关于EDA课程教学改革的几点思考

杨云海 章芬芬

摘要：EDA技术是现代电子设计技术的核心，EDA课程也是目前各高校电子信息类专业的一门重要课程。EDA课程的内容不仅理论丰富，而且实践性也比较强，在开展理论课程时，应该充分分析研究课程内容的特点，注意理论与实践的结合，注重实例教学；在开展实验教学时，应该注意开展实验的方式，注重对学生兴趣的培养；在开展考核时，可以通过采用多种考核方式结合的办法，更全面地检查学生学习的效果。

关键词：EDA；课堂教学；实验教学；考核

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）14-0135-02

EDA是Electronic Design Automation的缩写，即电子设计自动化，是自20世纪70年代以后逐渐发展起来的，融合了电子技术、计算机技术等学科的一门综合性学科，是现代电子设计技术的核心[1]。目前，EDA课程是各高校电子信息类专业的一门重要课程。学生通过学习EDA课程，可以了解现代电子设计技术发展的历程、核心技术，掌握EDA平台和PLD器件的使用方法[2]。笔者所在高校的通信工程专业把EDA课程作为选修课程开设。经过多年的教学实践，笔者对EDA课程教学积累了一些经验，有一些思考，也开展过一些改学改革的探索。现就如何提高EDA课程教学效果谈谈自己的看法。

一、课堂教学注重实例教学，加强示范引领作用

EDA课程的知识，按内容进行分类，可以分为三部分[3]：1）概念原理：包括EDA技术的发展历程，EDA领域的基本概念和术语，以及EDA技术及PLD器件的基本原理。学习方法比较偏重于记忆。2）语言语法：用于电路建模的HDL（硬件描述语言，如VHDL、Verilog HDL，等等）语言语法。学习方法与一般的语言类课程（如C、C++、JAVA，等计算机语言）相同，需要采用记忆和练习相结合的学习方法。3）操作技术：包括一些主流的EDA软件平台和主流PLD器件的使用方法，并把这些软件、硬件知识结合起来，开展数字逻辑电路的设计。学习方法偏重于动手实践。

在分析课程内容后，通常会把课程内容分为理论课部分和实验课部分，把概念原理、语法知识归入理论课，把语法训练、操作技术归入实验课。这样，会人为地把课程内容割裂为理论部分和实验部分，不利于学生对课程理论部分知识的理解，难以让学生实现理论知识和实践操作的融会贯通。比如：“综合”（Synthesiss）这一EDA的重要概念，纯粹使用文字来描述和说明，比较生涩难懂，并且在电路从建模到实现的过程中，“综合”还要分为“自然语言综合”“逻辑综合”“结构综合”等多种层次，学生理解有一定的困难。又比如：VHDL语言的基本数据类型及其支持的运算符，虽然是偏向记忆的内容，但如果完全只依靠记忆，难以给学生留下较深刻的印象，在运用VHDL进行电路建模时，学生通常会感到无从下手。

因此，在EDA理论课堂开展的过程中，应该强调示范教学的作用，加强学生对理论知识的理解和认识，引导他们养成努力探索、自我学习的良好习惯[4]。比如，在讲解“综合”这个知识点时，可以把后续介绍EDA平台操作流程的内容穿插讲解，通过在EDA平台上建立工程、輸入设计、分析编译、布局布线等过程的演示，直观地把“综合”的作用展现出来，进一步告诉学生：“自然语言综合”就是把电路功能的描述（功能说明书、直值表，等等）变为HDL建模，即设计输入；“逻辑综合”是EDA平台分析综合器（Analysis & Synthesis）所做的工作，会把电路的HDL描述变为RTL网表；“结构综合”是EDA平台布局布线器（Fitter）所做的工作，把电路的RTL网表映射为具体PLD器件上的连线结构。这样，通过示范教学的方法，把抽象的知识点化为具体的软件平台的操作步骤，可以有效地帮助学生理解这一知识点，有效突破教学难点。又比如，在介绍VHDL语言的基本数据类型时，打开EDA软件的文件目录，打开“STD”库的文本，把基本数据类型定义的内容展示出来，把查找数据定义的方法传授给学生，把完全依靠记忆方法转换为检索信息的方法，减轻了学生对内容记忆的负担，也启发学生的探索精神。

