鐘設計、狀態機設計等實驗內容，為下一步工作打下堅實的基礎。第二步，要求學生完成FPGA最小系統的PCB設計，元件采購、電路的焊接調試等步驟，最后完成設計報告。第三步，要求學生利用數字信號處理里的知識，按照指定的參數設計一個低通數字濾波器，并用FPGA系統在硬件上實現，這一步有助于使學生加深對整個知識體系的理解、貫穿[3]。

表1EDA原理及應用實驗安排

表1是EDA原理及應用的實驗安排，其中前五個實驗是基礎實驗內容，實驗6-8是設計性實驗內容，所有的實驗題目的設置都是圍繞著完成數字濾波器設計實驗展開的[4]。

四、確定多擇化的考核方式

如果想要取得好的教學效果就要有一套行之有效的考核及獎勵激勵機制[5]。與以往教師僅憑借實驗報告和學生在實驗課上的表現給實驗成績的方式不同，在設計性實驗的考核中，教師更加注重對學生學習能力、創新精神和團隊協作能力的考核，以及對設計報告的完整性、規范性和嚴謹性的考核，

教師在學生的設計手冊、調試手冊、設計答辯等方面對學生的成績進行評價。杜絕了以往實驗報告的抄襲現象，同時考核的重點并不是學生是否能夠通過考核，而在于區分每個學生的學習情況。

綜上所述，通過參加設計性實驗教學的學習使學生了解了做“科學研究”的一般步驟和方法，并且鍛煉了查找資料、篩選資料、撰寫設計報告以及對報告進行解說的能力。更重要的是通過一系列能力的鍛煉和提高培養了學生們對待科學的嚴謹態度[6]。

五、加強實驗指導教師隊伍建設

結構合理、素質優良的教師隊伍是實驗室開放和可持續發展的決定性因素。學生在進行綜合設計性實驗的時候會引發出更深和更加廣泛的問題，同時這些實驗還要涉及大量的新知識，這些都對實驗指導教師提出了更高的要求。

利用學校的開放實驗室項目培養學生科技團隊。一般是由大四或者大三的學生作為項目負責人，大一、大二學生作為項目參與人的形式進行申報。在指導教師的指導下并通過老生帶新生的傳幫帶模式建立學生開發團隊。以此為基礎，對學生實行差別化的培養，有利于發現人才和培養人才，同時也為學生參加各類電子設計大賽打下良好的基礎。

通過三個學期對兩個班級的教學實踐經驗的總結，證明這種以實驗為主的教學模式能夠激發學生主觀能動性，并取得更好的教學效果。已經完成的EDA技術及應用設計性實驗課程的教學獲得了學生很高的評價和諸多好評，受到了學生的歡迎。

參考文獻：

[1]鐘國輝.以設計性實驗為牽引的微機原理課程教學[J].高等工程教育研究，2013，（3）.

[2]林連冬.EDA技術開放實驗室研究型實驗的教學探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2013，（5）.

[3]林連冬，于翔.EDA原理及應用實驗教程[M].北京：國防工業出版社，2011：56-59.

[4]林連冬，馬慧珠，溫少波.基于FPGA技術的RC6改進算法研究[J].電測與儀表，2008，（11）.

[5]王勇，宋萬年.改進綜合性、設計性實驗考核辦法提高學生實驗能力[J].實驗技術與管理，2006，（4）.

[6]孫艷麗，胡欣敏.實踐教學：創新人才培養的路徑[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2013，（6）.

收稿日期：2013-10-22

作者簡介：林連冬（1978—）， 男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學電子工程學院講師，博士，主要從事信號處理、電力電子設備開發、傳感器技術應用研究。

基金項目：黑龍江省高等教育學會高等教育科學研究“十二五”規劃課題（HGJXHC110509）

endprint

摘要：EDA原理及應用課程是一門應用性、實踐性極強的專業基礎課程。從EDA技術課程的教學目標與內容出發，闡述了其教學改革的思路，以及與之相應的教學進程、課程考核方式、教師隊伍建設等改革策略。

關鍵詞：EDA；開放實驗室；設計性實驗

中圖分類號：G642.3文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）06-0043-02

EDA技術及應用課程是理工科高等院校電子信息工程專業的一門重要的專業基礎課程[1]。目前，國內很多高校都更注重理論課教學而忽略實驗課程的教學，甚至理論課和實驗分別由不同教師完成。這樣的安排會使學生感覺理論和實踐相脫節，理論課往往枯燥無味，而實驗課又照葫蘆畫瓢地完成驗證性實驗，和實際應用脫鉤，收獲不大。因此，對像EDA技術及應用這樣直接面向應用的專業課程，不但要協調好理論教學和實驗實踐的關系，并且實驗教學還應該高于理論教學的深度和廣度，尤其是對理論教學中沒有涉及的與實際應用密切相關的知識運用與掌握，成為教學改革的重點和難點部分。

