电子设计自动化课程构建范文

【摘要】为适应以“新技术、新产品、新业态和新模式”为特点的新经济，迫切需要深化高等工程教育改革。本文以电子设计自动化课程建设为起点，研究在新工科背景下，从课程教学内容、课程考核评价机制等方面构建课程教学体系。通过课程项目的实施，学生的学习兴趣、能动学习积极性、实验室开放率都有所提高，同时也为其他课程的教学改革提供参考。

【关键词】新工科；EDA；课程建设

为适应以“新技术、新产品、新业态和新模式”为特点的新经济，迫切需要新型工科人才支撑，探索更加多样化和个性化的人才培养模式，培养具有创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才。对我国高等教育中工程教育提出了新要求——“新工科”。课程建设是新工科人才培养的基石。本文从课程定位、课程教学模式、课程考核评价机制等都方面研究新工科背景下电子设计自动化课程建设内涵。

1电子设计自动化课程教学建设背景

1.1新工科内涵

实现“两个一百年”奋斗目标，深入实施“创新驱动发展”“中国制造2025”“互联网”等国家重大战略和需求是工程教育改革创新的重要起点，为适应以“新技术、新产品、新业态和新模式”为特点的新经济，迫切需要深化高等工程教育改革。自2016年提出“新工科”概念以来，新工科建设正在从思想发动走向实践行动。“新工科”的内涵是：以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[1]。电子设计自动化是电类工科专业的基础课，对其进行课程建设，提高课堂教学有效性，保证应用型人才培养质量，以适应新工科要求，尤其重要。

1.2新工科提出的需求

电子设计自动化（EDA）技术是继计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）后用计算机辅助电子系统设计的最高阶段，实现了电子系统设计的全自动化和智能化[2]。该技术在国民经济、军事航空等领域特别是在大数据、云计算、物流和人工智能方面显示出了其技术的优势[3]。新工科、新技术对EDA课程本科教学提出了更高的要求，在课程内容，教学模式，实验实践方式，课程考核评价机制等方面都提出了新要求。

2新工科背景下课程定位

《电子设计自动化》是基于计算机技术的软、硬件应用的技术课程，在于培养学生基于模型、算法等数字系统设计和分析能力。其技术的应用，涉及到《计算机基础》《C语言》《数字电子技术基础》《Matlab及系统仿真》《数字信号处理》和《嵌入式系统》等课程相关内容和一些信号处理算法等，也包括硬件电路的设计，是一门综合型很强的课程，对学生的能力是全面、综合型的训练。通过教学和实验，培养学生数字系统的设计技术和创新思维，启发学生的创新意识；培养学生的探索求知精神，从而提高学生应用计算机对电子电路进行自动化设计和分析的能力,为今后学习和就业奠定重要的基础。

3电子设计自动化课程建设探究

新工科建设需要“将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和课程体系”[1]。新产业、新技术、新定位倒逼课程教学内容，教学模式，实验实践方式和课程考核评价机制等方面进行课程建设研究。

3.1产业和技术结合的课程教学内容

将产业对人才培养目标的最新要求引入课程教学，推动课程内容的重组和优化，将行业的新动态、新成果融入教学过程中，是新工科高等教育基本要求之一。课程教学内容要兼顾基础知识的掌握和新技术的应用。基础知识不深厚，创新能力则不足；新技术不了解，则不能适应科技革命和产业变革的浪潮。电子设计自动化课程的主要任务是使学生掌握基于计算机技术的数字系统设计技术。不仅全面掌握PLD的硬件结构,特性和使用；掌握EDA开发工具（QuartusII）的使用和硬件描述语言（VerilogHDL）及其编程；更是要掌握EDA设计方法和常用的设计工具的使用。在课程教学内容上，除了保证PLD器件、EDA开发工具和硬件描述语言等基础知识外，为适应新工科、新技术、新产业需要，增加EDA开发技术内容。比如增加SOC技术、LPM兆功能块的应用、工程应用案例（程控多通道UART开发设计、基于FPGA的变频技术等），让学生及时了解产业、行业发展动态，接触产业前沿新技术。

