PBL教學形式在EDA技術與應用課程教學中的應用〔〕:

摘要：針對EDA技術與應用課程內容抽象、難度較大、理論性強、涉及知識面廣的特點，本文采用PBL教學形式對課堂教學形式、實驗教學內容和考核方式三個方面進展了改革。教學理論說明，PBL教學形式可以從根本上調動起學生的學習積極性，進步學生的自主學習才能和工程理論才能，有效改善課程教學效果。

關鍵詞：EDA技術與應用，PBL，教學改革

本文引用格式：王璐,張爽,羅靜蕊,等.PBL教學形式在EDA技術與應用課程教學中的應用[J].教育現代化,2022,7(40):128-131.

ApplicationofPBLTeachingModeinEDATechnologyandApplicationCourseTeaching

WANGLu,ZHANGShuang,LUOJing-rui,CUIZhen

(CollegeofAutomationandInformationEngineering,Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an,Shaanxi)

ABSTRACT：BasesoncharacteristicsofEDAtechnologyandapplicationcourse,whichisabstract,difficult,practicalandinvolvingwiderangeofknowledge,thispaperreformsclassroomteachingmode,experimentalteachingcontentandassessmentmodewithPBLteachingmode.TeachingpracticeshowsPBLteachingmodecanfundamentallyimprovelearningenthusiasmofstudents,improveautonomouslearningabilityandengineeringpracticeability,andimproveteachingeffectofthecourseeffectively.

KEYWORDS：EDAtechnologyandapplication,PBL,Teachingreform

EDA技術與應用是電子信息、通信工程、自動化控制、計算機等專業開設的一門綜合性很強的專業課程，具有綜合性高、應用性強的特點。EDA技術以計算機為工具，交融了計算機信息技術、微電子技術、電路理論、信號處理及優化理論的最新成果，進展電子系統的自動設計。利用EDA技術可以快速方便地實現數字系統的集成，縮短產品的開發周期。近年來，EDA技術被廣泛的應用于很多關鍵技術領域，例如，電子、通信、生物醫學、智能制造、航空航天及機器人控制等【1】。

EDA技術與應用課程的總課時較少，且理論課程占據了大量課時。從內容安排上看，理論課程以根底知識為主，而實驗課程的內容簡單且缺乏應用延伸?？傮w來說，該課程的內容設置缺乏理論知識與實際應用的聯絡。這種缺乏工程背景、填鴨式的教學形式，導致學生只見樹木不見森林，難以形成完好的知識體系。也不利于培養學生主動發現問題并積極解決問題的才能【2】。此外，本門課程的考核以理論考試為主，這種重理論輕實驗的考核方式，導致學生忽略了自身理論才能的培養。

PBL〔ProblemBasedLearning〕教學形式是一種以問題為導向的教學方法。學習過程以學生為主體，圍繞一個具有應用背景的真實問題展開探究，采用團隊協作和自主學習的方式來分析和解決問題，從而加強和進步學生對專業知識的理解以及對工程技術的掌握[3-5]。本文從EDA技術與應用課程的自身特點出發，運用PBL教學形式進展教學設計，重點就如何將專業知識與實際工程問題相結合進展了一系列思索，著力培養和進步學生的綜合素質和創新精神。

一?EDA技術與應用?課程教學中存在的問題

隨著電子技術的快速開展，EDA技術在電子系統設計中得到了廣泛應用。因此，掌握EDA技術是電子工程師應具備的根本才能。然而，傳統的EDA技術與應用教學方法并不能有效培養學生的理論才能。下面將對該課程在教學中存在的問題進展詳細分析。

〔一〕理論授課存在的問題

EDA技術與應用課程通常采用以理論授課為主，實驗教學為輔的形式，理論課程占用了大局部課時。在傳統理論授課中，教師結合大綱要求，根據教材的編排順序，采用多媒體進展理論教學。然而講授的知識點分散，授課內容與實際應用缺乏聯絡且綜合性不強。這使得學生在利用VerilogHDL進展電路建模時，不知道該選用哪種設計方法。此外，課程內容枯燥且抽象，教學過程缺乏學生的參與，從而導致學生的學習積極性不強，教學效果并不理想。

