EDA实验教学改革创新的研究与探索

辛元芳　赵佰亭

【摘 要】随着现代科技与信息的迅速发展，高级应用型本科人才不仅需要具有较高的专业知识水平，还要有较强的工程实践能力。EDA技术课程作为电子信息类专业实践性较强的课程，实验课教学在整个课程中占有较大比重。在实验教学过程中，如果仍然按照以往模式开展、设计实验课程，是无法满足当今对应用型人才培养需求的。这里从EDA技术实现相关电路系统的实验和工程实际应用的差距来看，对EDA实验课程面对的问题进行相应分析，针对传统EDA 技术实验教学中的问题和不足进行创新改进，以达到提升学生的科研素质、创新能力的目的。

【关键词】EDA；实验；创新

中图分类号： G642；TN702-4；TP332 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）25-0173-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.079

【Abstract】With the rapid development of modern science and technology and information， advanced application-oriented undergraduate talents are required not only to have a high level of professional knowledge， but also to have a strong ability of Engineering practice. EDA technology is a practical course of electronic information specialty， and experimental teaching occupies a large proportion in the course. In the process of experimental teaching， if we still carry out and design experimental courses according to the previous model， it is unable to meet the needs of applied talents training. In view of the gap between the experiment and the practical application of EDA technology in related circuit system， this paper analyzes the problems faced by EDA experiment course， innovates and improves the problems and shortcomings of traditional EDA technology experiment teaching， and promotes students'scientific research quality and innovation ability.

【Key words】EDA；Experiment；Innovate

0 引言

EDA技术是现代电子信息工程相关专业的核心技术。EDA（Electronic Design Automation），即电子设计自动化，是二十世纪90年代初由CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）发展而来的，它是一种以计算机为平台基础的电路系统设计方法。具體来说，就是在相关的 EDA设计软件开发平台上进行程序设计、仿真测试、优化开发，最终能够将程序设计表达转换为电子线路硬件实现的技术。随着计算机科技、硬件与软件的不断革新，EDA技术也在不断地发展进步。从上世纪90年代末EDA技术就成为了现代社会发展的主要方向和应用调节基础。当前，EDA 技术在产品设计与制造、科研、教学等各方面都发挥着巨大的作用，成为现代电子设计的主流路径。

一直以来，EDA 技术课程在电子信息相关专业体系中都占据着重要地位。我校已开设 EDA技术课程多年，在EDA 技术实验教学中，电路设计表达主要以原理图或硬件描述语言的形式输入仿真软件进行数字逻辑设计，然后用大规模可编程逻辑器件作为电路硬件载体，以把仿真出来的电路设计的逻辑功能实现出来。在数字电路设计过程中运用这种软硬结合的方法，能够很好的满足现代大规模数字系统设计的要求。在本校的EDA技术实验教学中，通常采用计算机和含有Altera公司的FPGA芯片的EDA综合实验箱来完成实验，辅以Quartus II软件作为开发环境。其中，FPGA器件是 EDA 技术中最直接最核心的硬件，目前，VHDL语言以其强大的系统描述能力、规范的程序设计结构、灵活的语句表达风格和多层次的仿真测试手段成为当今 EDA 领域首选的硬件设计语言。因此，本校以VHDL作为硬件描述的主要表达方式。

1 EDA实验教学现状

传统的EDA实验教学是以基础实验为主，结合计算机Quartus II软件平台和EDA综合实验箱进行设计，具体过程如图1所示。

目前EDA技术实验课程中主要存在以下问题：

（1）首先，教师在EDA技术实验教学过程中多以‘填鸭式、‘说教式的教学方式为主，这种以教师讲解为主，同时使用多年未改的实验指导书的实验教学模式，往往使得学生缺少自己的独立思考和个人见解能力，容易形成被动灌输的局面。长期以往，学生会缺乏创新观念和创新意识，导致大学生对实践能力的认识和重视程度不够，很难摆脱知识本位的学习理念，只重视理论学习和最终成绩，而忽视了实践过程与实践能力，得不偿失。

