三本院校EDA課程分層次教學方法的實踐與探索

張穎穎　申偉

【摘 要】EDA技術是電子類專業的一門專業必修課，本文分析了當前三本院校EDA課程的教學情況，根據本校培養應用型人才的目標以及學生的特點，對分層次教學方法進行了實踐和探討，通過理論和實驗兩個方面的層次性安排，重點在于通過由淺入深的方法提高學生學習興趣，針對學生知識掌握情況增加實踐內容，在教學過程中取得了較好的效果。

【關鍵詞】EDA技術；層次性；教學探索

0 引言

隨著電子科技的發展，集成電路在信息產業中越來越受到重視，集成電路設計業逐漸發展成為一門科學。隨著社會的發展，對于集成電路的設計也有更高的要求，包括對于每個設計步驟進行驗證以及IP核的復用等，因此，靈活掌握集成電路設計基礎的EDA技術，已成為各高校電子、電信、通信等本科專業的課程要求。該門課程的顯著特點是應用性強，要求學生更多地參與到實踐當中，而對于培養應用型人才的三本院校而言，則要在此基礎上提高學生的動手能力。本文根據三本院校的特點、當前EDA設計現狀以及多年來從事EDA教學經驗，在EDA課程的教學過程中對于分層次的教學方法進行了實踐和探索。

1 EDA當前的教授情況

當前電子信息技術飛速發展，電子科學技術、電子信息工程等相關的電子類專業已經在各個高校廣泛開展，而EDA作為電子設計類中的一門重要學科，在各大院校的課程設置中基本普及。目前，三本院校中對于課程安排的課時較少，學生實踐不夠，對于EDA技術的掌握和運用情況不夠深入，在畢業設計中也很少體現。EDA技術是在模擬電子技術、數字電子技術知識的基本上進行學習的一門課程，而三本院校的學生專業基礎相對薄弱，對于理論知識的理解有一定的難度，因此對于同樣要求的理論知識所花費的時間相對較多，則動手實踐的時間必然減少。雖然三本院校的學生對于動手實踐的興趣比較濃厚，但是當前的驗證性實驗較多，使學生無法保持熱情，而創新性實驗對于基礎不牢固的同學來說比較困難，不能充分提高學生的主動性[1]。

2 EDA分層次教學探索

本校課程的設置和講授以應用性為主導，當前EDA課程的安排為64學時，并且配備兩周的課程設計，內容安排比較豐富，學生在模電、數電方面的知識相對來說比較薄弱，動手能力不夠，根據以上情況，對于EDA課程進行分層次教學方法的探討，課程教授過程中主要在兩個方面體現出層次性：一方面，是對于基礎和理論知識的講授，另一方面，體現在實驗和課程設計等操作的練習。

2.1 理論知識的層次性

EDA課程中的理論知識在講解的過程中采用由淺入深的層次方法，將理論知識歸結為EDA技術介紹、可編程邏輯器件基礎知識、硬件描述語言的基本語法知識三部分。為了提高學生學習EDA課程的興趣，并起到擴大學生知識面的效果，EDA技術介紹環節用較生動的例子代替枯燥難以理解的概念，介紹EDA領域的電子比賽，如飛思卡爾智能車大賽等，并向學生推薦好的技術交流論壇，為了讓學生了解EDA技術的發展歷史及現狀，講解時介紹在EDA領域掌握最先進技術的公司及其產品；在講解可編程邏輯器件基礎知識時考慮到基本結構知識的比較枯燥難以理解，因此結合數字電路的知識講解可編程邏輯器件的基本結構與-或陣列，更接近學生所學知識，使學生對于芯片的應用有整體的把握；對于硬件描述語言知識的講解要深入透徹，而硬件描述語言是以簡單的數電模塊為例進行程序的編寫，為了讓學生對于硬件描述語言盡快地熟悉，需對常用的模塊多路選擇器、觸發器、編碼器、譯碼器、計數器等進行復習，使學生對于這些模塊的工作原理非常熟悉，然后以具體實例分析編程中涉及的語法知識，通過這個過程學生能夠掌握硬件描述語言的基本語法知識，但對于進一步編寫程序還需通過多加練習才能提高。總體來說EDA課程理論知識的講授可以分為了解性的、理解性的、具體掌握并應用的，通過上述層層遞進的過程，使學生能夠較好地掌握本門課程的理論知識，并為動手實踐操作做充分的準備。

