農業大學電子信息課程教改分析

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1結合院校特點，合理組織教學內容

EDA技術涉及面廣，內容更新也快，可以說凡是通過計算機來進行電子系統設計的相關技術都能歸入EDA范疇，那么在有限學時和內容增長的情況下，對教學內容的取舍本身就是一個值得討論的問題。目前在大多數高校的相關學科中，EDA技術作為一門重要的專業基礎課已成為共識，但對其教學內容及實驗安排上，至今尚有諸多不同看法。而河南農業大學課程組教師考慮農科院校培養實用型、技術應用型人才的目標，經過幾年的教學實踐，同時結合實踐專家現場研討會和企業調研，對原有知識體系進行解構，以掌握基本技能為主，兼顧內容系統性為教學指導原則，在理論方面應將基本原理和方法流程等共性問題作為重點來講述。譬如：可編程邏輯器件是EDA得以實現的硬件基礎，然而對于初學者卻無需對復雜可編程邏輯器件FPGA/CPLD內部的詳細硬件結構進行深入細致的學習。所以對于這部分內容可只講FPGA/CPLD的硬件結構區別，可以讓感興趣的學生自學，針對器件的特性，重點使學生學會選擇和配置器件，這樣并不影響后面硬件描述語言的學習。硬件描述語言是電子系統硬件行為描述、結構描述、數據流描述的語言，是EDA技術的重要組成部分，利用這種語言，數字電路系統的設計可以從抽象到具體(從頂層到底層）逐層描述描述設計思想，用一系列分層次的模塊來表示極其復雜的數字系統。目前應用最為廣泛并以成為IEEE標準的硬件描述語言是VHDL和VerilogHDL。有關專家認為，在新世紀中，VHDL與VerilogHDL語言將承擔起幾乎全部的數字系統設計任務?？紤]到VHDL發展較早，語法嚴格，國內VHDL的參考書很多，便于查找資料，而VerilogHDL的參考書相對較少，而且verilog自由的語法也容易讓初學者出錯，對于本科階段的學生學習一種硬件描述語言就足夠實踐用，所以只講述VHDL語言。對于VHDL語言部分的講解，對實際應用中最常用的語句進行重點細致講解，要求學生達到熟練應用的水平，重點是讓學生掌握“自頂向下”的設計方法，對于尚不能綜合的語句、語法僅作一般性介紹，可作為學生自學內容。關于軟件開發工具部分的授課，根據對河南農業大學本科畢業生就業情況跟蹤調研看，目前讓畢業生真正直接承擔比較復雜的現代EDA技術設計開發任務的崗位比較少，大部分畢業生從事的是一些與現代EDA技術相關的崗位，這些崗位對學生最為重要的要求是學生應具備現代EDA技術的設計思想和設計理念，為此以QuartusII為開發平臺，重點是讓學生掌握軟件的使用方法和設計流程，熟悉實驗開發系統，以提高學生理解和掌握現代EDA技術設計理念為核心，從而強化學生的專業素質。

2教學實施方式的改變

古今中外積累的有效教學方法十分豐富，但每種方法都有其不同的特點、適用范圍和應用條件。教學方法和手段的科學性與合理性對教學效果起著至關重要的作用。EDA技術自身特點決定了它的學習內容和方式與其他課程相比具有自身的規律和獨特性。因此在教學過程中不能拘泥于某幾種教學方法，而應根據授課內容和學生的個性特征進行多種教學方法的穿插運用，以便達到更好的教學效果。以下是根據多年教學工作經驗進而對教學方法和手段的嘗試性改革研究。在傳統教學模式下，理論教學和實踐教學相互獨立開課，沿襲先理論后實踐的方式，理論教學環節整堂課以教師為主，盡管任課教師語言也生動幽默，也注意課堂與學生互動，但無奈在學生對EDA技術一無所知的大背景下處于被動學習的授課模式下，開課之初就面臨大量抽象的理論知識，使得學生只能機械記憶，很難有學習積極性。實踐環節以傳統驗證性試驗為主，擴展性不足，并且這種理論和實踐在不同時間和空間完成的教學方式容易造成理論與實踐脫節，導致學習效果不理想，教學有效性不強。因此探尋能夠激發學生學習興趣，提高動手能力和系統設計能力的教學方法很重要。為了提高教學效率和效果，理論教學與實踐教學必須緊密結合。盡管多媒體教學具有直觀、高效的特點，但如果單純利用多媒體課件進行EDA課程教學，使得以教師講解為主，學在圖片之間的切換中雖然所獲得的信息量很大，但幾乎沒有給學生留下思考的時間，且容易給造成學生視覺、心里疲勞，從而學生容易失去學習興趣。故此，采用一體化教學方式，即把上課地點從普通多媒體教室轉移到有黑板、投影儀、試驗箱的實驗室或機房(根據授課內容確定）。在這種授課環境中，任課教師可以充分整合資源，實現教學效果最優化。為了在開課之初就使學生對該課程產生興趣，同時還能讓學生盡快對電子線路設計的完整性有主觀認識，增強學生熟練操作技能，教師應打破教材章節的界限，選擇代表性的電路實例作為教學單元模塊，按照由易到難的順序來安排。在首次授課時，可借助板書和多媒體課件，采用啟發式提問和直接講授結合，引導學生主動思考，通過探究式學習讓學生掌握基礎知識點和原理。這之后的授課就可以用原理圖輸入法設計簡單電路，讓學生熟悉QuartusII這一平臺的同時也掌握了原理圖輸入設計方法，學生自己能夠在課堂上及時動手操作，學習興趣就得到提高。對于EDA技術課程中另一個關鍵章節硬件描述語言,授課教師要考慮到本課程側重于應用這一特點，在教學中仍像學習C語言那樣逐條介紹語法是不適用的，教師應該把具體典型實例引入課堂。比如數字電子鐘設計，將此設計分為時、分、秒三個子任務，通過對這幾個子任務的講解，就可以讓學生很好的掌握VHDL語言基本的語句現象極其使用方法。再比如學習“鍵盤輸入電路”這個內容時，教師提示鍵盤掃描的原理是行列矩陣掃描，從而讓學生在對其原理理解的基礎上學習采用硬件描述語言來實現鍵盤輸入電路，這樣使學生既在具體情境中設計了電路也同時為后面學習模塊化的系統設計打下基礎。此外，老師在課堂上以把握時間為前提下將語句寫在軟件界面中，同時講解，實例中的部分語句還可空出來由學生完成填寫并顯示仿真界面。通過這種教學方法可以讓學生積極參與到課堂教學從而使學生在較短時間內有效把握語法要點。為了讓學生持續保持濃厚的學習興趣和培養學生理解和掌握現代EDA技術設計理念，整個教學過程圍繞大量切近生活實例展開，將實踐環節按照難易程度分層次的完全滲入課堂，比如交通信號燈控制、數碼譯碼顯示、全加器、邏輯表決器、接口與通信模塊、虛擬儀表等，從而讓學生有這門課是實用的認知。這種一體化教學方式能夠有效避免理論與實踐脫節，使學生能夠更加深刻地理解掌握所學知識。這里授課教師要注意避免使學生進入一個誤區，教師應明確告訴EDA技術課程不是僅學習一種開發工具軟件或是學習一種語言，更不是某個軟件的操作，告訴學生本課程的學習重心在于掌握設計電子系統的基本設計方法。因為軟件也好，語言也罷，始終只是工具，且更新比較快，比如曾被業界認為最優秀的PLD開發平臺之一的MAX+PLUSII軟件目前也由QuartusII替代。此外老師還應引導學生利用網絡媒體資源進行主動學習，各種電子設計競賽中的題目，可由老師將其拆解為若干子任務，引導學生由前期系統設計驗證仿真到實際電路的設計制作，以便學生把握當今技術本身發展動向，進而對自己感興趣的方向進行自主深入的學習。

