以高校實踐教學管理與資源共享平臺為指導的EDA實踐教學改革新途徑

王美妮　谷軍　趙偉

摘要：針對目前EDA實踐課程教學中存在的具體問題，在省級實驗教學示范中心建設體系的具體要求指導下，提出了EDA實踐教學改革的新途徑。引入硬件描述語言和EDA技術等新知識，設計改革的方法以更有效地提高EDA技術實踐教學質量和教學效率，增強學生的學習興趣與自主學習能力、培養(yǎng)創(chuàng)新與合作的團隊意識、積極參加動手實踐。

關鍵詞：EDA技術；實踐教學；省級示范中心

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0087-02

一、引言

EDA技術實踐教學是高校電信類專業(yè)中一個重要分支，EDA技術的教學必須圍繞通過軟件的方法來高效地完成硬件設計的計算機技術，最終可實現(xiàn)網表文件的制作。它在硬件實現(xiàn)方面融合了大規(guī)模的集成電路制造技術、IC版圖設計技術、ASIC封裝技術，為現(xiàn)代電子理論和設計的表達與實現(xiàn)提供了可能性，是本科生和研究生階段重要的課程工具。

二、現(xiàn)狀分析

近年來，隨著我國經濟社會的快速發(fā)展，迫切需要大批具有創(chuàng)新能力、實踐能力的專門人才。電子信息專業(yè)是工程性、實踐性非常強的專業(yè)，該專業(yè)的教學效果直接影響大學生以后的深造和工作。目前關于實踐教學改革研究頗多，但是各種研究的基礎不一樣，學生素質程度也不盡相同。教學過程中，學生的學習興趣不濃厚，學習動力不足，尚存在畢業(yè)生實踐性不夠，不能滿足就業(yè)單位的工作要求。

隨著電子技術的發(fā)展和新器件的不斷出現(xiàn)，EDA技術實踐課程是培養(yǎng)學生綜合應用和工程實踐動手能力的有效途徑。在實踐環(huán)節(jié)，如何更有效地提高教學質量和教學效率，如何提高學生創(chuàng)新意識與自主學習能力、培養(yǎng)創(chuàng)新與合作的團隊意識、積極參加動手實踐是目前亟需解決的問題。

2013年我院成功申報了“十二五”省級實驗教學示范中心，近期在遼寧省高校實踐教學管理與資源共享平臺中對省級示范中心的建設指標和考核方向做出了明確的規(guī)定。結合目前學院開展“提升藍色人才培養(yǎng)質量”專題學習和研討，本文以EDA技術實踐課程改革為契機，針對教師隊伍建設、課程資源管理、實驗設備的科學管理、學生創(chuàng)新活動等方面積極改革創(chuàng)新，加強學生實踐動手與綜合能力，提高學生就業(yè)競爭力。

三、改革新途徑的實施

（一）加強師資隊伍建設

一支高水平、高素質的教師隊伍是保證應用型人才培養(yǎng)的前提條件[1]。教師的業(yè)務水平高低直接影響教學效果。實踐教學中，實驗項目多是創(chuàng)新性、綜合性項目，學生調試過程中，難免會出現(xiàn)各種技術障礙的問題，這就需要指導教師付出更多的精力來指導學生，尤其在各種大賽中的技術輔導做了很多的準備工作，因此在學校的各種激勵政策下，應該鼓勵實驗老師多參加各類培訓，鼓勵學習，合理發(fā)放實驗補貼，調動老師的工作積極性。為保證教學質量的提升和知識的及時更新，提倡新參加工作的年輕教師到實驗室工作兩年，積極參與實驗室的日常管理與實驗教學工作，不斷提高他們的教學水平和實踐管理能力。學校的各類教改項目選題也要進一步重視實踐教學，加大實驗教學改革項目的投入。加強高校信息學科間的業(yè)務交流，充分利用校內外各種媒體和課程資源，互相共享優(yōu)勢實驗教學經驗，著力提升教師隊伍的業(yè)務素質和管理水平。

（二）課程資源整合

EDA教學大綱的內容首先要充分體現(xiàn)出現(xiàn)代電子設計化和應用器件操作的先進性和實用性。為適應課程內容的調整，有關教學大綱、教學日歷、教案等教學文件也必須做以相應的修訂。在授課計劃的修訂中，一是要合理安排課程的MAX+PLUSII軟件講述和VHDL語言的課時比例；二是要把硬件FPGA結構原理和最新器件類型作為課程講述的基礎部分；三是要合理安排EDA的實驗和課程設計環(huán)節(jié)。

上述新的授課計劃可以先在我院電信類專業(yè)中試運行。此外，還要選擇一些與課程內容配套的國內知名大學所采用的拓展資料，合理引入PSOC等相關設計方法，針對EDA技術實驗課程現(xiàn)有的5個實踐項目，按驗證性、設計性、綜合性分類備課，搜集文獻，積極設計可行、豐富的實用電路補充到課堂教學中。在復雜電路系統(tǒng)的設計過程中，設計優(yōu)化是一個重要的技術手段，主要包括面積優(yōu)化和時間優(yōu)化。邏輯函數(shù)的化簡是實現(xiàn)面積優(yōu)化的一種舉措。過去主要由EDA工具自動完成，一般無須設計者介入。因此我們只介紹邏輯函數(shù)的公式化簡法，其目的是使學生了解邏輯函數(shù)化簡的意義和數(shù)字電路手工設計的過程，從而使學生深入理解自動設計技術的優(yōu)越性。

