三本院校EDA课程分层次教学方法的实践与探索

张颖颖　申伟

【摘 要】EDA技术是电子类专业的一门专业必修课，本文分析了当前三本院校EDA课程的教学情况，根据本校培养应用型人才的目标以及学生的特点，对分层次教学方法进行了实践和探讨，通过理论和实验两个方面的层次性安排，重点在于通过由浅入深的方法提高学生学习兴趣，针对学生知识掌握情况增加实践内容，在教学过程中取得了较好的效果。

【关键词】EDA技术；层次性；教学探索

0 引言

随着电子科技的发展，集成电路在信息产业中越来越受到重视，集成电路设计业逐渐发展成为一门科学。随着社会的发展，对于集成电路的设计也有更高的要求，包括对于每个设计步骤进行验证以及IP核的复用等，因此，灵活掌握集成电路设计基础的EDA技术，已成为各高校电子、电信、通信等本科专业的课程要求。该门课程的显著特点是应用性强，要求学生更多地参与到实践当中，而对于培养应用型人才的三本院校而言，则要在此基础上提高学生的动手能力。本文根据三本院校的特点、当前EDA设计现状以及多年来从事EDA教学经验，在EDA课程的教学过程中对于分层次的教学方法进行了实践和探索。

1 EDA当前的教授情况

当前电子信息技术飞速发展，电子科学技术、电子信息工程等相关的电子类专业已经在各个高校广泛开展，而EDA作为电子设计类中的一门重要学科，在各大院校的课程设置中基本普及。目前，三本院校中对于课程安排的课时较少，学生实践不够，对于EDA技术的掌握和运用情况不够深入，在毕业设计中也很少体现。EDA技术是在模拟电子技术、数字电子技术知识的基本上进行学习的一门课程，而三本院校的学生专业基础相对薄弱，对于理论知识的理解有一定的难度，因此对于同样要求的理论知识所花费的时间相对较多，则动手实践的时间必然减少。虽然三本院校的学生对于动手实践的兴趣比较浓厚，但是当前的验证性实验较多，使学生无法保持热情，而创新性实验对于基础不牢固的同学来说比较困难，不能充分提高学生的主动性[1]。

2 EDA分层次教学探索

本校课程的设置和讲授以应用性为主导，当前EDA课程的安排为64学时，并且配备两周的课程设计，内容安排比较丰富，学生在模电、数电方面的知识相对来说比较薄弱，动手能力不够，根据以上情况，对于EDA课程进行分层次教学方法的探讨，课程教授过程中主要在两个方面体现出层次性：一方面，是对于基础和理论知识的讲授，另一方面，体现在实验和课程设计等操作的练习。

2.1 理论知识的层次性

EDA课程中的理论知识在讲解的过程中采用由浅入深的层次方法，将理论知识归结为EDA技术介绍、可编程逻辑器件基础知识、硬件描述语言的基本语法知识三部分。为了提高学生学习EDA课程的兴趣，并起到扩大学生知识面的效果，EDA技术介绍环节用较生动的例子代替枯燥难以理解的概念，介绍EDA领域的电子比赛，如飞思卡尔智能车大赛等，并向学生推荐好的技术交流论坛，为了让学生了解EDA技术的发展历史及现状，讲解时介绍在EDA领域掌握最先进技术的公司及其产品；在讲解可编程逻辑器件基础知识时考虑到基本结构知识的比较枯燥难以理解，因此结合数字电路的知识讲解可编程逻辑器件的基本结构与-或阵列，更接近学生所学知识，使学生对于芯片的应用有整体的把握；对于硬件描述语言知识的讲解要深入透彻，而硬件描述语言是以简单的数电模块为例进行程序的编写，为了让学生对于硬件描述语言尽快地熟悉，需对常用的模块多路选择器、触发器、编码器、译码器、计数器等进行复习，使学生对于这些模块的工作原理非常熟悉，然后以具体实例分析编程中涉及的语法知识，通过这个过程学生能够掌握硬件描述语言的基本语法知识，但对于进一步编写程序还需通过多加练习才能提高。总体来说EDA课程理论知识的讲授可以分为了解性的、理解性的、具体掌握并应用的，通过上述层层递进的过程，使学生能够较好地掌握本门课程的理论知识，并为动手实践操作做充分的准备。

