EDA应用技术项目化教学体系的构建

徐 雷，孙长智

（亳州师范高等专科学校理化系，安徽亳州 236800）

EDA应用技术项目化教学体系的构建

徐 雷，孙长智

（亳州师范高等专科学校理化系，安徽亳州 236800）

针对EDA应用技术教学现状，把项目化教学体系的内容分解为基础型项目、提高型项目和综合型项目等三个层次，学生在课堂学习中得到工程项目体验，提高了分析问题、解决问题的能力，从而完善了自己的知识体系，掌握了处理工程项目的方法和技巧。

EDA；项目化；教学体系

电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）应用技术是电子信息类专业的专业必修课，该课程是在学生学习了C语言程序设计和数字电子技术基础课程之后，开设的后续专业课程。在内容上，EDA应用技术重点介绍了EDA技术、原理图输入法、硬件描述语言的语法结构、FPGA开发应用及相关知识，是一门综合性强、内容先进、实践性强的电子类专业课程［1-3］。该课程的目的是使学生在掌握基本的EDA开发流程和硬件描述语言的基础上，能够根据实际利用EDA软件平台对数字电路系统进行分析和设计。

EDA应用技术在教学的分类上大多分为理论教学和实验教学两环节。在理论教学环节，教师往往是按照教材理论知识架构的特点，先介绍EDA技术和原理图输入法，接着讲解EDA软件开发平台和整个设计流程，再讲解硬件描述语言的语法结构以及简单的程序设计例题，最后讲解CPLD和FPGA的硬件结构。这些繁多复杂的理论内容使学生产生厌学心理，并对该课程失去信心，从而影响教学的效果。实验教学环节，教师把所有的学生安排在实验室做实验，实验操作的内容往往是书本内容的一种重复，和实际应用联系不大，无法激起学生的学习兴趣，最终还是没有达到教学目的。造成理论课程教学和实验教学严重脱节的主要原因：一，在于人才培养方案制定不合理。现有人才培养方案限制了EDA课程教学的理论课时数和实验课时数，并且要求任课教师按照授课计划在规定的时间内讲授完众多复杂繁琐的理论知识，以及具体的实验内容。二、电子类专业学生数量远远三倍于实验器材量，无法做到边理论边实践的教学，造成实验理论课程重复理论课程中讲到的知识点，根本没有把理论和实际工程应用相结合，忽略了对学生工程应用能力的培养。

因此，为了使学生在没有走出校门之前就能学到实际工程中需要的知识和技能，增强其就业实力，我们提出EDA课程的项目化教学模式，以弥补传统教学方式的不足，使EDA课程的教学更符合教学规律，更有利于学生综合能力的培养［4］。EDA应用技术整个项目化教学体系分为基础型项目、提高型项目、综合型项目三个层次，该教学体系层次由易到难、由浅入深，着眼于应用，将理论教学和实践教学融为一体。

1 基础型项目

基础型项目教学主要是让学生掌握Quartus II等EDA软件工具的使用、面向FPGA项目开发的整个流程、试验箱的使用方法以及层次化设计方法，熟悉Verilog硬件描述语言的语法内容的基本语法知识和程序设计的基本思想。具体开设的基础型项目如表1所示。

表1 基础型项目一览表

Quartus II软件是EDA项目化应用中的主流软件之一，整个教学都是在此软件平台上进行的，因此把此软件的使用作为基础型项目的第一项目，通过此项目的教学，希望达到消除学生对英文软件的抵触情绪，项目2和项目3是对Quartus II软件的巩固练习，同时也是EDA开发流程中一个重要的输入方法。其余的基础型项目都是数字电子技术课中的组合逻辑电路，学生在具有了数字电子技术知识的基础上，学习起来比较简单，同时在完成此类项目后，学生会具有成就感，增强其学习信心。在基础型项目的实施过程中，部分学生可能会不明白Quartus II软件中的每一步操作中英文提示的意思，在教学中可以把每一步的英文提示介绍多遍，在下面的其他项目中，同样会反复的提示每一步英文的意思，经过反复提示，学生遇到这些常用的英文提示就会自己明白其意思了。同时为了使学生克服对英语的恐惧心理，建议每个人在其电脑上安装有道词典，遇到不懂的单词就查。在讲解原理图输入法和文本输入法时，要对比讲解，让学生在对比的过程中找到共同点和不同点。原理图输入法的重点是如何从原理图库中找到元器件，而文本输入法的教学要结合学生已有的数字电子技术基础知识讲解，遇到学生对基础知识不懂的地方，还要及时补充相关知识点。

