论文部分内容阅读
摘要：EDA技术类课程在电子信息类专业中地位越来越重要，实践性、综合性较强，适合于新工科背景下培养高校学生的工程实践能力。本文旨在通过课程教学内容修订、实验室建设两个方面的研究，改善教学效果，真正培养出具备职业能力及创新精神的应用型人才，并通过教学实践取得了一定的成绩。
关键词：新工科；EDA技术；工程能力培养；实验室建设
当前，我国的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，要求高等教育机构革新传统工科教育理念、目标、内容和模式，迎接经济新常态对工程技术人才的挑战，培养具有创新创业精神、态度、技能和知识的新工科人才，即“新工科”建设战略[1][2]。东北石油大学在此背景下，开展了重点课程建设，在人才培养、产教结合、科研服务等方面都取得了长足的进步。
根据“新工科”人才培养的要求，传统工科专业实践环节的教学改革势在必行。EDA技术是电子信息类专业学生的必修课，我校通信工程专业已开设《EDA技术与应用》课程多年，通过以往的教学情况发现传统的授课效果不理想，根据分析，发现问题在于知识抽象、教学资源不足、实践学时分配较少、考核方式单一等[3]。本文旨在通过对课程内容修订改变传统的授课形式，以学生为中心进行实验室建设，改善EDA技术课程的教学效果，真正做到产学研用紧密结合，将该课程建设成为符合产业需求、技术发展的重点课程。
1.以工程实践能力培养为目标，修订教学内容
EDA技术课程是电子信息类专业学生的必修课，该课程涵盖了EDA技术设计流程、大规模可编程逻辑器件结构、硬件描述语言、EDA设计工具、实验开发系统等方面的内容，该类课程门综合性、实践性较强，通过本课程的学习可以提升学生学习电子电路设计的兴趣，培养学生主动探索、团结协作的精神[4]。
1.1现状分析
我校通信工程专业自2008年开设《EDA技术与应用》课程以来，存在理论教学与实践教学相分离的状况。课程总学时为40学时，其中理论学时32，实践学时8，教师在教学过程中注重理论知识的传授，实践教学内容较少。并且，实践教学以验证性实验为主，并没有让学生真正理解理论知识。因此当前该课程的教学内容及组织形式急需改革。
1.2教学内容修订
我校通信工程专业在2017版培养方案的制定中，将专业理论课《EDA技术及应用》修订为集中实践课《EDA技术应用训练》，以加强该课程的实践教学。
（1）注重培养职业能力
对基于EDA技术典型工作岗位的职业能力进行分解，要胜任该岗位需掌握以下知识点：硬件电路结构与硬件描述语言之间的关系、器件结构与HDL描述方法的关系、开发工具、FPGA设计流程、资源估算、良好的设计思路等[5]。要使学生熟练掌握这些知识点，成为一个合格的EDA技术类工程师，教学内容及教学重点做如下改革：（一）详细介绍FPGA/CPLD设计流程，培养良好的EDA设计习惯。（二）设计输入选择VHDL语言，原理图输入、状态机输入简单介绍，学习之初培养Coding Style的意识。（三）培养系统观念、硬件设计意识。（四）掌握一个EDA开发软件及实验平台的使用，例如：Quartus II、ISE等。
（2）理论教学实践操作同步进行
教学内容修订后，注重工程实践及职业能力培养，采用全程实验室授课方式，理论教学实践教学同时进行，课上配备电脑、实验开发板、投影仪，教师与学生之间边教边学边做，将理论应用于实践，在实践中验证原理，增强职业技能的培养。
2.EDA技术实验平台的搭建及项目化教学方法的实施
2.1EDA技术实践教学现状
目前，在EDA技术实践教学中存在如下问题：
学生动手能力差：大部分学生实验前不预习，实验中编译出错时，无法独立完成调试，即使找到错误位置，也由于对VHDL程序的整体结构、编程思想不清楚，依赖老师挑错，缺乏独立思考和解决问题的能力，自身的实践能力和解决问题能力没有得到有效的提升[6]。
实战性训练较少：EDA技术类课程实践性强，但目前课程设置的综合性、设计性实验项目少，难度低，不利于学生创新能力的培养。
2.2EDA技术实践教学改革
针对以上问题，我校《EDA技术应用训练》課程实践教学环节中做如下改进：
（1）创建Altera联合实验室，开设多层次实验项目：购置DE2-115实验开发套件30套，用于建设EDA技术应用实训实验室，并申请建立Altera联合实验室。根据DE2-115实验开发平台的特点设置了基础性、设计性、综合性多个层次的实验项目。
（2）引导学生参加竞赛，提升项目开发能力
引导学生积极参与Altera亚洲创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等活动，以实际项目开发为手段，引导学生将电子电路的理论知识与工程设计结合，提升学生电子设计实战能力及项目开发能力，加强EDA技术方面职业能力培养。
我校通信工程专业13级学生已经进入Altera联合实验室进行EDA技术应用训练课程的学习，并开展了项目化教学，取得如下成绩：理论教学和实验教学都在实验室完成，可以让学生边学习理论知识边观察实验现象，引导学生正确地独立思考问题。设置了一些难度适中、设计性、综合性实验项目，让学生自行完成实验方案设计、实验步骤归纳、编译调试，实验总结，既利用DE2-115开发平台完成数字电路设计，又培养学生实际操作能力及设计综合能力。
3总结
经过近两年的努力，我校《EDA技术应用训练》课程通过改革，完成了以实践能力培养为目标的课程内容重构，创建了Altera联合实验室，全程实验室授课，开设了层次化的实验项目，展开了项目化教学方式探讨。我校通信工程专业14级同学通过该课程的学习，分析问题、查阅文献、方案设计、动手操作等实际能力得到了加强，为参加课外科研活动打下了良好的基础。一部分学生完成《EDA技术应用训练》课程的学习后积极参与到大学生挑战杯、全国大学生电子设计大赛、全国Triz杯大学生创新方法大赛、Altera亚洲创新设计大赛等活动中，培养了创新意识，并取得优异成绩。
参考文献：
[1]曹婷，曹原.“新工科”背景下通信原理的课程优化[J].价值工程，2017（12）：258-259.