（2）其次，就是由于EDA技术实验教学过程中，教师不仅从实验方法、实验步骤和注意事项等方面一一进行讲解，而且还要手把手地进行实验演示，在检查学生实验结果时很多同学一知半解，更不能灵活的把实验现象与所学理论知识有机的结合在一起。每次实验结束后会发现有些学生对实验的原理都解释不清楚。学生的学习几乎完全处于被动状态，达不到实验教学的目的。更严重的是，实验课后，大部分同学都是根据实验指导书照抄实验目的、实验原理和实验内容等，导致实验报告重复率较高，而由于对实验内容了解不够深入，只有极少数同学能对实验仿真的结果有自己的分析见解，多数同学的结论分析趋于雷同。

（3）最后，EDA技术实验课的考核方式不够完善，实验课的成绩多是参照学生出勤、实验报告的完成情况给出，对学生的实验考核不够全面。这种形式主义，使得部分学生进入实验室后“浑水摸鱼”，对待实验态度不够认真，在小组的成员进行实验的过程中，有些学生的心思根本不在本次实验上，甚至在玩手机或者忙于抄袭上次课的实验报告。因此，这样给出的分数并不能如实反映学生掌握实验知识的真实水平。

2 EDA实验教学改革与创新

针对当前EDA技术实验教学中存在的主要问题，提出以下教学改革与创新建议：

（1）在实验设计过程中，由于学生的不同层次水平，部分同学能够珍惜实验机会，积极和实验指导老师进行深刻探讨；而有一部分同学学习基础相对较弱，对实验目的的认知不足，在实验中不愿与老师同学进行过多探讨分析，导致这部分学生容易放弃实验课。因此在实验设计中要尽量考虑学生的差异性，强调对学生主观能动性和创造性的培养，因材施教。实验指导教师可以分别开设精修课程与基础课程模板，帮助学生能够结合自身基础，选择适合自己学习的模板，以加强对基础知识和创新能力不同层次的应用教育。

（2）针对学生实验报告重复率较高的问题，一方面要使学生明确实验目标，强调专业实践课程的重要性；另一方面，实验指导老师要加强实验教学的管理，在平时的实验过程中经常对学生进行随机考核，以更加真实、客观地对学生的实验情况进行把握调整。另外，实验指导老师还可以通过网络公开课等形式，对于实验教学中普遍存在的问题以及重点问题，给予公开解答并在平台分享，以便于学生能够及时解决实验过程中遇到的问题，提高学生学习实践的积极性。

（3）为了进一步激发学生对于EDA技术实验课程的积极性，可以鼓励学生开展实践创新设计，适度增加学生实践和自主设计的时间。相关专业教研组可以自行开发低价、便携的EDA实验板，供学生自主使用，为开展综合、创新性实践教学创造良好的条件。另外，实验教研组可以根据当前技术发展及学生需求积极开发新的实验项目，以更好地激励学生的科研探索精神，培养学生的实践创新能力。

（4）最后，可以有计划地选拔部分积极性高的优秀学生进入创新实验室给以重点培养，甚至跨年级组建创新团队参加各类专业技能竞赛、专利申报以及学生科研等，以带动广大学生创新能力的进一步提升；另外，可以充分利用电子电气协会等专业社团的辐射作用，积极组织学生参与家电维修等社会实践活动，促进学生应用能力的培养，加强学生对自我价值的认同。

3 小结

综上分析了现有EDA技术实验教学目前的现状以及对于当前实验教学改革创新提出的一些想法，但在具体实施中还存在一定问题。如实验过程中设备会有不同程度的损坏，维修更新的滞后时间较长；要做到有针对性的实验教学，需要实验指导教师付出相当的时间与精力等等。这些都需要我们在实践过程中不断地改进完善。

随着电子技术的快速发展，在现有EDA技术实验教学现状的前提下进行改革创新既能提高实验教学的效果，又能够使学生加深对EDA技术电路设计系统的掌握，建立学生的感性认识，激发和培养学生的学习兴趣，引导他们积极进行实践创新。

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