為了解決以上的教學難點，黑龍江大學電子工程學院EDA教研室的幾位教師通過總結自己以往的教學工作以及項目開發經驗，并結合教學計劃和學生的學習能力，提出了將EDA技術設計性實驗作為EDA技術及應用課程的主要教學手段，并且通過教學實踐摸索總結出一套行之有效的教學方法和教學內容以及教學考核手段。

一、EDA技術課程設計性實驗的教學目標與內容

EDA技術及應用課程設計性實驗的主要教學目標是，通過實驗教學使學生快速形成資料查詢，資料整理，自主思考和設計實驗方案等自主學習的能力。如通過FPGA實驗平臺，學生可以掌握以FPGA芯片為核心的可編程數字系統學習方法。具體內容涵蓋分頻器的設計，序列檢測器的設計，同步整形電路設計，基于FPGA的單片機外圍電路設計，nios的設計及應用，FPGA開發平臺軟硬件系統開發設計等內容。

二、以設計性實驗為引導的EDA技術課程教

學改革思路

因為此次課程教學改革以設計性實驗為EDA技術及應用課程教學的主體，并且以設計性實驗為重點內容，所以理論課的教學內容也緊密地圍繞實驗題目進行。

改變傳統的以教師為教學主體的教學方法，增強學生自主學習能力；實驗平臺選擇上以Alter公司的flex10k芯片作為核心處理器，并且擴展其外圍應用芯片，可以方便開展涉及底層硬件的數字接口實驗和數字設計實驗。同時補充數字信號處理方面的應用實驗，完善課程的知識體系結構。

不同于以往的先上理論課再上實驗課，我們把實驗課的安排提前，即理論課先講部分基礎知識，然后就立即上實驗課。這樣安排對比傳統方式的好處在于，學生通過查找資料（互聯網、圖書館）自主完成實驗題目的主體設計，后期再由教師補充完善，這樣做提高了學生的自主學習能力，在理解基礎知識的基礎上，幫助其形成完整的知識體系。

增加EDA原理及應用實驗設計性實驗題目，設計性實驗不給出具體實現步驟和實現方法，只是給出設計指標和設計參數，由學生自己設計實驗方案并完成。這樣既鍛煉了學生的創新能力，也更加激發了學生的學習興趣。實踐證明，通過增加對實驗結果在課堂上進行分析、討論和總結的教學環節，能夠充分地激發學生學習動力和學習興趣，同時也使理論知識得到了加深理解和知識的鞏固擴展[2]。

三、合理安排教學進程

實驗的安排是以循序漸進地完成一個完整的設計項目的順序來安排的。第一步基礎實驗部分，主要目的是讓學生熟悉開發環境，掌握VHDL語言。主要包括：基本組合邏輯電路設計、時序電路設計、數字時鐘設計、狀態機設計等實驗內容，為下一步工作打下堅實的基礎。第二步，要求學生完成FPGA最小系統的PCB設計，元件采購、電路的焊接調試等步驟，最后完成設計報告。第三步，要求學生利用數字信號處理里的知識，按照指定的參數設計一個低通數字濾波器，并用FPGA系統在硬件上實現，這一步有助于使學生加深對整個知識體系的理解、貫穿[3]。

表1EDA原理及應用實驗安排

表1是EDA原理及應用的實驗安排，其中前五個實驗是基礎實驗內容，實驗6-8是設計性實驗內容，所有的實驗題目的設置都是圍繞著完成數字濾波器設計實驗展開的[4]。

四、確定多擇化的考核方式

如果想要取得好的教學效果就要有一套行之有效的考核及獎勵激勵機制[5]。與以往教師僅憑借實驗報告和學生在實驗課上的表現給實驗成績的方式不同，在設計性實驗的考核中，教師更加注重對學生學習能力、創新精神和團隊協作能力的考核，以及對設計報告的完整性、規范性和嚴謹性的考核，

教師在學生的設計手冊、調試手冊、設計答辯等方面對學生的成績進行評價。杜絕了以往實驗報告的抄襲現象，同時考核的重點并不是學生是否能夠通過考核，而在于區分每個學生的學習情況。

綜上所述，通過參加設計性實驗教學的學習使學生了解了做“科學研究”的一般步驟和方法，并且鍛煉了查找資料、篩選資料、撰寫設計報告以及對報告進行解說的能力。更重要的是通過一系列能力的鍛煉和提高培養了學生們對待科學的嚴謹態度[6]。

五、加強實驗指導教師隊伍建設

結構合理、素質優良的教師隊伍是實驗室開放和可持續發展的決定性因素。學生在進行綜合設計性實驗的時候會引發出更深和更加廣泛的問題，同時這些實驗還要涉及大量的新知識，這些都對實驗指導教師提出了更高的要求。

