“Verilog数字系统设计”课程教学改革

2013-07-05蒋华，徐晨，宋超

电气电子教学学报 2013年1期

蒋华，徐晨，宋超

(南通大学1.电子信息学院，江苏南通226019; 2.南通大学杏林学院，江苏南通226007)

“Verilog 数字系统设计”是我校电子信息工程类专业的一门核心课程。该课程难教和难学的原因有以下四点:①教学内容太多而其课堂授课时间有限;②学生听课后很难及时完全理解实践性很强的教学内容，也很难将教学内容与实践紧密地联系起来;③教师和学生的交流互动不够;④课程实验难度大，而实验学时安排有限。

针对以上问题，从我校电子信息工程类2006 级学生开始，我们逐步对该课程进行教学改革。我们基于因材施教的思想，对课程教学内容进行了修订，建立了一套新的实验教学模式，同时建立了一个采用ASP 语言开发的辅助教学网站来帮助学生学习该课程，学生可以在课后充分利用我校EDA 实验教学中心开放式的实验条件，并利用辅助教学网站与教师互动，共同改进该课程的学习效果［1］。

1 教学改革总体目标与措施

针对“Verilog 数字系统设计”课程的学习要求，我们修订了课程教学大纲和改造了教学方法，合理地减少理论教学内容［2］，将其划分成六个专题，如表1所示。

同时，我们还改革了实验教学模式，延长了学生课后的自主学习和自主实践的时间，逐步完善课程的网络辅助教学。为了配合课程教学改革，建立更加有利于学生完成实践训练的环境，我校EDA 实验教学中心建立了完全开放式的实验室预约和使用管理制度，确保每位学生均能够得到在实验室完成课程实验的充足机会［3，4］。

表1 课程教学内容

2 实验教学改革

我们将传统的实验题目要求进一步分解和细化，划分为基本要求和提高要求两项，且所有实验题目的类型都是设计型。其中的提高要求则不是每个学生都必须完成的，仅供学有余力的学生自主选做。此外，我们还为每一次的实验设计了多种难易程度不同的功能供学生选择，学生可以在实验课开始之前自主选择一组功能，以达到基本要求。

我们以“定时器/计数器改进设计实验”为例介绍具体做法。一个功能可配置的三通道六种工作方式定时器/计数器(参照Intel8253 芯片)的逻辑功能主要包括:①减法计数器可以按照二进制或十进制两种方式计数;②定时器/计数器的工作方式可以是方式0 到方式5 六种中的任何一种;③16 位的减法计数器可以设置为锁存器、只利用其高8 位计数、只利用其低8 位计数或先利用其低8 位后利用其高8位计数四种功能中的任何一种。

由于三个计数器通道是完全相同的，我们以其中任意一个通道为例，将单个通道的逻辑功能细分为11 项基本功能，即如图1中的(1)～(11)所示。

我们的基本要求是:每位学生从(1)～(3)、(4)～(9)和(10)～(11)三组中各选一种功能组合成一个实验题目，然后独立完成设计和实现。这三组不同要求的功能，其侧重点都不同。对学生来说，基本要求不是一成不变的，而是可以进行自主选择。对教师来说，这样既简化了题目的总体难度，又可以使每个学生完成的题目尽可能各不相同，既考虑到了学生之间的个体差异，又避免了设计结果的抄袭。对于学有余力的学生，可以在完成基本要求的前提下选做其它功能，实现提高要求。

图1 功能可配置的实验教学模式实例

这种实验教学模式可以总结为:①学生在实验课之前，可与教师商量选题，选择期望实现的基本功能，并确定设计方案;②学生画出完整的状态转换图，标注出各个状态之间相互转换必须满足的条件;③学生完成Verilog 程序编码，利用Quartus II 完成编译、仿真和下载验证;④教师对实验结果进行检查验收;⑤学生完成实验报告;⑥教师根据学生的综合表现，确定其实验课的成绩等级。

3 课程辅助教学网站

针对我校学生的特点，我们设计的“Verilog 数字系统设计”课程辅助教学网站紧密结合课程教学内容的六个专题，采用浏览器/服务器(B/S)模式，用ASP 语言开发，以满足不同基础的学生需要。该课程辅助教学网站是密切联系课堂教学内容的第二课堂，其内容的深浅程度、专业程度和准确程度都经过精心挑选。其具体实现主要包括后台数据库和各个专题的页面设计。辅助教学网站的结构，主要包括教学信息动态发布子系统、资料上传下载子系统、提问子系统、公告栏子系统、调查子系统、在线测试子系统和实验课件子系统等七个子系统。