3改變考核體系，突出技能考核

對學生進行成績考核是考察學生學習狀況的重要依據，同時也是對教師教學質量狀況檢驗的必要途徑。好的考核體系能促進和激勵學生努力學習，而不好的考核體系可能扼殺了學生的學習積極性和創造性。EDA技術是一門實踐性很強的課，不僅要讓學生領會設計思路和理念，也要讓學生能夠將理念和思路應用到實際系統中。傳統的試卷考核對本課程來說不能夠全面反映學生的知識掌握情況，試卷考核沒有讓學生擺脫長期形成的“應試心態”，從而學生學習EDA主要精力用于死記硬背理論知識，并沒有考察學生實際分析、應用和創新能力。針對這種情況，調整了考核體系。首先，考慮到理論是進行實踐的基礎，所以傳統的試卷考試不能摒棄，這里需要出題老師花費心思引導學生對重點理論內容進行掌握，但這一環節在最終成績中的比例只占30%。第二部分成績是根據學生平時課堂表現給出，這里不僅僅是出勤率的問題，因為一體化的教學模式課堂包含了實踐環節，所以這里除了看學生課堂上的活躍度(主要是看否積極參與提問和回答情況），更重要的是看學生在課堂實際操作環節的表現，主要查看實驗操作熟練程度(查看包含軟件基本操作、程序編輯編譯、仿真、下載、差錯、試驗箱連線及結果演示等方面的能力），根據上述課堂表現再結合提交的實驗報告情況給出第二部分成績，這部分成績同樣占最終成績的30%。而第三部分的成績是和課程設計掛鉤的，具體實施是這樣進行的，在開課之初就公布設計題目和設計要求(也可學生自選題目），學生根據設計要求自行分組(原則上每組2~3人），查找資料、制定方案、寫代碼等，直到完成設計報告，期間老師需要進行必要的指導和引導，這一環節對培養學生學習能力是至關重要的。最后教師驗收設計成果，包括檢查代碼、模塊調試、系統仿真、硬件下載及學生答辯情況(主要是EDA技術基本知識與課程設計相關知識），給出占最終成績40%的成績。盡管這種考核體系毫無疑問增加了任課教師的工作量，但正是通過這種考核體系，才更能夠較為全面的考核學生，不僅檢查了學生的知識掌握程度，也考察了動手能力，同時培養了學生團隊合作精神。這種突出技能考核模式提高了學生在設計中分析問題和解決問題的能力，自然有助于培養了學生工程設計能力。

4結束語

人才培養是長期而復雜的系統工程，現代社會對高校畢業生知識、技能和素質的要求也在不斷變化，同時由于現代電子信息技術發展迅速，知識結構更新很快，要培養適應市場需求的高素質人才，就要全面落實科學發展觀，不斷更新教學觀念，深化教育教學改革。認識到EDA技術帶動了一場電子設計領域的革命的同時，EDA技術也正處于高速發展階段，當前深化EDA技術教學改革，應基于以能力為本的教學理念，從培養和激發學生興趣、動手能力、強調創新等方面入手。目前，正處高校教育教學改革的關鍵時期，研究探索高等教育教學改革不僅是每個高校教師面臨的迫切問題，它也將成為高等教育永恒的主題之一。（本文來自于《農業網絡信息》雜志?！掇r業網絡信息》雜志簡介詳見.）

作者：李勉1賈樹恒2頓文濤3吳昂1姚傳安1路康4袁超2工作單位：1.河南農業大學機電工程學院2.河南農業大學理學院3.河南農業大學信息化管理處4.鄭州輕工業學院電氣信息工程學院