EDA應(yīng)用技術(shù)項目化教學(xué)體系的構(gòu)建

徐 雷，孫長智

（亳州師范高等?？茖W(xué)校理化系，安徽亳州 236800）

EDA應(yīng)用技術(shù)項目化教學(xué)體系的構(gòu)建

徐 雷，孫長智

（亳州師范高等?？茖W(xué)校理化系，安徽亳州 236800）

針對EDA應(yīng)用技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀，把項目化教學(xué)體系的內(nèi)容分解為基礎(chǔ)型項目、提高型項目和綜合型項目等三個層次，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中得到工程項目體驗，提高了分析問題、解決問題的能力，從而完善了自己的知識體系，掌握了處理工程項目的方法和技巧。

EDA；項目化；教學(xué)體系

電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation，EDA）應(yīng)用技術(shù)是電子信息類專業(yè)的專業(yè)必修課，該課程是在學(xué)生學(xué)習(xí)了C語言程序設(shè)計和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之后，開設(shè)的后續(xù)專業(yè)課程。在內(nèi)容上，EDA應(yīng)用技術(shù)重點介紹了EDA技術(shù)、原理圖輸入法、硬件描述語言的語法結(jié)構(gòu)、FPGA開發(fā)應(yīng)用及相關(guān)知識，是一門綜合性強、內(nèi)容先進、實踐性強的電子類專業(yè)課程［1-3］。該課程的目的是使學(xué)生在掌握基本的EDA開發(fā)流程和硬件描述語言的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)實際利用EDA軟件平臺對數(shù)字電路系統(tǒng)進行分析和設(shè)計。

EDA應(yīng)用技術(shù)在教學(xué)的分類上大多分為理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩環(huán)節(jié)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，教師往往是按照教材理論知識架構(gòu)的特點，先介紹EDA技術(shù)和原理圖輸入法，接著講解EDA軟件開發(fā)平臺和整個設(shè)計流程，再講解硬件描述語言的語法結(jié)構(gòu)以及簡單的程序設(shè)計例題，最后講解CPLD和FPGA的硬件結(jié)構(gòu)。這些繁多復(fù)雜的理論內(nèi)容使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理，并對該課程失去信心，從而影響教學(xué)的效果。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，教師把所有的學(xué)生安排在實驗室做實驗，實驗操作的內(nèi)容往往是書本內(nèi)容的一種重復(fù)，和實際應(yīng)用聯(lián)系不大，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終還是沒有達到教學(xué)目的。造成理論課程教學(xué)和實驗教學(xué)嚴重脫節(jié)的主要原因：一，在于人才培養(yǎng)方案制定不合理?，F(xiàn)有人才培養(yǎng)方案限制了EDA課程教學(xué)的理論課時數(shù)和實驗課時數(shù)，并且要求任課教師按照授課計劃在規(guī)定的時間內(nèi)講授完眾多復(fù)雜繁瑣的理論知識，以及具體的實驗內(nèi)容。二、電子類專業(yè)學(xué)生數(shù)量遠遠三倍于實驗器材量，無法做到邊理論邊實踐的教學(xué)，造成實驗理論課程重復(fù)理論課程中講到的知識點，根本沒有把理論和實際工程應(yīng)用相結(jié)合，忽略了對學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

因此，為了使學(xué)生在沒有走出校門之前就能學(xué)到實際工程中需要的知識和技能，增強其就業(yè)實力，我們提出EDA課程的項目化教學(xué)模式，以彌補傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，使EDA課程的教學(xué)更符合教學(xué)規(guī)律，更有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)［4］。EDA應(yīng)用技術(shù)整個項目化教學(xué)體系分為基礎(chǔ)型項目、提高型項目、綜合型項目三個層次，該教學(xué)體系層次由易到難、由淺入深，著眼于應(yīng)用，將理論教學(xué)和實踐教學(xué)融為一體。

1 基礎(chǔ)型項目

基礎(chǔ)型項目教學(xué)主要是讓學(xué)生掌握Quartus II等EDA軟件工具的使用、面向FPGA項目開發(fā)的整個流程、試驗箱的使用方法以及層次化設(shè)計方法，熟悉Verilog硬件描述語言的語法內(nèi)容的基本語法知識和程序設(shè)計的基本思想。具體開設(shè)的基礎(chǔ)型項目如表1所示。

表1 基礎(chǔ)型項目一覽表

Quartus II軟件是EDA項目化應(yīng)用中的主流軟件之一，整個教學(xué)都是在此軟件平臺上進行的，因此把此軟件的使用作為基礎(chǔ)型項目的第一項目，通過此項目的教學(xué)，希望達到消除學(xué)生對英文軟件的抵觸情緒，項目2和項目3是對Quartus II軟件的鞏固練習(xí)，同時也是EDA開發(fā)流程中一個重要的輸入方法。其余的基礎(chǔ)型項目都是數(shù)字電子技術(shù)課中的組合邏輯電路，學(xué)生在具有了數(shù)字電子技術(shù)知識的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)起來比較簡單，同時在完成此類項目后，學(xué)生會具有成就感，增強其學(xué)習(xí)信心。在基礎(chǔ)型項目的實施過程中，部分學(xué)生可能會不明白Quartus II軟件中的每一步操作中英文提示的意思，在教學(xué)中可以把每一步的英文提示介紹多遍，在下面的其他項目中，同樣會反復(fù)的提示每一步英文的意思，經(jīng)過反復(fù)提示，學(xué)生遇到這些常用的英文提示就會自己明白其意思了。同時為了使學(xué)生克服對英語的恐懼心理，建議每個人在其電腦上安裝有道詞典，遇到不懂的單詞就查。在講解原理圖輸入法和文本輸入法時，要對比講解，讓學(xué)生在對比的過程中找到共同點和不同點。原理圖輸入法的重點是如何從原理圖庫中找到元器件，而文本輸入法的教學(xué)要結(jié)合學(xué)生已有的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識講解，遇到學(xué)生對基礎(chǔ)知識不懂的地方，還要及時補充相關(guān)知識點。

