案例法在Verilog HDL教學(xué)中的應(yīng)用研究

童巧英

鹽城師范學(xué)院 江蘇鹽城 224000

案例教學(xué)是教師根據(jù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容的需要，精選典型案例，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，對案例提供的客觀事實和問題進行分析、研究、討論，最終得出自己的結(jié)論。在整個過程中，學(xué)生能順利掌握相關(guān)的專業(yè)知識、技能，提高獨立工作能力。案例教學(xué)法有兩個優(yōu)點，一是可以使枯燥的文字趣味化，抽象的知識點具體化，復(fù)雜的問題簡單化；二是能夠調(diào)動學(xué)生的主動參與性，培養(yǎng)創(chuàng)造性。美國哈佛大學(xué)工商學(xué)院首先將案例確立為學(xué)校教學(xué)活動的主要方式、學(xué)生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容及衡量指標(biāo)。近些年，我國逐步將其納入各院校的教學(xué)過程中，作為教學(xué)改革的一項重要內(nèi)容。但目前，案例教學(xué)法主要在醫(yī)科[1]、法律[2]或管理學(xué)[3]等方面有所涉及，在理工科特別是電子信息工程方面應(yīng)用較少。本文采用案例法在Verilog HDL硬件描述語言的授課過程中進行了應(yīng)用。

1　Verilog HDL硬件描述語言

Verilog HDL(Hardware Description Language)是目前常用的硬件描述語言之一，幾乎得到所有主流EDA工具的支持[4-6]。Verilog HDL支持各種模式的設(shè)計方式：自頂向下與自底向上或混合方法。在面對當(dāng)今許多電子產(chǎn)品生命周期縮短，需要多次重新設(shè)計以融入最新技術(shù)、改變工藝等方面，Verilog HDL具有良好的適應(yīng)性。用Verilog進行電子設(shè)計的一個很大的優(yōu)點是當(dāng)設(shè)計邏輯功能時，設(shè)計者可以專心致力于其功能的實現(xiàn)，而不需要對不影響功能的、與工藝有關(guān)的因素花費過多的時間和精力。在美國和日本等先進電子工業(yè)國，Verilog HDL已成為設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)的基礎(chǔ)，新世紀(jì)的中國大學(xué)生和年輕的電子工程師應(yīng)該盡早掌握這種新的設(shè)計方法，使我國在復(fù)雜數(shù)字電路及系統(tǒng)的設(shè)計競爭中逐步縮小與美國等先進的工業(yè)發(fā)達國家的差距[7]。

2　案例教學(xué)法的應(yīng)用時機

案例教學(xué)的應(yīng)用時機通常有3種情況。一是在引題時出示案例。在講解新內(nèi)容前，先給出案例，讓學(xué)生心中對例子的功能有疑問，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。二是在授課中出示案例。這種方式有助于學(xué)生對知識進行理解，也有助于活躍課堂氣氛。三是課后出示案例。這種方式是教師在講解完理論知識后，針對授課內(nèi)容出示案例，目的是鞏固和應(yīng)用所學(xué)的理論內(nèi)容。

在Verilog HDL授課過程中，會接觸到眾多語句如always，case，if，for循環(huán)，while循環(huán)的學(xué)習(xí)，正常的授課過程是先學(xué)習(xí)語句的格式，格式中各部分的用法，最后可以采用一個例子，直接告訴學(xué)生該例的功能，使用了什么語句，使學(xué)生對語句的使用進行深入理解分析。這是一種傳統(tǒng)的填鴨式的授課方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中毫無興趣可言，這被動的學(xué)習(xí)方式下，學(xué)生對知識的掌握程度不高。

因此，在Verilog HDL授課過程中，最佳的案例引入時機應(yīng)該是引題時出示案例，在學(xué)習(xí)語句前，給學(xué)生精選一個語句應(yīng)用的案例，讓學(xué)生思考例子里采用的語句格式如何，整個例子的功能又是什么。

3　案例教學(xué)法的示例

在該課程前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)Verilog HDL程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型，并已學(xué)習(xí)always過程語句，下面以case語句的學(xué)習(xí)為例，說明案例法的應(yīng)用。

在課程開始，給學(xué)生展示這樣一個程序：

同時給出圖1所示仿真波形圖，為了波形盡可能明確反映程序功能，輸入端a，b，c，d分別設(shè)置為周期為12 ns，20 ns，40 ns，60 ns的時鐘脈沖，讓學(xué)生思考該程序?qū)崿F(xiàn)的功能。

圖1　仿真波形圖

由圖1學(xué)生可以看出，當(dāng)s取值為00時，輸出端y與輸入端a的波形相同；當(dāng)s取值為01時，輸出端y與輸入端b的波形相同，以此類推，因此，可以看出該程序?qū)崿F(xiàn)的是一個四選一的選擇器。再由功能可以從程序中推導(dǎo)case語句的一般格式，如下：

在案例討論過程中，適時進行階段性小結(jié)是案例教學(xué)法不可缺少的一部分。學(xué)生在思考過程中，會有正確的結(jié)論，但有時也難免有所偏頗甚至錯誤的想法。如在程序中，部分學(xué)生見到“〈=”號，會認為這是一個小于或等于號，是判斷大小的，其實，這是一個賦值符號，其功能是把等號右邊的數(shù)值賦值給左邊的端口。在案例的基礎(chǔ)上，可以進行后續(xù)知識點的學(xué)習(xí)，如格式中表達式的表示，default語句的必需性等。

因此，在引題時出示案例更有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，能使學(xué)習(xí)知識過程更順利，掌握的更牢固。

4　結(jié)語

近年來，案例教學(xué)法在各高校課程中得到了廣泛應(yīng)用。本文把引題時出示案例的方式應(yīng)用到Verilog HDL課程中，提升學(xué)生獨立分析與質(zhì)疑能力，對知識的掌握程度也有較大的提高。

[1]馮立民.《護理學(xué)導(dǎo)論》案例教學(xué)的探討[J].中華護理教育,2005,2(3):130-131.

[2]舒洪水.建立我國案例指導(dǎo)制度的困境和出路:以刑事案例為例[J]. 法學(xué)雜志,2012(1):122-126.

[3]鄧新明.工商管理專業(yè)案例教學(xué)質(zhì)量學(xué)生滿意度探討:基于一項案例教學(xué)實踐調(diào)查[J].中國大學(xué)教學(xué),2015(1)82-87.

[4]趙天翔,何金枝.以Verilog HDL為重點的數(shù)字邏輯課程教學(xué)改革與實踐[J].電腦知識與技術(shù),2016,12(35):177-178.

[5]王鵬,陳新武,陳詠恩.面向應(yīng)用型本科教育的FPGA課程教學(xué)探討[J].實驗技術(shù)與管理,2016,33(3):185-188.

[6]李俊一,牛萍娟.基于Verilog HDL設(shè)計的多功能數(shù)字鐘[J].微計算機信息,2006(22):79-81.

[7]郭家榮.項目教學(xué)法在Verilog HDL程序設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2016,10(30):226-227.