（三）課堂教學設計

實驗教學內容的設置應落實教學大綱的內容要求，形式靈活、生動。教學大綱的實驗項目設置驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗的比例合理。本校EDA技術實驗課共包括5個實驗：MAX+plus軟件的操作、簡單組合邏輯電路、三八譯碼器的設計、LED點陣設計、交通燈實驗。在課堂教學方面力求內容新穎、組織教學形式要創(chuàng)新。“第一節(jié)課”的教學設計力求深入淺出，注重精彩性、豐富性；“LED點陣顯示”實驗中，顯示圖案的可自行設定為常見字符、心形圖案等豐富的圖案。“交通燈顯示”實驗中，注重理論聯(lián)系實際，要求預習路口實際交通燈的切換方法?！敖M合邏輯電路的設計”實驗中，鼓勵學生描述自行設計的簡單運算，實施課堂加分?！叭俗g碼器”實驗中，設置賦值語句的錯誤書寫，查看運行結果。鼓勵學生把優(yōu)秀的設計思路講出來，和大家分享，給他們展示的機會，增強自信心。課堂實驗的內容安排首先要對理論知識回顧，采取提問討論等方式。對MAX+plusII軟件的常用操作規(guī)程書寫在板書固定位置。對于重點難點內容采用圖表等方法講解，反復強調。學會使用和查詢軟件的幫助文件。

采取分層教學，對成績較好的學生增加設計題目，加深難度，對成績較低的同學注重基礎知識的講解，安排較簡單的題目。在布置實驗內容時按學生能力不同，設置不同題目，這樣既能挖掘每個學生的潛力，又能避免報告抄襲。在教學過程中可引入與FPGA設計項目相關的各類大賽試題，突出實戰(zhàn)性和應用性，營造你追我趕的學習氛圍。

課下與學生交流學習體會，開展教學效果調查，了解他們對本課程的掌握程度，發(fā)現(xiàn)教學中存在的問題，整理出調查結果，從而找出提高EDA技術實踐教學質量的解決方案。

（四）加強學習團隊建設，鼓勵參加各類大賽

EDA技術的特點是仿真在時空上不受空間環(huán)境和時間制約，可便攜式調試，設計的主要工作都是依靠借助計算機完成的，使學生隨時開展設計和學習活動成為了可能。鼓勵推行學習團隊建設，提倡團隊成員課余時間研習較大設計題目，分工合作，相互支持，并給予附加成績加分。也可以在教師的科研項目中適度提取子課題由學生參與研究，并鼓勵學生申報國家專利、軟件著作權等，可發(fā)表省級刊物的論文等創(chuàng)新成果。

（五）實驗的科學管理與設備的更新

根據省級示范中心實驗中心環(huán)境與安全的指標要求，在EDA技術實驗室用房的智能化、人性化環(huán)境建設情況，安全與環(huán)保等方面都做了相應的規(guī)劃和要求。EDA實驗室的所有實驗設備均涉及到用電安全，特別是EDA實驗箱下載線連接、適配板的搭載。另外，為了給學生提供一個人性化的實驗環(huán)境，EDA實驗室也十分重視衛(wèi)生、安全和環(huán)保等工作，備有國家、省、市、學校及實驗中心各項規(guī)章制度17例并遵照執(zhí)行。EDA實驗室房間使用面積72.18平方米，共有30臺PC機，17套EDA實驗箱，數(shù)字萬用表30件，實驗室寬敞、明亮，通風良好，建立了衛(wèi)生管理細則，為學生提供了干凈、衛(wèi)生的實驗環(huán)境：

（1）EDA實驗室均使用地線，保證用電安全，鋪設地膠，為學生提供安全的實驗環(huán)境；

（2）配有安全滅火器，并定期對滅火器的情況進行檢查，保證中心的消防安全；

（3）建立了廢舊元器件專人收集保管、學校統(tǒng)一回收制度，有效避免亂扔廢舊元器件造成的環(huán)境污染，對課程常用器件設立器件展示柜，切實加強課程的認識理解教學。

實驗室硬件建設主要包括實驗儀器設備的購置。學院近年來定期對EDA實驗箱及適配板的運行情況實時檢測，對故障設備及時維修及必要購置。隨著芯片產品的不斷推陳出新，在課堂教學中推薦采用Cypress的PSOC產品，推出片上系統(tǒng)的概念，綜合了模擬電路及數(shù)字電路的設計技巧，提高學生的硬件設計水平。同時可根據國內外大學最新的研究趨勢，適時將FPGA的適用產品列入教學采購計劃。

四、結論

EDA技術作為一門綜合性的專業(yè)基礎課程，在省級實驗教學示范中心建設體系的指導下，以高校實踐教學管理與資源共享平臺為依托，需要不斷地豐富理論和實踐的內容，進一步改革教學模式，以便更好地完善實驗教學體系和管理規(guī)程，努力提高學生實踐能力，這樣才能培養(yǎng)出符合時代要求的應用型人才。作為以教學和應用技能培養(yǎng)為主的本科院校，應該充分認識到電子設計自動化技術對本科生的要求。只要堅持實驗教學改革跟上芯片設計發(fā)展的步伐，不斷完善更新教學內容，加強教師隊伍建設，注重課堂教學改革的實效研究，提升學生開展科研創(chuàng)新活動，本著以“學以致用”的原則，一定能圓滿達到實驗教學的示范標準。

參考文獻：

[1]郭海麗.應用型本科院校EDA技術課程教學改革探索[J].理論前沿，2014，（12）.

[2]艾明晶.基于自動設計方法的數(shù)字邏輯課程改革研究與實踐[J].實驗技術與管理，2012，（09）.