3.2教学模式的多样性

产业转型升级，新技术发展，高等学校工科教育特别是教材建设，大大落后于产业和技术的发展，不能完全适应新工科高等教育的要求。在课程教学中，要建立“以学生为中心”的教育理念，探索多种教学模式，提供多种学生获取知识技能的途径，培养学生自主学习，强化学生学习主体地位，创新思维的多样性教学模式。对于PLD芯片的学习，由课堂内延伸到课外、网络教学。利用网络，完成课程作业——查阅PLD器件手册和技术应用，掌握查阅器件资料的能力和了解EDA技术产业应用，学会利用网络慕课等弥补课程教学中的不足。在讲解HDL语言编程思维和技巧时，多采用讨论式、案例式、翻转课堂等模式，激发学生能动学习、创新思维等能力培养。把被动的灌输，生涩的说教变成主动的参与，积极的融入和高效的学习。同时提供一些PLD器件官方网站和新技术、新器件论文，供学生查阅，及时了解产业发展动态，新技术应用，利用官方网站参加企业的网络培训。鼓励和辅导学生参加课外实践创新和学科竞赛活动，提升学生知识应用和工程应用能力，丰富学生的第二课堂。

3.3工程应用的实验实践教学

实验实践教学是一项不可或缺的重要环节，越来越成为全面实施素质教育，培养学生实践技能，创新能力，科技素质的重要部分。在工科教育中，是理论知识的升华，是工程应用能力提升的前沿阵地。以更加开放的实验实践教学模式，迎接新工科对人才需求。实验教学分为基础性实验，设计性实验和综合性实验。基础性实验以老师为主，引导学生力求在最短时间内，高效完成并掌握操作技巧。设计性综合性实验，以开放教学为主，实施开放式自主拟题（可选实验项目），以小组成员分工协作。完成实验及实验报告。在开放式实验实践教学中，学生不单是项目的执行者，更是项目的设计者。以工程应用为背景，学生自主确定实验课题，设计实施方案（时间，地点，进度等）和实验报告形式。可以有效的培养学生的个人效能、知识能力、学术能力、技术能力和社会能力等新工科要求的核心能力[4]。

3.4学生为主的考核评价机制

新工科对人才培养质量划分为知识结构、实践能力、创新能力、社会适应能力、管理能力、思想品德等六个层次[5]。为适应新工科对人才的需求，形成课程知识，实践能力和创新能力考核相结合，坚持过程考核和学生为主的考核评价机制。降低教学过程考核（平时成绩）权重，但划定平时成绩底线，低于此线，不得参与期末考试，总成绩不及格；突出知识应用，实践能力和创新能力考核比重，同时允许学生在期末规定时间内可以多次考核。期末以课题项目设计为主，团队合作，以项目报告和答辩的方式完成考核。学生提前组建项目团队，确项目课题，利用开放实验室完成项目。项目报告包括项目论证，项目方案，设计思路，程序设计，仿真验证和总结。答辩采用团队陈述和问答形式。课程考核评价机制既体现了对理论知识水平、基本技术与技能、专业运用知识能力的考核、同时又有综合协调与沟通能力的考核。

4总结

新工科背景下对高等教育的人才培养提出了更高的要求。高等教育要有战略眼光，具有创新性、系统性，校企融合、国际交流的开放式教育。课程教学是实现人才培养有机组成部分。从课程教学内容，教学模式，实验实践方式和课程考核评价机制等方面，完善以适应新工科教育的课程教学体系研究与建设。才能提高学生学习的兴趣，调动学生的积极性，才能让学生真正学好课程，为后续课程的学习及以后的工作奠定扎实的理论基础和初级工程技能。

参考文献

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[2]丁家峰,李新梅,孙克辉,等.“EDA技术与应用”课程教学改革与创新[J].电气电子教学学报,2017(12).

[3]周万木.物联网推动FPGA在边缘设备上的发展[J].电子产品世界,2018(1).

[4]陈万通,冯青,王续乔.新工科理念下移动通信实验教学模式探索[J].教育教学论坛,2018(7).

[5]李盟,轧超,陈建辉,等.创新驱动战略背景下新工科人才培养质量评价体系研究[J].当代教育实践与教学研究,2018(4).165

作者：王培元 单位：湖北文理学院物理与电子工程学院