大學(xué)EDA教學(xué)的實(shí)踐與研究

【摘 要】高校EDA實(shí)驗(yàn)是通信電子學(xué)科門類中一門實(shí)踐性、應(yīng)用性、專業(yè)性很強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課程，EDA實(shí)驗(yàn)室如何發(fā)揮合理利用一直是高校教學(xué)科研人員關(guān)注的問題。本文基于西安外事學(xué)院早期傳統(tǒng)EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺點(diǎn)和不足并結(jié)合后期的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出幾個(gè)方面的改革思路。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)改；EDA實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新

隨著科技的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)，電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)日漸融合，成為當(dāng)今社會(huì)科技領(lǐng)域的重要支柱技術(shù)，任何領(lǐng)域的研發(fā)工作都與這些技術(shù)緊密聯(lián)系，而他們的相互交叉，相互滲透，也越來越密切。電子產(chǎn)品始終朝著速度快、體積小、重量輕的方向發(fā)展，近年來電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度更可謂日新月異。1995年4月，中科院微電子中心已開發(fā)出0.8um的CMOS工藝，在5.0×5.7mm面積上集成了26000只晶體管、輸出管腳數(shù)為72，制成了通用的模糊控制集成塊。

為適應(yīng)這種現(xiàn)狀，進(jìn)一步縮短電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)周期、降低開發(fā)成本，日趨進(jìn)步和完善的EDA/ASIC技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法而成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心；而掌握可編程邏輯器件(PLD)、專用集成電路(ASIC)與電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)緊密結(jié)合的EDA/SOPC設(shè)計(jì)技術(shù)也已成為現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的必備技能。為適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展需要，盡快讓身處科技前沿的高校師生掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中不可缺少的EDA/SOPC設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)，在外事學(xué)院工學(xué)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，學(xué)校建立了“學(xué)生EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地”。以我校工學(xué)院通訊工程專業(yè)“通信ASIC設(shè)計(jì)課題組”為技術(shù)核心，面向通信與信息系統(tǒng)、信息與信號(hào)處理、電子科學(xué)技術(shù)、微電子、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科方向，具有較高水平的技術(shù)起點(diǎn)。下面對(duì)EDA/SOPC設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成果和體會(huì)做簡(jiǎn)要論述。并具體提出教學(xué)實(shí)踐中的改革建議。

一、建立軟硬件綜合平臺(tái)

教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地把ALTERA購買的大量高檔EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)評(píng)估開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用于學(xué)生的日常實(shí)踐。利用EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)評(píng)估開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)為學(xué)生開出了SOPC、嵌入式SOC系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。為改進(jìn)、提高教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室配置了豐富的多媒體教學(xué)設(shè)備，主建了局域網(wǎng)，隨時(shí)學(xué)生都可以下載資源、在線提交或直接與老師“face to Face”。利用這種先進(jìn)的教育手段，實(shí)現(xiàn)多方位、多層次、多角度三維教學(xué)，教學(xué)效果得到了很大的改觀。通過學(xué)習(xí)、交流，與同行的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)理念產(chǎn)生巨大的碰撞和升華，設(shè)計(jì)開發(fā)出了具有自主版權(quán)的“ASIC系統(tǒng)”，并編寫了相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐輔導(dǎo)書。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不但用于實(shí)現(xiàn)了本校在校本科生的教學(xué)實(shí)踐，也為其他院校提供實(shí)踐參數(shù)和技術(shù)支持，本實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了本校、“EDA設(shè)計(jì)”、“硬件描述語言”“EDA/SOPC設(shè)計(jì)技術(shù)”等多門課程的教學(xué)，針對(duì)不同年級(jí)的學(xué)生的基礎(chǔ)和特點(diǎn)，分別安置了不同的實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求。軟硬件平臺(tái)的建立必將實(shí)現(xiàn)了資源配置的效率最大化。

二、鼓勵(lì)相關(guān)專業(yè)師生參加實(shí)驗(yàn)室、提供ASIC專題技術(shù)講座和培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)以賽促學(xué)以賽促研究