[2]许涛，严骊，殷俊峰、周斌.创新创业教育视角下的“人工智能+新工科”发展模式和路径研究[J].远程教育杂志，2017（1）：80-88.
[3]梁洪卫，高丙坤，邸晓宇等.“EDA技术与应用”实验与实践教学改革[J].实验技术与管理， 2011（28）：147-149.
[4]张玉叶.《EDA技术》课程教学思路与创新方向探索[J].太原师范学院学报，2013（3）：142-144.
[5]信盈达.一个合格的FPGA工程师需要掌握哪些知识[EB/OL].http：//www.eechina.com/thread-151738-1-1.html，2015-07-26.
[6]关维国，鲁宝春，于玲等. 电子类专业EDA技术课程教学改革探索[J]. 辽宁工业大学学报（社会科学版）， 2014（16）：124-125.
作者简介：梁洪卫，男，1978年出生，民盟盟员，祖籍山东武城，现任教于东北石油大学信息工程系。
项目支持：黑龙江省教改项目（SJGY20170031），东北石油大学校级教改项目（《EDA技术应用训练》研讨式课程建设），东北石油大学校级教改项目（基于双创型人才培养的通信工程专业培养方案修订及课程体系建设）
关键词：新工科；EDA技术；工程能力培养；实验室建设
当前，我国的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，要求高等教育机构革新传统工科教育理念、目标、内容和模式，迎接经济新常态对工程技术人才的挑战，培养具有创新创业精神、态度、技能和知识的新工科人才，即“新工科”建设战略[1][2]。东北石油大学在此背景下，开展了重点课程建设，在人才培养、产教结合、科研服务等方面都取得了长足的进步。
根据“新工科”人才培养的要求，传统工科专业实践环节的教学改革势在必行。EDA技术是电子信息类专业学生的必修课，我校通信工程专业已开设《EDA技术与应用》课程多年，通过以往的教学情况发现传统的授课效果不理想，根据分析，发现问题在于知识抽象、教学资源不足、实践学时分配较少、考核方式单一等[3]。本文旨在通过对课程内容修订改变传统的授课形式，以学生为中心进行实验室建设，改善EDA技术课程的教学效果，真正做到产学研用紧密结合，将该课程建设成为符合产业需求、技术发展的重点课程。
1.以工程实践能力培养为目标，修订教学内容
EDA技术课程是电子信息类专业学生的必修课，该课程涵盖了EDA技术设计流程、大规模可编程逻辑器件结构、硬件描述语言、EDA设计工具、实验开发系统等方面的内容，该类课程门综合性、实践性较强，通过本课程的学习可以提升学生学习电子电路设计的兴趣，培养学生主动探索、团结协作的精神[4]。
1.1现状分析
我校通信工程专业自2008年开设《EDA技术与应用》课程以来，存在理论教学与实践教学相分离的状况。课程总学时为40学时，其中理论学时32，实践学时8，教师在教学过程中注重理论知识的传授，实践教学内容较少。并且，实践教学以验证性实验为主，并没有让学生真正理解理论知识。因此当前该课程的教学内容及组织形式急需改革。
1.2教学内容修订
我校通信工程专业在2017版培养方案的制定中，将专业理论课《EDA技术及应用》修订为集中实践课《EDA技术应用训练》，以加强该课程的实践教学。
（1）注重培养职业能力
对基于EDA技术典型工作岗位的职业能力进行分解，要胜任该岗位需掌握以下知识点：硬件电路结构与硬件描述语言之间的关系、器件结构与HDL描述方法的关系、开发工具、FPGA设计流程、资源估算、良好的设计思路等[5]。要使学生熟练掌握这些知识点，成为一个合格的EDA技术类工程师，教学内容及教学重点做如下改革：（一）详细介绍FPGA/CPLD设计流程，培养良好的EDA设计习惯。（二）设计输入选择VHDL语言，原理图输入、状态机输入简单介绍，学习之初培养Coding Style的意识。（三）培养系统观念、硬件设计意识。（四）掌握一个EDA开发软件及实验平台的使用，例如：Quartus II、ISE等。
（2）理论教学实践操作同步进行
