徐效文 吴建好 王会海 孙克辉

摘要：分析了“EDA技术及应用”课程教学过程中存在的问题，探讨了POGIL教学法在该课程中的应用。通过精心设计POGIL内容，把理论教学和实验教学有机地结合起来，激发学生学习兴趣，启发学生思维。教学实践表明，该课程的教学改革提高了学生的学习积极性和主动性，增强了学生的实践能力和创新能力，教学效果好。

关键词：POGIL模式；EDA技术及应用；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）39-0166-02

随着现代电子技术的快速发展，基于EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术的设计方法正在成为现代电子系统设计的核心，采用传统教学模式的EDA教学，存在教学效果不理想、学生难以听懂、难以培养学生的实践能力等诸多弊端，因此需要对传统教学模式进行改革。

本文针对EDA课程的特点，将POGIL教学模式引入到EDA课程的教学中，精心设计POGIL内容，激发学习兴趣，启发学生思维，提升教学效果。

一、EDA技术及应用教学中存在的问题

EDA技术是以计算机为工作平台，以EDA工具软件为开发环境，以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为设计语言，以可编程逻辑器件为实验载体，以ASIC/SOC芯片为设计目标，以电子系统设计为应用方向的电子系统自动化设计技术。传统教学模式下EDA教学存在的主要问题如下。

1.教学内容组织安排欠合理。主要问题是：

（1）CPLD/FPGA的结构原理这部分内容理论性强，比较抽象，相对比较复杂，如果一开始就讲解CPLD/FPGA的内部结构及工作原理，即使学生有数字电路的基础知识，理解起来也会感到比较困难。（2）VHDL设计初步、EDA工具软件（QuartusⅡ）应用向导这两章内容前后顺序欠妥。

2.理论教学与实验教学衔接不紧密。传统教学方式往往先讲解书本理论知识，再开展上机实验，学生在实验过程中，不知道如何下手进行VHDL语言设计，理论与实践严重脱节。

由于EDA教学中存在以上两个方面的主要问题，导致教学效果不理想，因此需要对EDA技术及应用教学进行改革。

二、POGIL模式在EDA技术及应用课程教学中的应用与实践

（一）POGIL教学模型

POGIL是一种在教师的指导下进行引导型探究学习模式。在这种以学生为中心的学习模式下，教师不仅教会学生知识，更重要的是教会学生学习新知识的方法。学生自由组成学习小组，充分发挥每一个学生的潜能，使每一个学生都能够完全融入到学习的氛围中去。POGIL的课堂活动利用指导性探究的学习理念来设计，每个活动环节都进行精心设计。POGIL学习循环包括概念的探索、形成和应用三个环节。学生分组学习，每个人都有一个角色来确保所有学生积极参与到学习过程中。教师作为学习引导者与推动者，通过精心设计科学的POGIL教学活动，观察学习进展，并及时解决学生学习需要，使学生积极参与到学习过程中，引导学生建立新知识。

（二）优化教学内容

针对EDA教学存在的问题，根据EDA技術应用性强的特点，需要对教学内容进行适当调整和优化，以利于POGLIL活动的组织和开展。（1）针对目前EDA教学内容设置不合理，对部分章节顺序进行了调整，比如：把第3章VHDL设计初步、第4章EDA工具软件（QuartusⅡ）应用向导这两章内容进行交换一下顺序，先让学生了解如何使用该工具软件，再介绍如何利用该软件进行简单地VHDL设计。（2）针对第2章CPLD/FPGA的结构原理这部分内容理论性强、比较抽象、比较复杂，学生难以理解的问题，先介绍VHDL设计初步，通过简单的例子使学生对EDA课程的教学快速入门，然后再引导学生思考，编写的VHDL程序下载到哪里去了？那么CPLD/FPGA的内部结构是什么？

（3）VHDL设计是EDA课程的重点，对于VHDL语言的教学不能像汇编语言那样，逐条逐句地对语法进行讲解，考虑到学生有数字电路、C语言等前期课程的基础知识，以数字电路设计为基点，通过一些简单、典型的实例，逐步引出VHDL语句语法内容，采用POGIL教学模型引导学生去归纳总结VHDL语法要点。

（三）POGIL教学实践

将POGIL模式引入EDA课程教学，不能照搬国外模式，应该根据课程特点，结合我国学生的学习习惯，开展教学改革和实践探索，兼顾理论教学和实验教学，充分发挥POGIL模式的优点，培养学生的创新能力。在课程最初，首先概况介绍课程的知识体系、重点及难点内容以及需要同学们掌握的内容，然后向学生介绍课程的教学方法——POGIL教学模式，让学生充分了解该方法的教学过程以及需要同学们密切配合的工作。

1.科学分组。首先同学们自由选择组成学习小组，每组3—4人，组内成员自我分配角色，并明确各自的职责，每人都有自己的角色来保证学习任务的顺利开展。典型的POGIL角色分为管理者、发言人、信息员、记录员。

2.精心设计POGIL内容。（1）POGIL前期准备。在该课程的前两次课上，用多媒体教学概述EDA课程的知识架构，接着用实验箱演示一个最简单的例子，强调需要同学们掌握的主要内容，然后向学生介绍POGIL教学模式以及注意事项，使同学们知道自己要做什么。（2）精心设计POGIL内容。POGIL教学内容的设计应该考虑学生的前期基础，以便跟他们已有的知识结构联系起来。以第3章VHDL设计初步为例，同学们对半加器非常熟悉，所以教学就从半加器开始，让学生使用QuartusⅡ工具软件参照例子，设计出半加器，并且进行综合、仿真、测试，然后引导学生概括总结利用VHDL语言进行数字电路设计的流程以及VHDL语法结构。接着逐步由易到难，让同学们依次进行全加器、1位加法计数器的设计、4位加法计数器的设计、任意位加法计数器的设计，逐步过渡到复杂的分频器设计。

（四）过程引导

在POGIL课堂活动中，老师充当的不仅是知识的传授者，更是学生团队自治的引导者。老师需要做到：鼓励学生做出选择和尝试、指导学生查找学习参考资料、引导学生思考。特别是在学生做不下去时，帮助学生梳理问题，引导线索，启发学生思维，鼓励学生继续进行探索、尝试。

（五）考核方式多元化

在评价POGIL教学模式的效果时，不能简单地以笔试作为最终成绩方案进行，评价体系应该多元化，不仅应该有理论水平评价，还应该包括实操能力评价和过程评价，而且应该加大过程考核所占的比重，强调对探究和操作过程的考核，主要培养学生的动手能力和创新能力。

三、结束语

本文将POGIL模式引入到EDA技术及应用课程教学中，精心设计POGIL内容，把理论教学和实验教学有机地结合起来，加强过程引导，加大过程考核比重，着重培养学生分析问题、解决问题的能力，有效激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性和主动性，增强了学生的实践能力和创新能力。

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