多次舉行EDA/SOC/FPGA大型軟件設(shè)計(jì)的高級(jí)培訓(xùn)，并且為我校師生提供EDA設(shè)計(jì)領(lǐng)域、工程技術(shù)領(lǐng)域的繼續(xù)教育，在新技術(shù)和新成果能在我校這個(gè)教學(xué)交流平臺(tái)上“平坦”進(jìn)行。我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)（基地配合“可編程ASIC設(shè)計(jì)”等相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，多次在全國(guó)大學(xué)生設(shè)計(jì)大賽上獲得二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地還成功舉辦了校園“大學(xué)生校友杯EDA大賽”，為我校師生進(jìn)行了多次EDA大賽設(shè)計(jì)的軟硬件設(shè)計(jì)與培訓(xùn)；并和EDA行業(yè)協(xié)會(huì)，相關(guān)企業(yè)組織各類科研實(shí)戰(zhàn)活動(dòng)，組織本科生參加西安交大和西安電子科技大學(xué)國(guó)內(nèi)外著名專家的EDA技術(shù)講座。教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地通過各種全校范圍內(nèi)的活動(dòng)激發(fā)在校師生的學(xué)習(xí)和科研興趣，并由此產(chǎn)生了多明優(yōu)秀學(xué)生獲得高校EDA大賽名次。為使得能夠推進(jìn)國(guó)內(nèi)EDA教育，實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地積極準(zhǔn)備著和其他相關(guān)兄弟院校的該類專業(yè)組織聯(lián)賽，激發(fā)學(xué)生們的熱情。我校EDA實(shí)驗(yàn)基地也組織各種活動(dòng)豐富業(yè)余科研、開拓相關(guān)專業(yè)視野，這些活動(dòng)都收到了良好效果，以賽促學(xué)，以賽促研的目的得到了很好的實(shí)現(xiàn)。

三、完善實(shí)驗(yàn)保障體系

從全國(guó)高等院校1999年擴(kuò)招以來，不論是實(shí)力雄厚的百年老校還是像西安外事這樣的民辦院校，都存在實(shí)驗(yàn)資源不足的現(xiàn)象。但是由于許多實(shí)驗(yàn)室不同程度上存在著各自為政、缺乏統(tǒng)一部署管理的問題，造成了部分實(shí)驗(yàn)資源的閑置和實(shí)驗(yàn)人員的浪費(fèi)。為了有效解決這一問題，學(xué)校自創(chuàng)建EDA實(shí)驗(yàn)室和后期的實(shí)驗(yàn)基地都由專門實(shí)驗(yàn)管理人員管理，管理人員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的管理以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)，確保實(shí)驗(yàn)設(shè)備能在較高負(fù)荷的狀態(tài)下仍能正常運(yùn)行。這在早期高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，理論教學(xué)和實(shí)踐相互獨(dú)立，由專門的實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這就造成理論與實(shí)踐很大程度上的獨(dú)立。為了給學(xué)生提供更大程度的便利，為了保障基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)的融合，EDA實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)基地除了配置微機(jī)，還配備了EDA實(shí)驗(yàn)箱、嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱以及Multisim、EWB、PAC-Designer、Labview等電路設(shè)計(jì)和相關(guān)仿真軟件，為學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)開展多門相關(guān)課程提供可能。

四、鼓勵(lì)使用綜合性實(shí)驗(yàn)。

盡量能夠減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的主要實(shí)驗(yàn)方式，這種式樣方式多為粗放行的實(shí)驗(yàn)，主要是正對(duì)實(shí)驗(yàn)器材少，學(xué)生多，指導(dǎo)教師缺乏。為了驗(yàn)證某一定理或結(jié)論。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們一步一步的按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書來做實(shí)驗(yàn)，再統(tǒng)一填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)方法和過程都是完全教條的，這并不完全符合實(shí)踐中的復(fù)雜情況。這種實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)正確使用儀器和操作技能，它在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的初級(jí)階段是必要的。這種實(shí)驗(yàn)容易使得學(xué)生認(rèn)為實(shí)踐是為了驗(yàn)證理論的直觀感受，產(chǎn)生依賴性，失去主動(dòng)性，不利于學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的調(diào)高，由此，EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)該盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，相應(yīng)增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在綜合性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生自行查閱資料、確立實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師主導(dǎo)地位變?nèi)趿?，學(xué)生的積極性變強(qiáng)了。綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)社真正意義上提高學(xué)生的分析能力和實(shí)際解決問題的能力，提高了他們的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)。

五、總結(jié)與展望

大學(xué)EDA教學(xué)實(shí)踐是一個(gè)不斷完善的過程，我們將繼續(xù)進(jìn)一步深入探索和研究。一方面，實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步加強(qiáng)EDA學(xué)術(shù)交流，吸收國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法和手，與國(guó)內(nèi)外一流大學(xué)社實(shí)驗(yàn)室建立溝通與交流，爭(zhēng)取獲得支持和幫助，建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和加強(qiáng)互訪交流。并與廠房合作，提供教師和部分優(yōu)秀學(xué)生到廠商一線的部門去參與研發(fā)生產(chǎn)。另一方面，采用最新的科研手段保證教學(xué)效果良好，為本科生的實(shí)驗(yàn)和科研能力打下良好的基礎(chǔ)。建立良好的科研氛圍，讓青年教師參與擔(dān)任相關(guān)課題，帶領(lǐng)學(xué)生綜合提高他們的工程設(shè)計(jì)素質(zhì)。也為EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在全校軟硬件教學(xué)科研人員共同的努力下，打造西部實(shí)驗(yàn)基地“夢(mèng)工廠”。

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