二、实验课堂引入项目驱动，加强实践训练效果

实验课是EDA课程不可缺少的环节。实验课的目的是对学生进行HDL语法训练和EDA平台的操作训练，通过训练加强学生对课程知识的理解，并提高学生的动手操作能力。在编排实验内容时，通常会把按教材内容编排实验，并把每次的实验内容分为“验证性实验”“综合性实验”“设计性实验”等不同的类型。使用这种方式编排的实验内容，与教材结合紧密，容易实现实验课与理论课步调一致，并且各个实验的难易程度界定明确，方便管理。但在实际执行的过程中，遇到了一些问题：1）“验证性实验”过于简单，且过程比较枯燥，难以引发学生兴趣。2）“综合性实验”“设计性实验”内容丰富，学生自主度较大，但实验难度与“验证性实验”相比，跨度较大，学生独立完成实验比较困难。

在实验课堂上适当引入项目驱动：把每一次实验课的文档编排为一个“小项目”[5]，每个“小项目”既有基础验证部分的内容，也有较简单的综合设计部分的内容，并且实验结果有一定的趣味性或实用性；每次实验课的“小项目”之间存在一定的联系或阶进的关系，前面的“小项目”是后续“小项目”的基础，后续“小项目”逐步整合前面“小项目”的内容，慢慢形成一个较具实用性的综合项目。这样，把实验内容编排的思想从“从前往后”转换为“从易到难”或“从小到大”，更符合人们认知理解的规律，有利于提高实验课的效果。比如：把EDA课程的实验内容编排为若干个项目：“点亮一个LED”“LED流水灯”“LED数显计数器”“LED按键计数器”“实用电子钟”，项目之间存在一定的联系，后续项目逐渐把之前的项目进行整合，最终实现了一个较有实用性的电路。并且，每个项目都有一个易于观察的结果，能激发学生兴趣，实验课的训练效果可以得到一定的提升。同时，易于观察的实验结果也有助于教师对实验结果的量化评价。

三、考核方式多样化，全方位检查学习成效

传统考试采用笔试的方式开展，考核方式比较容易实现客观、公正的原则。笔试的形式对于考核理论知识（如概念、原理、语法等）是合适的，但用于考核操作能力就比较困难了。相比于笔试，操作考试又过于注重操作流程，不利于对理论知识的考核。

EDA课程，除了要求学生掌握理论知识以外，还需要他们掌握操作流程和操作方法[6]。为了能较全面地检查学生学习的成果，EDA课程的考核方式也要根据课程内容的特点进行相应的调整。可以采取笔试考试加上机操作两方面结合的形式开展EDA课程的考核。可以依托实验课的内容，扩展一些设计性的部分，作为上机操作的考核题目。上机操作考核的可偏重于流程或设计两个方面，具体可根据需要选择确定。

EDA课程是一门内容多样化的课程，既有理论知识，又强调动手能力。在开展教学的过程中，有很多方面值得我们去研究、探讨。凭借对EDA课程的理解，总结了多年的教学经验，笔者开展了一些EDA课程教学方面的改革，取得了一些成效，但仍有较大的提升空间。今后将继续开展教学研究和教学改革，努力提高EDA课程的教学效果。

参考文献：

[1]潘松，黄继业.EDA技术实用教程——VHDL版（第五版）[M].北京：科学出版社，2013.

[2]殷伟凤.边干边学的EDA课程教学模式改革与探索[J].科技信息，2011，（32）：53.

[3]刘雅举.提高电子类专业《EDA技术》课堂效率的教学研究与实践[J].河北农业大学学报，2009，（6）：240-246.

[4]程开业.EDA工具在教学中的应用[J].中国现代教育装备，2004，（5）：18-20.

[5]戴彦.EDA实践教学改革的探讨[J].山东工业技术，2014，（11）：108-109.

[6]祁昶.基于任务驱动的EDA教学方法实践[J].中国校外教育，2013，（22）：161-162.