利用學校的開放實驗室項目培養學生科技團隊。一般是由大四或者大三的學生作為項目負責人，大一、大二學生作為項目參與人的形式進行申報。在指導教師的指導下并通過老生帶新生的傳幫帶模式建立學生開發團隊。以此為基礎，對學生實行差別化的培養，有利于發現人才和培養人才，同時也為學生參加各類電子設計大賽打下良好的基礎。

通過三個學期對兩個班級的教學實踐經驗的總結，證明這種以實驗為主的教學模式能夠激發學生主觀能動性，并取得更好的教學效果。已經完成的EDA技術及應用設計性實驗課程的教學獲得了學生很高的評價和諸多好評，受到了學生的歡迎。

參考文獻：

[1]鐘國輝.以設計性實驗為牽引的微機原理課程教學[J].高等工程教育研究，2013，（3）.

[2]林連冬.EDA技術開放實驗室研究型實驗的教學探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2013，（5）.

[3]林連冬，于翔.EDA原理及應用實驗教程[M].北京：國防工業出版社，2011：56-59.

[4]林連冬，馬慧珠，溫少波.基于FPGA技術的RC6改進算法研究[J].電測與儀表，2008，（11）.

[5]王勇，宋萬年.改進綜合性、設計性實驗考核辦法提高學生實驗能力[J].實驗技術與管理，2006，（4）.

[6]孫艷麗，胡欣敏.實踐教學：創新人才培養的路徑[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2013，（6）.

收稿日期：2013-10-22

作者簡介：林連冬（1978—）， 男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學電子工程學院講師，博士，主要從事信號處理、電力電子設備開發、傳感器技術應用研究。

基金項目：黑龍江省高等教育學會高等教育科學研究“十二五”規劃課題（HGJXHC110509）

endprint

摘要：EDA原理及應用課程是一門應用性、實踐性極強的專業基礎課程。從EDA技術課程的教學目標與內容出發，闡述了其教學改革的思路，以及與之相應的教學進程、課程考核方式、教師隊伍建設等改革策略。

關鍵詞：EDA；開放實驗室；設計性實驗

中圖分類號：G642.3文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）06-0043-02

EDA技術及應用課程是理工科高等院校電子信息工程專業的一門重要的專業基礎課程[1]。目前，國內很多高校都更注重理論課教學而忽略實驗課程的教學，甚至理論課和實驗分別由不同教師完成。這樣的安排會使學生感覺理論和實踐相脫節，理論課往往枯燥無味，而實驗課又照葫蘆畫瓢地完成驗證性實驗，和實際應用脫鉤，收獲不大。因此，對像EDA技術及應用這樣直接面向應用的專業課程，不但要協調好理論教學和實驗實踐的關系，并且實驗教學還應該高于理論教學的深度和廣度，尤其是對理論教學中沒有涉及的與實際應用密切相關的知識運用與掌握，成為教學改革的重點和難點部分。

為了解決以上的教學難點，黑龍江大學電子工程學院EDA教研室的幾位教師通過總結自己以往的教學工作以及項目開發經驗，并結合教學計劃和學生的學習能力，提出了將EDA技術設計性實驗作為EDA技術及應用課程的主要教學手段，并且通過教學實踐摸索總結出一套行之有效的教學方法和教學內容以及教學考核手段。

一、EDA技術課程設計性實驗的教學目標與內容

EDA技術及應用課程設計性實驗的主要教學目標是，通過實驗教學使學生快速形成資料查詢，資料整理，自主思考和設計實驗方案等自主學習的能力。如通過FPGA實驗平臺，學生可以掌握以FPGA芯片為核心的可編程數字系統學習方法。具體內容涵蓋分頻器的設計，序列檢測器的設計，同步整形電路設計，基于FPGA的單片機外圍電路設計，nios的設計及應用，FPGA開發平臺軟硬件系統開發設計等內容。

二、以設計性實驗為引導的EDA技術課程教

學改革思路

因為此次課程教學改革以設計性實驗為EDA技術及應用課程教學的主體，并且以設計性實驗為重點內容，所以理論課的教學內容也緊密地圍繞實驗題目進行。

改變傳統的以教師為教學主體的教學方法，增強學生自主學習能力；實驗平臺選擇上以Alter公司的flex10k芯片作為核心處理器，并且擴展其外圍應用芯片，可以方便開展涉及底層硬件的數字接口實驗和數字設計實驗。同時補充數字信號處理方面的應用實驗，完善課程的知識體系結構。

