基于QUARTUSⅡ的EDA技術實訓課教學模式研究

張建彬

(福州職業技術學院機器人學院，福建 福州 350108)

EDA技術是以大規模可編程邏輯器件CPLD/FPGA為設計載體，利用VHDL語言描述硬件系統邏輯，經過邏輯綜合布線、設計仿真等工作，得到設計結果，進而完成系統電路設計的一種硬件設計技術，在自動控制、通信、電子信息等領域中占有重要地位，隨著社會及技術市場的快速發展的，對EDA人才的需求越來越多，要求也越來高。因此，構建基于Quartus II的EDA技術實訓課教學模式，有利于讓學生“邊做邊學”，在學習理論知識的同時掌握操作技能，最終實現”教學做合一“，全面培養學生的綜合素質。

一、現階段EDA技術教學模式存在問題

(一)EDA理論教學與實驗教學課時比例失衡

EDA技術是電子、電子信息類、計算機等專業中的基礎課程，具有極強的實踐性，然而，目前，在大多數的院校中EDA技術的理論教學和實驗教學的課時比例明顯不均衡，這種教學模式使得學生重理論、輕實踐，導致學生對EDA技術的理論知識掌握非常膚淺，且在試驗箱的操作、VHDL編程語言的設計、系統的調試與仿真等方面能力非常薄弱，學生不具備獨立EDA開發的能力，大大降低了學生的就業競爭力，難以滿足社會發展對技能型人才的需求。

(二)EDA實驗教學內容陳舊、簡單

就現階段的EDA實驗教學而言，教學內容比較陳舊、簡單，往往是對教材中例題進行簡單的驗證、或對課后習題進行簡單操作，實驗的創新性和綜合性不夠，對于EDA實驗箱的利用率不夠，導致學生只能照本宣科進行實驗操作，實踐能力和綜合能力不強，使得學生就業后的職業技能難以滿足崗位需求。

二、基于Quartus II的EDA技術實訓課教學模式構建

(一)構建必要性

考慮到學生就業需求及企業發展對技能型人才的需求，將EDA技術的理論教學與實驗教學融為一體，利用項目教學法開展實訓課，實現理實一體化教學，讓學生在實訓課中，通過具體項目的學習，及時的消化與吸收理論知識，讓學生邊做邊學，掌握Quartus II軟件的基本使用方法，熟悉VHDL語言的輸入，熟練的進行程序設計、調試仿真、程序下載，對于提升學生專業技能具有重要意義。

(二)構建策略

實訓課教學設計摒棄傳統按照理論知識教學先后順序結構開展的方式，而是以項目任務的方式，將所有知識點融合起來，讓學生通過分組完成任務的過程從理論到實踐、再從實踐回到理論，進而形成完整的知識體系。下面以項目《兩路表決查看器設計》實訓課教學為例進行具體分析。

1.教學設計

知識目標：EDA基本設計流程；FPGA查找表邏輯結構；CPLD邏輯陳列概念；VHDL語言的結構和實體；VHDL原理圖輸入設計。

能力目標：能使用VHDL語言完成兩路表決器的設計，并能采用異步時序邏輯電路和元件例化語句進行加法器、分頻器、計數器及數碼管顯示器的驅動設計。

2.教學過程

教師根據項目內容，為學生準備實訓項目任務指導書和相關資料，布置項目任務，將學生進行分組，并對項目任務進行劃分：

任務1：掌握CPLD工作原理。

任務2：掌握FPGA工作原理。

任務3：采用VHDL語言編程，點亮一盞LED燈，并完成時序仿真、功能仿真、程序下載、硬件測試等流程。

任務4：設計兩路表決查看器。

在將任務細分之后，學生以分工的形式進行搜集資料，并進行消化吸收，在完成每個人的任務之后進行組內相互交流，共同制定項目實施方案。學生按照方案計劃，獨立的完成工作任務。每個小組選派一名同學上臺展示本小組的實施方案，通過教師點評、生生互評，發現方案中存在問題，并通過師生共同討論解決問題。學生按照改進方案，進一步完善本小組的設計方案。教師根據學生仙姑完成情況，對于學生存在的共性問題進行重點講解。

3.教學評價

實訓課教學評價改變傳統紙質考試的方式，注重過程化的考核和成績的綜合評定。課程實訓課總成績由50%實訓成績+40%期末考試成績+10%平時成績組成。

其中，實訓成績包括學生對理論知識的掌握程度、實驗操作技能的熟練程度、小組團隊協作程度、個人獨立完成項目程度等方面內容，對學生進行綜合性評價，從而推進學生專業技能的整體提高。

三、結語

綜上所述，構建基于Quartus II開發環境下的EDA技術實訓課教學模式，有利于加深學生對EDA開發流程的理解，改變以往理論教學與實踐教學嚴重脫離的現象，讓學生通過編程設計、實驗測試、優化仿真等一系列操作，不斷提高自身EDA技術的設計開發和調試分析能力，為學生以后從事電子產品開發累積豐富的編程經驗，從而滿足社會及企業發展對技能型人才的需求。