教学内容修订后，注重工程实践及职业能力培养，采用全程实验室授课方式，理论教学实践教学同时进行，课上配备电脑、实验开发板、投影仪，教师与学生之间边教边学边做，将理论应用于实践，在实践中验证原理，增强职业技能的培养。
2.EDA技术实验平台的搭建及项目化教学方法的实施
2.1EDA技术实践教学现状
目前，在EDA技术实践教学中存在如下问题：
学生动手能力差：大部分学生实验前不预习，实验中编译出错时，无法独立完成调试，即使找到错误位置，也由于对VHDL程序的整体结构、编程思想不清楚，依赖老师挑错，缺乏独立思考和解决问题的能力，自身的实践能力和解决问题能力没有得到有效的提升[6]。
实战性训练较少：EDA技术类课程实践性强，但目前课程设置的综合性、设计性实验项目少，难度低，不利于学生创新能力的培养。
2.2EDA技术实践教学改革
针对以上问题，我校《EDA技术应用训练》課程实践教学环节中做如下改进：
（1）创建Altera联合实验室，开设多层次实验项目：购置DE2-115实验开发套件30套，用于建设EDA技术应用实训实验室，并申请建立Altera联合实验室。根据DE2-115实验开发平台的特点设置了基础性、设计性、综合性多个层次的实验项目。
（2）引导学生参加竞赛，提升项目开发能力
引导学生积极参与Altera亚洲创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等活动，以实际项目开发为手段，引导学生将电子电路的理论知识与工程设计结合，提升学生电子设计实战能力及项目开发能力，加强EDA技术方面职业能力培养。
我校通信工程专业13级学生已经进入Altera联合实验室进行EDA技术应用训练课程的学习，并开展了项目化教学，取得如下成绩：理论教学和实验教学都在实验室完成，可以让学生边学习理论知识边观察实验现象，引导学生正确地独立思考问题。设置了一些难度适中、设计性、综合性实验项目，让学生自行完成实验方案设计、实验步骤归纳、编译调试，实验总结，既利用DE2-115开发平台完成数字电路设计，又培养学生实际操作能力及设计综合能力。
3总结
经过近两年的努力，我校《EDA技术应用训练》课程通过改革，完成了以实践能力培养为目标的课程内容重构，创建了Altera联合实验室，全程实验室授课，开设了层次化的实验项目，展开了项目化教学方式探讨。我校通信工程专业14级同学通过该课程的学习，分析问题、查阅文献、方案设计、动手操作等实际能力得到了加强，为参加课外科研活动打下了良好的基础。一部分学生完成《EDA技术应用训练》课程的学习后积极参与到大学生挑战杯、全国大学生电子设计大赛、全国Triz杯大学生创新方法大赛、Altera亚洲创新设计大赛等活动中，培养了创新意识，并取得优异成绩。
参考文献：
[1]曹婷，曹原.“新工科”背景下通信原理的课程优化[J].价值工程，2017（12）：258-259.
[2]许涛，严骊，殷俊峰、周斌.创新创业教育视角下的“人工智能+新工科”发展模式和路径研究[J].远程教育杂志，2017（1）：80-88.
[3]梁洪卫，高丙坤，邸晓宇等.“EDA技术与应用”实验与实践教学改革[J].实验技术与管理， 2011（28）：147-149.
[4]张玉叶.《EDA技术》课程教学思路与创新方向探索[J].太原师范学院学报，2013（3）：142-144.
[5]信盈达.一个合格的FPGA工程师需要掌握哪些知识[EB/OL].http：//www.eechina.com/thread-151738-1-1.html，2015-07-26.
[6]关维国，鲁宝春，于玲等. 电子类专业EDA技术课程教学改革探索[J]. 辽宁工业大学学报（社会科学版）， 2014（16）：124-125.
作者简介：梁洪卫，男，1978年出生，民盟盟员，祖籍山东武城，现任教于东北石油大学信息工程系。
项目支持：黑龙江省教改项目（SJGY20170031），东北石油大学校级教改项目（《EDA技术应用训练》研讨式课程建设），东北石油大学校级教改项目（基于双创型人才培养的通信工程专业培养方案修订及课程体系建设）