2.2 实验的层次性

由于EDA课程的特殊性，实验操作的层次性又体现在两个方面：从实验实现过程的层次性上可以分为软件仿真、硬件验证、综合设计三个部分，从实验的难度上可以分为基本模块的验证性实验，具有实际意义简单设计性实验以及综合性实验。

EDA实验的过程主要包括软件集成环境QuartusⅡ中的仿真、引脚配置和程序的下载验证，为了满足每个学生都能够动手操作，将软件仿真部分的实验安排在机房中进行，这样学生可以充分练习并且调试程序，主要包括8个实验，1个熟悉操作环境及流程实验，1个原理图实验，3个编写程序实现简单模块实验，1个LPM模块练习实验，2个状态机实验[2]，在此实验过程中学生要学会原理图和源程序两种输入方式，学会调试编译过程中出现的各种错误，并且学会建立并分析仿真波形，通过仿真结果判断输入并进行修改、调试。在此基础上安排学生到实验室进行实验箱的操作，首先要讲解实验箱中所有的硬件资源，要求学生在编写程序时充分考虑现有的硬件资源，然后进行引脚的配置、硬件的连接及程序的下载。在此基础上安排一些将多个模块组合到一起的综合性设计，并将软件仿真、硬件实现的整个流程进行整体的操作，从而锻炼学生的综合设计并提高实验操作的熟练程度。

为了让学生学习EDA技术时保持轻松、愉快且自信的态度，实验内容安排让学生先做加法器、多路选择器、编码器、译码器、七段数码管、十进制计数器等基本的模块，做完之后让学生分析实验结果，找出实验中的优缺点，然后再给学生讲解，随后安排学生做具有实际意义的投票表决器、60进制计数器、多路LED灯控制器等电路模块，此类模块需学生根据已有的硬件语言和数字电路的知识进行设计来实现，最后安排的实验是针对部分学习能力较强、对此门课程感兴趣的同学进行的，包括具有简单控制开管的数字时钟、数字秒表、多路抢答器等题目[3-5]。

在完成以上实验的基础上安排学生进行课程设计，针对大多数三本学生知识基础较薄弱的特点，EDA课程设计的题目是根据学生平时表现相应拟定的，对于底子特别弱的学生，将平时练习的内容加以修改并略微提升难度，对于程度中等的学生则给与常用课程设计题目，对于程度特别好的学生，则根据竞赛内容并适当修改拟定题目，以提高学生的综合设计能力。课程设计结束时要求所有的学生都能够做出最终结果，避免出现分小组只有单个学生练习，其他多数成员都不参与的情况。

3 EDA教学的发展趋势

通过在本校学生中实行分层次教学的方法，EDA课程的教授收到了较好的效果，学生学习此门课程的兴趣很高，并且能够很好地锻炼动手能力，在学生找工作的过程中也能够起到很好的促进作用。EDA教学的改革和探索在不断地进行，以后会更多地增加实训和操作的内容，并且结合各种电子类的比赛主题和市场的需求，在不远的将来，EDA技术的广泛应用也许此门课程将以完全实际操作以及主题项目的形式进行授课。

【参考文献】

[1]陈李胜.三本院校EDA课程改革探索[J].科教文汇，2010（1）.

[2]张惠国，潘启勇，等.EDA课程层入式教学及实验平台建设[J].常熟理工学院学报（教育科学），2011.12（12）.

[3]李曙峰，冀云.EDA课程教学改革探索[J].科技向导，2011（23）.

[4]赵庆.三本院校课程教学方法实践与思考[J].现代商贸工业，2013（7）.

[5]潘松，黄继业，等.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2010.

[责任编辑：王楠]