2.2 實驗的層次性

由于EDA課程的特殊性，實驗操作的層次性又體現在兩個方面：從實驗實現過程的層次性上可以分為軟件仿真、硬件驗證、綜合設計三個部分，從實驗的難度上可以分為基本模塊的驗證性實驗，具有實際意義簡單設計性實驗以及綜合性實驗。

EDA實驗的過程主要包括軟件集成環境QuartusⅡ中的仿真、引腳配置和程序的下載驗證，為了滿足每個學生都能夠動手操作，將軟件仿真部分的實驗安排在機房中進行，這樣學生可以充分練習并且調試程序，主要包括8個實驗，1個熟悉操作環境及流程實驗，1個原理圖實驗，3個編寫程序實現簡單模塊實驗，1個LPM模塊練習實驗，2個狀態機實驗[2]，在此實驗過程中學生要學會原理圖和源程序兩種輸入方式，學會調試編譯過程中出現的各種錯誤，并且學會建立并分析仿真波形，通過仿真結果判斷輸入并進行修改、調試。在此基礎上安排學生到實驗室進行實驗箱的操作，首先要講解實驗箱中所有的硬件資源，要求學生在編寫程序時充分考慮現有的硬件資源，然后進行引腳的配置、硬件的連接及程序的下載。在此基礎上安排一些將多個模塊組合到一起的綜合性設計，并將軟件仿真、硬件實現的整個流程進行整體的操作，從而鍛煉學生的綜合設計并提高實驗操作的熟練程度。

為了讓學生學習EDA技術時保持輕松、愉快且自信的態度，實驗內容安排讓學生先做加法器、多路選擇器、編碼器、譯碼器、七段數碼管、十進制計數器等基本的模塊，做完之后讓學生分析實驗結果，找出實驗中的優缺點，然后再給學生講解，隨后安排學生做具有實際意義的投票表決器、60進制計數器、多路LED燈控制器等電路模塊，此類模塊需學生根據已有的硬件語言和數字電路的知識進行設計來實現，最后安排的實驗是針對部分學習能力較強、對此門課程感興趣的同學進行的，包括具有簡單控制開管的數字時鐘、數字秒表、多路搶答器等題目[3-5]。

在完成以上實驗的基礎上安排學生進行課程設計，針對大多數三本學生知識基礎較薄弱的特點，EDA課程設計的題目是根據學生平時表現相應擬定的，對于底子特別弱的學生，將平時練習的內容加以修改并略微提升難度，對于程度中等的學生則給與常用課程設計題目，對于程度特別好的學生，則根據競賽內容并適當修改擬定題目，以提高學生的綜合設計能力。課程設計結束時要求所有的學生都能夠做出最終結果，避免出現分小組只有單個學生練習，其他多數成員都不參與的情況。

3 EDA教學的發展趨勢

通過在本校學生中實行分層次教學的方法，EDA課程的教授收到了較好的效果，學生學習此門課程的興趣很高，并且能夠很好地鍛煉動手能力，在學生找工作的過程中也能夠起到很好的促進作用。EDA教學的改革和探索在不斷地進行，以后會更多地增加實訓和操作的內容，并且結合各種電子類的比賽主題和市場的需求，在不遠的將來，EDA技術的廣泛應用也許此門課程將以完全實際操作以及主題項目的形式進行授課。

【參考文獻】

[1]陳李勝.三本院校EDA課程改革探索[J].科教文匯，2010（1）.

[2]張惠國，潘啟勇，等.EDA課程層入式教學及實驗平臺建設[J].常熟理工學院學報（教育科學），2011.12（12）.

[3]李曙峰，冀云.EDA課程教學改革探索[J].科技向導，2011（23）.

[4]趙慶.三本院校課程教學方法實踐與思考[J].現代商貿工業，2013（7）.

[5]潘松，黃繼業，等.EDA技術實用教程[M].北京：科學出版社，2010.

[責任編輯：王楠]