〔二〕實驗教學存在的問題

EDA技術與應用課程中的實驗課程占用課時少，且實驗內容以根底實驗和驗證性實驗為主，缺乏創新性。在實驗過程中，學生不需要深化考慮便可以完成實驗。通過傳統實驗教學，可以保證學生純熟掌握QuartusII軟件的使用方法，但并沒有增強學生的綜合技能和創新精神。

〔三〕考核方式存在的問題

考核在人才培養過程中具有重要的作用。本課程的傳統考核方式為"2+1+7";形式，即平時成績〔包括考勤和作業〕占20%，實驗成績占10%，理論考試成績占70%。這種考核方式導致學生忽略了實驗的重要性，從而影響學生理論才能的培養。

二PBL教學形式在EDA技術與應用課程教學中的意義

〔一〕教育形式的創新

PBL教學形式在RDA技術人才培養過程中非常重要。在當前階段，院校根本以培養社會綜合性人才為重點培育目的，并增強了院校與社會之間的合作，進步了整體教育形式的影響力，使PBL教學形式不斷創新，力求通過創新與合作實現混合式教學，以此培養綜合性應用人才。

〔二〕職業思路的構建

在當前的市場環境中，學生無論是學習還是社會工作都需要在系統思維下逐漸實現心中目的。然而就當前情況來看，局部學生仍然會受到社會多種因素的影響，多數學生不顧及學習的客觀性規律，單純憑借主觀意識進展學習，這樣的主觀意識會嚴重影響中職學生在步入社會后的成長。因此，在EDA技術的課程教學中，應合理利用PBL教學形式進展深化教育，為學生構建正確的職業思路，使學生可以利用職業思路進步自身職業素質，以此作為日后社會工作的切入點，認真規劃將來的職業開展方向及就業問題。PBL教學形式的應用可以實在幫助學生拓展職業思維，便于學生日后立足于社會。

〔三〕職業才能培養

院校PBL教學形式需要梳理教育定位，以自身才能及交融手段進步學生的RDA技術應用才能，不斷加強教育，進而使學生的根底才能明顯進步。PBL教學形式應用在EDA技術課程教學中可以浸透職業才能，以此有效進步學生的綜合素質，完善職業教育理念，以職業才能為大方向進展整體培育，使學生在走出校園時可以利用個人職業才能立足于社會，為學生將來開展奠定根底。

三PBL教學形式在EDA技術與應用課程教學中的應用原那么

在RDA技術課程中利用PBL教學形式需要注意應用原那么，使學生在課堂學習中可以強化實際應用才能。重視PBL教學形式的科學性。在教師制定教學目的時，必需要注意啟發每位學生的潛能，還要注意將教師與學生所投入的時間、精力都控制在適宜的范圍里，防止產生投入與回報不成正比的教學效果，防止無視PBL教學形式的科學性。

1.課堂教學與線上教學之間的關系是相輔相成、互為表里的，教師在教學中應當認識到不同教學形式在EDA技術與應用課程教學中的優勢作用，選擇合理的配比形式，助力教學質量穩步上升。

2.重視PBL教學形式的系統性。PBL教學形式不僅包含對學生的個性化教育，尊重學生們在學習過程中的特殊需要，更重要的是注重對學生創新才能的培養。因此，院校必須重視創新思維的培養，將傳授知識與進步創新才能相結合，加大對RDA技術課程教學的投資，保證教學工作的順利展開。

3.重視PBL教學形式的理論性。與傳統的教學方法相比，PBL教學形式更加重視學生的理論才能，讓學生們親自動手進展理論活動，讓學生在理論中學習知識，通過理論進步自己的操作才能和職業技能。

