關(guān)于EDA教學(xué)改革的研究與探索

楊藝敏 劉 濤

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004）

關(guān)于EDA教學(xué)改革的研究與探索

楊藝敏 劉 濤

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004）

文章分析了EDA技術(shù)及應(yīng)用在電子信息類專業(yè)教學(xué)中的重要性，結(jié)合電子信息類專業(yè)特色，對(duì)EDA課程的授課形式、教學(xué)內(nèi)容改革和考核方式組成進(jìn)行了探討。實(shí)踐證明，此項(xiàng)課程改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

EDA；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

EDA(Electronic Design Automation- 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)是以Verilog、VHDL等為硬件描述語(yǔ)言 ，以CPLD、FPGA 等可編程邏輯芯片為載體，將電子系統(tǒng)的軟件仿真與硬件設(shè)計(jì)電路相結(jié)合的一門電子設(shè)計(jì)技術(shù),是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的主流。

EDA課程一門技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，偏重?cái)?shù)字電路與系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。對(duì)于相應(yīng)的EDA設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具要及時(shí)進(jìn)行更新，同時(shí)教師也要不斷進(jìn)行理論知識(shí)充實(shí)和相關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)，從而使課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富和生動(dòng)。EDA課程的目的是為了讓學(xué)生能更好的掌握理論知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，這就需要教師把理論和實(shí)踐相結(jié)合在一起，同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中必須突出“學(xué)習(xí)為主，教學(xué)為輔”的思想，使學(xué)生能夠在實(shí)踐中加深理論知識(shí)，同時(shí)能在理論指導(dǎo)下對(duì)實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。本文從以下幾個(gè)方面對(duì)EDA教學(xué)改革展開研究和探索。

1 機(jī)房授課，加深理論與實(shí)踐的結(jié)合

EDA課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，讓學(xué)生及時(shí)掌握課程內(nèi)容并把理論直接指導(dǎo)踐就具有一定的難度。如果能將教學(xué)地點(diǎn)設(shè)置在機(jī)房，那么就可以解決這個(gè)問(wèn)題。信息科技學(xué)院有四個(gè)機(jī)房，其中一個(gè)還是與Altera公司共同組建的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，教師共同開發(fā)了一套 FPGA的開發(fā)板，軟件使用Quatrus。在機(jī)房上課，為學(xué)生訓(xùn)練提供了十分必要的場(chǎng)所，保證每個(gè)學(xué)生都能單獨(dú)用電腦學(xué)習(xí)，獨(dú)立完成自己的實(shí)驗(yàn)。教師在上課過(guò)程中可以做到邊講邊演示，讓學(xué)生能有充足的時(shí)間練習(xí)每一個(gè)設(shè)計(jì)，同時(shí)教師也可以在講解的過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問(wèn)題。

例如，在設(shè)計(jì) Verilog-HDL程序的時(shí)候，Verilog-HDL文件的命名、工程的命名以及下載器件芯片類型和型號(hào)的選擇等這些細(xì)微但又重要的問(wèn)題，學(xué)生通常覺得比較簡(jiǎn)單。但是當(dāng)他們自己設(shè)計(jì)程序和調(diào)試的時(shí)候，很多學(xué)生還是會(huì)忽視這些問(wèn)題，而導(dǎo)致程序設(shè)計(jì)失敗。在這過(guò)程當(dāng)中，如果教師能及時(shí)指導(dǎo)，那么學(xué)生便能對(duì)這些細(xì)節(jié)牢記不忘。

2 聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容，將設(shè)計(jì)實(shí)例引入教學(xué)中

在EDA傳統(tǒng)教學(xué)中，教師更多注重Verilog-HDL語(yǔ)言要素的講解，學(xué)生很難一下就理解這些語(yǔ)言要素內(nèi)容。教師應(yīng)針對(duì)硬件描述表達(dá)形式多樣，語(yǔ)言語(yǔ)法豐富的特點(diǎn)，結(jié)合大量的應(yīng)用實(shí)例來(lái)對(duì)編程要點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，從而使學(xué)生能更容易理解和掌握。例如，在always塊語(yǔ)句當(dāng)中，對(duì)于敏感信號(hào)表達(dá)式的講解，就可以結(jié)合十進(jìn)制計(jì)數(shù)器這個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)加深了解。首先，根據(jù)采用不同的敏感信號(hào)設(shè)計(jì)出不同的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；然后在Quartus軟件平臺(tái)上對(duì)不同的設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯，仿真，并對(duì)仿真進(jìn)行分析；最終下載到硬件平臺(tái)上進(jìn)行硬件功能驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。

