基于QUARTUSⅡ的EDA技术实训课教学模式研究

张建彬

(福州职业技术学院机器人学院，福建 福州 350108)

EDA技术是以大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA为设计载体，利用VHDL语言描述硬件系统逻辑，经过逻辑综合布线、设计仿真等工作，得到设计结果，进而完成系统电路设计的一种硬件设计技术，在自动控制、通信、电子信息等领域中占有重要地位，随着社会及技术市场的快速发展的，对EDA人才的需求越来越多，要求也越来高。因此，构建基于Quartus II的EDA技术实训课教学模式，有利于让学生“边做边学”，在学习理论知识的同时掌握操作技能，最终实现”教学做合一“，全面培养学生的综合素质。

一、现阶段EDA技术教学模式存在问题

(一)EDA理论教学与实验教学课时比例失衡

EDA技术是电子、电子信息类、计算机等专业中的基础课程，具有极强的实践性，然而，目前，在大多数的院校中EDA技术的理论教学和实验教学的课时比例明显不均衡，这种教学模式使得学生重理论、轻实践，导致学生对EDA技术的理论知识掌握非常肤浅，且在试验箱的操作、VHDL编程语言的设计、系统的调试与仿真等方面能力非常薄弱，学生不具备独立EDA开发的能力，大大降低了学生的就业竞争力，难以满足社会发展对技能型人才的需求。

(二)EDA实验教学内容陈旧、简单

就现阶段的EDA实验教学而言，教学内容比较陈旧、简单，往往是对教材中例题进行简单的验证、或对课后习题进行简单操作，实验的创新性和综合性不够，对于EDA实验箱的利用率不够，导致学生只能照本宣科进行实验操作，实践能力和综合能力不强，使得学生就业后的职业技能难以满足岗位需求。

二、基于Quartus II的EDA技术实训课教学模式构建

(一)构建必要性

考虑到学生就业需求及企业发展对技能型人才的需求，将EDA技术的理论教学与实验教学融为一体，利用项目教学法开展实训课，实现理实一体化教学，让学生在实训课中，通过具体项目的学习，及时的消化与吸收理论知识，让学生边做边学，掌握Quartus II软件的基本使用方法，熟悉VHDL语言的输入，熟练的进行程序设计、调试仿真、程序下载，对于提升学生专业技能具有重要意义。

(二)构建策略

实训课教学设计摒弃传统按照理论知识教学先后顺序结构开展的方式，而是以项目任务的方式，将所有知识点融合起来，让学生通过分组完成任务的过程从理论到实践、再从实践回到理论，进而形成完整的知识体系。下面以项目《两路表决查看器设计》实训课教学为例进行具体分析。

1.教学设计

知识目标：EDA基本设计流程；FPGA查找表逻辑结构；CPLD逻辑陈列概念；VHDL语言的结构和实体；VHDL原理图输入设计。

能力目标：能使用VHDL语言完成两路表决器的设计，并能采用异步时序逻辑电路和元件例化语句进行加法器、分频器、计数器及数码管显示器的驱动设计。

2.教学过程

教师根据项目内容，为学生准备实训项目任务指导书和相关资料，布置项目任务，将学生进行分组，并对项目任务进行划分：

任务1：掌握CPLD工作原理。

任务2：掌握FPGA工作原理。

任务3：采用VHDL语言编程，点亮一盏LED灯，并完成时序仿真、功能仿真、程序下载、硬件测试等流程。

任务4：设计两路表决查看器。

在将任务细分之后，学生以分工的形式进行搜集资料，并进行消化吸收，在完成每个人的任务之后进行组内相互交流，共同制定项目实施方案。学生按照方案计划，独立的完成工作任务。每个小组选派一名同学上台展示本小组的实施方案，通过教师点评、生生互评，发现方案中存在问题，并通过师生共同讨论解决问题。学生按照改进方案，进一步完善本小组的设计方案。教师根据学生仙姑完成情况，对于学生存在的共性问题进行重点讲解。

3.教学评价

实训课教学评价改变传统纸质考试的方式，注重过程化的考核和成绩的综合评定。课程实训课总成绩由50%实训成绩+40%期末考试成绩+10%平时成绩组成。

其中，实训成绩包括学生对理论知识的掌握程度、实验操作技能的熟练程度、小组团队协作程度、个人独立完成项目程度等方面内容，对学生进行综合性评价，从而推进学生专业技能的整体提高。

三、结语

综上所述，构建基于Quartus II开发环境下的EDA技术实训课教学模式，有利于加深学生对EDA开发流程的理解，改变以往理论教学与实践教学严重脱离的现象，让学生通过编程设计、实验测试、优化仿真等一系列操作，不断提高自身EDA技术的设计开发和调试分析能力，为学生以后从事电子产品开发累积丰富的编程经验，从而满足社会及企业发展对技能型人才的需求。