2 提高型項目

通過基礎(chǔ)型項目的訓(xùn)練，學(xué)生不論是在軟件的使用還是在基礎(chǔ)知識的掌握方面都有了一定的提高，在此基礎(chǔ)上，為了激發(fā)學(xué)生的求知欲，要對學(xué)生提出新的要求，提高型項目是在基礎(chǔ)型項目的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生完成若干個相對復(fù)雜電路模塊的設(shè)計，其目的重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力［5］。具體開設(shè)的提高型項目如表2所示。

表2 提高型項目一覽表

基礎(chǔ)型項目讓學(xué)生在掌握了軟件的使用以及兩種輸入法的同時，能對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)中組合邏輯電路進行設(shè)計，而提高型項目則是對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)組合邏輯和數(shù)字邏輯電路的實現(xiàn)。在實施過程中，觸發(fā)器的實現(xiàn)要講解的詳細，如果這個基礎(chǔ)知識學(xué)生不能理解，后續(xù)的項目將無法進行。教學(xué)中所有的項目都是緊密相關(guān)的，只有在前期項目完成的基礎(chǔ)上，后續(xù)項目才可能完成，所以在教學(xué)過程中，要保證多數(shù)同學(xué)能完成具體的項目要求，對極個別的能順利完成提高型項目的同學(xué)，可以采取綜合性強的項目來提高其項目設(shè)計能力。

3 綜合型項目

基礎(chǔ)型項目和提高型項目把已有的數(shù)字電子技術(shù)中的一些電路進行了實現(xiàn)，并在試驗箱中進行了驗證，而這些和實際的工作需求還是有很大區(qū)別的。為了使教學(xué)更貼近實際工程需求，需設(shè)計一些綜合型項目。綜合型項目在教學(xué)時要按照實際工程項目的工作要求，引導(dǎo)學(xué)生進行項目要求分析，進行系統(tǒng)方案的設(shè)計和算法描述，接著提示學(xué)生編寫RTL代碼，并進行功能仿真。邏輯綜合后要求學(xué)生進行后仿真，直到配置文件下載到的實驗板，完成項目的要求。相對于基礎(chǔ)型和提高型項目來說，綜合型項目對學(xué)生的要求較高，其目的在于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力，讓其掌握處理工程項目的方法和技巧。

具體開設(shè)的綜合型項目如表3所示。

表3 綜合型項目一覽表

4 總 結(jié)

針對EDA課程的教學(xué)實際，按照由易到難、由簡單到復(fù)雜的設(shè)計思路，構(gòu)建了項目化教學(xué)體系，此類課程體系可以做到教、學(xué)、做相結(jié)合，真正實現(xiàn)理論和實踐融為一體。項目化教學(xué)體系要想能夠順利實施，需在同一場所（如實驗室）開展教學(xué)環(huán)節(jié)和實驗環(huán)節(jié)，教學(xué)場所要具備EDA軟件平臺和對應(yīng)的實驗板。

［1］潘松，王芳，張筱云.EDA技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2011.

［2］龍海燕，董曉紅，王姝.項目導(dǎo)入法在EDA教學(xué)中的探索［J］.成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011，27（2）：29-31，44.

［3］粱洪衛(wèi)，高丙坤，王秀芳，等.EDA技術(shù)與應(yīng)用課程實驗與實踐教學(xué)研究［J］.實驗室科學(xué)，2010，13（3）：40-41.

［4］韋英華.EDA仿真實訓(xùn)在相關(guān)電類教學(xué)中的應(yīng)用［J］.科技視界，2012（15）：138-139.

［5］高金定，鄔書躍，孫彥彬，等.EDA技術(shù)創(chuàng)新型實驗室教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（2）：158-160.

The Construction of Project Teaching System of EDA Application Technology

XU Lei，SUN Chang-zhi
（Department of chemical and physical，Bozhou Teachers College，Bozhou 236800 China）

According to current situation of EDA teaching，the EDA teaching system is divided into three levels，such as foundation project，enhanced projectand comprehensive project.In thisproject，students learn experience，and improve the ability of analyzing and solving problems，and thus perfect the system of knowledge andmaster the processingmethods and techniques of the project.

EDA，project，teaching system

G712

A

1007-4260（2014）03-0138-02

時間：2014-9-15 16：07 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2014.03.034.html

2013-09-22

《單片機應(yīng)用技術(shù)》項目化教學(xué)研究項目（BSJY201408）和安徽省優(yōu)秀青年人才基金項目（2012SQRL274）資助。

徐雷，男，安徽亳州人，碩士，亳州師范高等?？茖W(xué)校教師，主要從事單片機和EDA應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)和研究。