EDA教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生情況，建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：包含基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)[2]?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)包括組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)(如全加器-數(shù)據(jù)選擇器)、時(shí)序邏輯電路實(shí)驗(yàn)(如各類觸發(fā)器、鎖存器)和脈沖電路實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)包括電壓表、頻率計(jì)、波形發(fā)生器等實(shí)驗(yàn)。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生通過(guò)EDA仿真軟件進(jìn)行仿真分析和設(shè)計(jì)，掌握了電路的設(shè)計(jì)方法，又對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理加深了理解。在綜合性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，可以進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際電路調(diào)試能力。首先，學(xué)生要分析出各個(gè)子模塊的原理；然后，在Quartus軟件平臺(tái)上把各個(gè)子模塊整合在一起構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試；最后，編譯、仿真、下載到硬件平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。

3 引入EDA實(shí)訓(xùn)教學(xué)及改進(jìn)考核方式

為了更好的學(xué)習(xí)EDA課程，引入了EDA實(shí)訓(xùn)教學(xué)。在EDA實(shí)訓(xùn)教學(xué)中推出大量的EDA應(yīng)用題目，這些題目的難度能滿足不同層次的學(xué)生。學(xué)生可以自己的能力和興趣選擇不同類型題目，然后查閱相關(guān)資料，編寫程序，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在這個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，主要是培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和規(guī)范的研究方法[3]。

對(duì)于考核方式，用試卷來(lái)進(jìn)行考核是比較合適理論教學(xué)的，但是對(duì)于EDA教學(xué)來(lái)說(shuō)，并不合適。EDA這門課程是以實(shí)踐為主的，如果讓學(xué)生在學(xué)習(xí)完這門課程之后，掌握的僅僅是幾個(gè)關(guān)鍵詞和Verilog-HDL的語(yǔ)法規(guī)則，那并不能滿足對(duì)學(xué)生的要求。所以，對(duì)學(xué)生興趣的培養(yǎng)，讓他們用直觀性的動(dòng)手實(shí)踐比抽象性的試卷更為合適。因此EDA的考核方式由以下幾部分組成：

（1）平時(shí)成績(jī)考核(40%)：平時(shí)成績(jī)由課后作業(yè)、出勤率、和課堂測(cè)驗(yàn)組成。

（2）上機(jī)綜合設(shè)計(jì)(60%)：授課教師以課堂所講例題和課后布置作業(yè)題為基礎(chǔ)，增加一些簡(jiǎn)單的功能，做成題簽，讓學(xué)生在規(guī)定的50分鐘內(nèi)以硬件描述語(yǔ)言的方法實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行波形仿真和下載驗(yàn)證，只要正確即滿分。

根據(jù)以上的考核方式，學(xué)生在上課的時(shí)候就明確了解考核方式的組成，在上課過(guò)程當(dāng)中就會(huì)多動(dòng)手實(shí)踐，從而掌握了一些設(shè)計(jì)技巧，自然而然就會(huì)對(duì)這門課程產(chǎn)生興趣。

4 結(jié)束語(yǔ)

EDA技術(shù)的迅速發(fā)展，是信息社會(huì)發(fā)展必不可缺的動(dòng)力之一，我們要及時(shí)掌握EDA的最新技術(shù)，并對(duì)EDA的課程進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，為我國(guó)培養(yǎng)出更多的人才。

[1] 江國(guó)強(qiáng).EDA 技術(shù)與應(yīng)用(第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[2] 楊敏.改進(jìn)實(shí)驗(yàn) 加強(qiáng) EDA教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008,27(2):110-112.

[3] 任志平,黨瑞榮.EDA 教學(xué)改革與創(chuàng)新實(shí)踐研究[J].中國(guó)電力教育,2011,(26):104-105.

Study and exploration on the teaching reform of EDA

The importance of EDA technology and its application in the teaching of electronic information major were analyzed, combined with electronic information specialty, EDA course modes of teaching, reform of teaching content and composition of assessment method were discussed. Practice proved that this curriculum reform had stimulated students' interest in learning and improved student hands-on skills

EDA; practice teaching; teaching reform

G423.07

A

1008-1151(2012)06-0184-02

2012-04-30

楊藝敏（1983－），女，桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院教師，研究生，研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理；劉濤（1983－），男，桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院教師，工程碩士研究生，研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?/p>