2 提高型项目

通过基础型项目的训练，学生不论是在软件的使用还是在基础知识的掌握方面都有了一定的提高，在此基础上，为了激发学生的求知欲，要对学生提出新的要求，提高型项目是在基础型项目的基础上，引导学生完成若干个相对复杂电路模块的设计，其目的重在培养学生的创新思维能力［5］。具体开设的提高型项目如表2所示。

表2 提高型项目一览表

基础型项目让学生在掌握了软件的使用以及两种输入法的同时，能对数字电子技术基础中组合逻辑电路进行设计，而提高型项目则是对数字电子技术基础组合逻辑和数字逻辑电路的实现。在实施过程中，触发器的实现要讲解的详细，如果这个基础知识学生不能理解，后续的项目将无法进行。教学中所有的项目都是紧密相关的，只有在前期项目完成的基础上，后续项目才可能完成，所以在教学过程中，要保证多数同学能完成具体的项目要求，对极个别的能顺利完成提高型项目的同学，可以采取综合性强的项目来提高其项目设计能力。

3 综合型项目

基础型项目和提高型项目把已有的数字电子技术中的一些电路进行了实现，并在试验箱中进行了验证，而这些和实际的工作需求还是有很大区别的。为了使教学更贴近实际工程需求，需设计一些综合型项目。综合型项目在教学时要按照实际工程项目的工作要求，引导学生进行项目要求分析，进行系统方案的设计和算法描述，接着提示学生编写RTL代码，并进行功能仿真。逻辑综合后要求学生进行后仿真，直到配置文件下载到的实验板，完成项目的要求。相对于基础型和提高型项目来说，综合型项目对学生的要求较高，其目的在于提高学生的创新思维和动手能力，让其掌握处理工程项目的方法和技巧。

具体开设的综合型项目如表3所示。

表3 综合型项目一览表

4 总 结

针对EDA课程的教学实际，按照由易到难、由简单到复杂的设计思路，构建了项目化教学体系，此类课程体系可以做到教、学、做相结合，真正实现理论和实践融为一体。项目化教学体系要想能够顺利实施，需在同一场所（如实验室）开展教学环节和实验环节，教学场所要具备EDA软件平台和对应的实验板。

［1］潘松，王芳，张筱云.EDA技术及其应用［M］.北京：科学出版社，2011.

［2］龙海燕，董晓红，王姝.项目导入法在EDA教学中的探索［J］.成都航空职业技术学院学报，2011，27（2）：29-31，44.

［3］粱洪卫，高丙坤，王秀芳，等.EDA技术与应用课程实验与实践教学研究［J］.实验室科学，2010，13（3）：40-41.

［4］韦英华.EDA仿真实训在相关电类教学中的应用［J］.科技视界，2012（15）：138-139.

［5］高金定，邬书跃，孙彦彬，等.EDA技术创新型实验室教学体系的构建与实践［J］.实验技术与管理，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

时间：2014-9-15 16：07 网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2014.03.034.html

2013-09-22

《单片机应用技术》项目化教学研究项目（BSJY201408）和安徽省优秀青年人才基金项目（2012SQRL274）资助。

徐雷，男，安徽亳州人，硕士，亳州师范高等专科学校教师，主要从事单片机和EDA应用技术的教学和研究。