4.重視PBL教學形式的層次性。在EDA技術課程中應用PBL教學形式不是為了取代現有的教育方法，而是為學生以后步入工作崗位積累珍貴經歷。PBL教學形式的層次性可以幫助學生們循序漸進地學習EDA技術中深奧的理論知識，有利于加深他們對于知識的理解和掌握。

5.重視PBL教學形式的自主性。PBL教學形式的施行根底是學生們的真實教學體驗，在此根底上加強學生們對EDA技術的綜合運用才能，它以學生的興趣、學習特點、認知程度為教育核心，充分發揮學生們的個性和想象力，進步學生們對學習的積極性，增強他們的自主學習才能。這種在教學過程中的自主選擇，正是當前教學形式中所缺少的。

四利用PBL教學形式的課程教學改革方法

〔一〕以問題為導向的課堂教學

PBL方法是圍繞提出的問題開展教學的。教學過程中通過對問題的深化研究，不斷激發學生的學習積極性，逐步增強教學內容的綜合性。

EDA技術與應用課程將利用PBL教學形式，從四個方面展開課堂教學。首先，教師應對課程的知識點進展有效整合，合理安排教學內容，便于學生的理解及問題的設計【6】；其次，根據教學內容，結合專業特點來設計每堂課程的導入問題。導入問題應當具有相關工程背景，同時也應該突出當堂課程的核心問題。旨在使學生將所學知識與實際應用聯絡起來，激發學生的課堂興趣；再次，從最簡單的問題開始研究，隨著相關問題的解決，增加問題難度進一步深化研究。隨著問題由易到難，教師不斷引導學生深化考慮問題，從而培養學生分析和解決問題的才能；最后，結合大綱要求，對課堂問題進展延伸拓展，作為學生課后作業，從而穩固課堂內容，培養學生的自主學習才能和創新才能。實在做到"提出問題、分析問題、解決問題";的目的。例如，在時序電路設計中，以CPU執行指令為背景，提出了計數器的概念。從最簡單的4位計數器開始設計，隨著問題的解決不斷增加計數器的功能，最終實現了"帶復位、使能、可預置、方向可控的變模計數器";的設計。

此外，對于一些較抽象、復雜的內容，可以在課件中參加豐富的圖形圖像、多姿多彩的動畫，化抽象為形象，化枯燥為生動，促進學生對抽象概念的理解。同時，在課堂中引入QuatusⅡ仿真，可以加深學生對課堂知識的理解，使得抽象的內容生動、直觀，從而進步學生的學習興趣。由于本門課程概念抽象，為了加深學生的理解，教師可以找一下科普讀物供學生課后閱讀，譬如知乎專欄"FPGA超級入門教程";，這樣不僅增加了學習的興趣性，也有利于學生對所學知識的深化理解。

〔二〕分組協作完成開放式課后作業

由于課后作業具有開放性和復雜性的特點，本課程將采用小組合作的方式來完成課后作業。首先，教師為學生提供一些課后作業的相關資料，各小組的同學結合自身興趣進展選題和分工。在研究和解決問題的過程中，小組成員通過互相交流協作的方式對問題進展剖析和綜合，從而制定出合理完善的施行方案；在方案施行過程中，教師將根據學生遇到的詳細問題給予針對性指導；最后，各小組以PPT的形式進展工作匯報，教師以提問的形式考察小組成員對知識點的掌握情況，并根據小組的總體情況給出成績。

〔三〕加強實驗教學

實驗教學是增強學生理論才能和培養學生創新精神的一個重要環節。通過實驗教學不僅可以令學生掌握根本的設計思路，還可以使學生將設計思路應用到實際設計中去。這與著名教育學家陶行知先生倡導的"在學中做，在做中學";的教育理念一致。

為了進步學生的綜合設計創新才能，需要對理論教學中的實驗內容進展改革。在實驗設計時，以"重根底與技能，求綜合與創新";為原那么，一方面在教學目的指導下，通過課堂教學知識點為導向，穩固根底知識和拓展所學內容；另一方面通過現實應用性為導向，進步理論教學的創新性和綜合性。