不同于以往的先上理論課再上實驗課，我們把實驗課的安排提前，即理論課先講部分基礎知識，然后就立即上實驗課。這樣安排對比傳統方式的好處在于，學生通過查找資料（互聯網、圖書館）自主完成實驗題目的主體設計，后期再由教師補充完善，這樣做提高了學生的自主學習能力，在理解基礎知識的基礎上，幫助其形成完整的知識體系。

增加EDA原理及應用實驗設計性實驗題目，設計性實驗不給出具體實現步驟和實現方法，只是給出設計指標和設計參數，由學生自己設計實驗方案并完成。這樣既鍛煉了學生的創新能力，也更加激發了學生的學習興趣。實踐證明，通過增加對實驗結果在課堂上進行分析、討論和總結的教學環節，能夠充分地激發學生學習動力和學習興趣，同時也使理論知識得到了加深理解和知識的鞏固擴展[2]。

三、合理安排教學進程

實驗的安排是以循序漸進地完成一個完整的設計項目的順序來安排的。第一步基礎實驗部分，主要目的是讓學生熟悉開發環境，掌握VHDL語言。主要包括：基本組合邏輯電路設計、時序電路設計、數字時鐘設計、狀態機設計等實驗內容，為下一步工作打下堅實的基礎。第二步，要求學生完成FPGA最小系統的PCB設計，元件采購、電路的焊接調試等步驟，最后完成設計報告。第三步，要求學生利用數字信號處理里的知識，按照指定的參數設計一個低通數字濾波器，并用FPGA系統在硬件上實現，這一步有助于使學生加深對整個知識體系的理解、貫穿[3]。

表1EDA原理及應用實驗安排

表1是EDA原理及應用的實驗安排，其中前五個實驗是基礎實驗內容，實驗6-8是設計性實驗內容，所有的實驗題目的設置都是圍繞著完成數字濾波器設計實驗展開的[4]。

四、確定多擇化的考核方式

如果想要取得好的教學效果就要有一套行之有效的考核及獎勵激勵機制[5]。與以往教師僅憑借實驗報告和學生在實驗課上的表現給實驗成績的方式不同，在設計性實驗的考核中，教師更加注重對學生學習能力、創新精神和團隊協作能力的考核，以及對設計報告的完整性、規范性和嚴謹性的考核，

教師在學生的設計手冊、調試手冊、設計答辯等方面對學生的成績進行評價。杜絕了以往實驗報告的抄襲現象，同時考核的重點并不是學生是否能夠通過考核，而在于區分每個學生的學習情況。

綜上所述，通過參加設計性實驗教學的學習使學生了解了做“科學研究”的一般步驟和方法，并且鍛煉了查找資料、篩選資料、撰寫設計報告以及對報告進行解說的能力。更重要的是通過一系列能力的鍛煉和提高培養了學生們對待科學的嚴謹態度[6]。

五、加強實驗指導教師隊伍建設

結構合理、素質優良的教師隊伍是實驗室開放和可持續發展的決定性因素。學生在進行綜合設計性實驗的時候會引發出更深和更加廣泛的問題，同時這些實驗還要涉及大量的新知識，這些都對實驗指導教師提出了更高的要求。

利用學校的開放實驗室項目培養學生科技團隊。一般是由大四或者大三的學生作為項目負責人，大一、大二學生作為項目參與人的形式進行申報。在指導教師的指導下并通過老生帶新生的傳幫帶模式建立學生開發團隊。以此為基礎，對學生實行差別化的培養，有利于發現人才和培養人才，同時也為學生參加各類電子設計大賽打下良好的基礎。

通過三個學期對兩個班級的教學實踐經驗的總結，證明這種以實驗為主的教學模式能夠激發學生主觀能動性，并取得更好的教學效果。已經完成的EDA技術及應用設計性實驗課程的教學獲得了學生很高的評價和諸多好評，受到了學生的歡迎。

參考文獻：

[1]鐘國輝.以設計性實驗為牽引的微機原理課程教學[J].高等工程教育研究，2013，（3）.

[2]林連冬.EDA技術開放實驗室研究型實驗的教學探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2013，（5）.

[3]林連冬，于翔.EDA原理及應用實驗教程[M].北京：國防工業出版社，2011：56-59.

[4]林連冬，馬慧珠，溫少波.基于FPGA技術的RC6改進算法研究[J].電測與儀表，2008，（11）.

[5]王勇，宋萬年.改進綜合性、設計性實驗考核辦法提高學生實驗能力[J].實驗技術與管理，2006，（4）.

[6]孫艷麗，胡欣敏.實踐教學：創新人才培養的路徑[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2013，（6）.

收稿日期：2013-10-22

作者簡介：林連冬（1978—）， 男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學電子工程學院講師，博士，主要從事信號處理、電力電子設備開發、傳感器技術應用研究。

基金項目：黑龍江省高等教育學會高等教育科學研究“十二五”規劃課題（HGJXHC110509）

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