在實驗施行過程中仍然以學生為主體。其中，根底型實驗屬于入門階段，主要實驗內容為設計一些簡單的組合邏輯電路和時序電路，例如加法器、分頻器等。通過根底型實驗可以培養學生的實驗技能，強化學生對課堂知識的理解和應用。

拓展型實驗屬于進步階段，主要實驗內容為設計具有一定綜合性的應用電路，例如搶答器、LED數碼管的顯示等。通過拓展型實驗可以使學生深化理解層次化的設計方法，體會EDA技術設計的靈敏性和優越性；綜合型實驗屬于綜合應用階段，主要實驗內容為A/D采樣控制電路設計、交通燈控制系統、出租車計價器等。在設計相關實驗時，需要將本門課程與有關專業知識結合起來。因此，此類實驗可以培養學生的綜合應用才能和創新才能【7】。

綜合型實驗任務重、跨度大、學生難以獨立完成，因此采用分組合作的形式完成。在設計復雜電子系統時，教師應注意引導學生采用模塊化方法，自頂向下的對電子系統進展設計。例如交通燈控制系統分為計時模塊、顯示模塊、狀態機時序控制模塊、狀態翻譯模塊等。小組成員分工合作，發揮各組員的特長，最終完成綜合電子系統的頂層電路設計、下載實現。該過程可以培養學生之間的團隊合作精神。

實驗成績以驗收辯論和實驗報告為根據。驗收辯論分為結果演示和問題答復兩個環節。其中，結果演示詳細包括波形仿真與分析或者硬件電路測試以及設計思路闡述。波形仿真與分析是從理論上說明設計的正確性，硬件電路測試那么從時間上檢驗設計是否到達要求。驗收時，要求學生現場進場編譯、仿真、引腳設置并進展下載到FPGA芯片中，考察出學生的真實應用才能。

對于這種以學生為主體，層層遞進的實驗教學方式，將有助于學生穩固根底知識、拓展所學內容、增強理論才能、進步綜合素質和培養創新精神，為以后的學習或工作打下堅實的根底。

〔四〕完善考核方式

考核是教學過程中一個不可缺少的環節。它可以有效檢驗學生對知識的掌握情況，也是評價教師教學效果的有效手段。為了抑制傳統考核方式重理論、輕理論的問題，本課程的考核方式為"2+4+4";形式，即平時成績〔包括考勤和作業〕占20%，實驗成績占40%，理論考試成績占40%。其中，考勤催促學生課堂學習的持續性，作業和實驗考察學生的理論才能和綜合素質，理論考試考察學生對課程知識的掌握情況[8]。新的考核方式加大了實驗成績的占比，從而正確引導學生增加動手才能和工程理論才能的培養，進步實驗教學的質量。通過全面的考核，學生的自主學習才能、動手理論才能和綜合創新才能均得到了有效進步。

〔五〕進步教師專業素養，高度提煉知識點

以上四點以教學方法出發來考慮課程教學改革。然而，對授課教師的要求也是一個關鍵因素。一方面，隨著科技的開展，教師必須具備前沿視野，改善自身的知識構造，將教材上的抽象理論結合當前熱點，通俗易懂地講授給學生；另一方面，教師必須對所講內容高度熟悉，可以幫助學生提煉知識點，建立完好的知識體系構造。例如，授課時，教師可以利用思維導圖來精煉所學內容，建立層次清楚、系統、完好的圖形化知識框架體系。讓學生在學習過程中思路明晰、突出重點、化繁為簡。

五結語

為了進步教學質量，本文結合?EDA技術與應用?課程的特點和學生的實際情況，將PBL教學形式引入到實際教學中[9-10]。其中，理論授課以學生為主體，圍繞實際問題展開學習研究，極大的調動起學生的學習積極性；加強實驗內容，以小組形式進展綜合實驗，有效的培養了學生的工程理論才能和團隊協作才能；完善考核方式，有效的進步了學生的綜合素質。加強教師素養，幫助學生理解教學內容。在理論學習中，將課程所學知識與