徐 雷，孫長(zhǎng)智

（亳州師范高等?？茖W(xué)校理化系，安徽亳州 236800）

EDA應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目化教學(xué)體系的構(gòu)建

徐 雷，孫長(zhǎng)智

（亳州師范高等專科學(xué)校理化系，安徽亳州 236800）

針對(duì)EDA應(yīng)用技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀，把項(xiàng)目化教學(xué)體系的內(nèi)容分解為基礎(chǔ)型項(xiàng)目、提高型項(xiàng)目和綜合型項(xiàng)目等三個(gè)層次，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中得到工程項(xiàng)目體驗(yàn)，提高了分析問題、解決問題的能力，從而完善了自己的知識(shí)體系，掌握了處理工程項(xiàng)目的方法和技巧。

EDA；項(xiàng)目化；教學(xué)體系

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation，EDA）應(yīng)用技術(shù)是電子信息類專業(yè)的專業(yè)必修課，該課程是在學(xué)生學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之后，開設(shè)的后續(xù)專業(yè)課程。在內(nèi)容上，EDA應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)介紹了EDA技術(shù)、原理圖輸入法、硬件描述語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、FPGA開發(fā)應(yīng)用及相關(guān)知識(shí)，是一門綜合性強(qiáng)、內(nèi)容先進(jìn)、實(shí)踐性強(qiáng)的電子類專業(yè)課程［1-3］。該課程的目的是使學(xué)生在掌握基本的EDA開發(fā)流程和硬件描述語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)實(shí)際利用EDA軟件平臺(tái)對(duì)數(shù)字電路系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

EDA應(yīng)用技術(shù)在教學(xué)的分類上大多分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩環(huán)節(jié)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，教師往往是按照教材理論知識(shí)架構(gòu)的特點(diǎn)，先介紹EDA技術(shù)和原理圖輸入法，接著講解EDA軟件開發(fā)平臺(tái)和整個(gè)設(shè)計(jì)流程，再講解硬件描述語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)以及簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)例題，最后講解CPLD和FPGA的硬件結(jié)構(gòu)。這些繁多復(fù)雜的理論內(nèi)容使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理，并對(duì)該課程失去信心，從而影響教學(xué)的效果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師把所有的學(xué)生安排在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作的內(nèi)容往往是書本內(nèi)容的一種重復(fù)，和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不大，無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終還是沒有達(dá)到教學(xué)目的。造成理論課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的主要原因：一，在于人才培養(yǎng)方案制定不合理?，F(xiàn)有人才培養(yǎng)方案限制了EDA課程教學(xué)的理論課時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)，并且要求任課教師按照授課計(jì)劃在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)講授完眾多復(fù)雜繁瑣的理論知識(shí)，以及具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。二、電子類專業(yè)學(xué)生數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)三倍于實(shí)驗(yàn)器材量，無(wú)法做到邊理論邊實(shí)踐的教學(xué)，造成實(shí)驗(yàn)理論課程重復(fù)理論課程中講到的知識(shí)點(diǎn)，根本沒有把理論和實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，忽略了對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

因此，為了使學(xué)生在沒有走出校門之前就能學(xué)到實(shí)際工程中需要的知識(shí)和技能，增強(qiáng)其就業(yè)實(shí)力，我們提出EDA課程的項(xiàng)目化教學(xué)模式，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，使EDA課程的教學(xué)更符合教學(xué)規(guī)律，更有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)［4］。EDA應(yīng)用技術(shù)整個(gè)項(xiàng)目化教學(xué)體系分為基礎(chǔ)型項(xiàng)目、提高型項(xiàng)目、綜合型項(xiàng)目三個(gè)層次，該教學(xué)體系層次由易到難、由淺入深，著眼于應(yīng)用，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)融為一體。

1 基礎(chǔ)型項(xiàng)目

基礎(chǔ)型項(xiàng)目教學(xué)主要是讓學(xué)生掌握Quartus II等EDA軟件工具的使用、面向FPGA項(xiàng)目開發(fā)的整個(gè)流程、試驗(yàn)箱的使用方法以及層次化設(shè)計(jì)方法，熟悉Verilog硬件描述語(yǔ)言的語(yǔ)法內(nèi)容的基本語(yǔ)法知識(shí)和程序設(shè)計(jì)的基本思想。具體開設(shè)的基礎(chǔ)型項(xiàng)目如表1所示。

表1 基礎(chǔ)型項(xiàng)目一覽表

Quartus II軟件是EDA項(xiàng)目化應(yīng)用中的主流軟件之一，整個(gè)教學(xué)都是在此軟件平臺(tái)上進(jìn)行的，因此把此軟件的使用作為基礎(chǔ)型項(xiàng)目的第一項(xiàng)目，通過此項(xiàng)目的教學(xué)，希望達(dá)到消除學(xué)生對(duì)英文軟件的抵觸情緒，項(xiàng)目2和項(xiàng)目3是對(duì)Quartus II軟件的鞏固練習(xí)，同時(shí)也是EDA開發(fā)流程中一個(gè)重要的輸入方法。其余的基礎(chǔ)型項(xiàng)目都是數(shù)字電子技術(shù)課中的組合邏輯電路，學(xué)生在具有了數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)在完成此類項(xiàng)目后，學(xué)生會(huì)具有成就感，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)信心。在基礎(chǔ)型項(xiàng)目的實(shí)施過程中，部分學(xué)生可能會(huì)不明白Quartus II軟件中的每一步操作中英文提示的意思，在教學(xué)中可以把每一步的英文提示介紹多遍，在下面的其他項(xiàng)目中，同樣會(huì)反復(fù)的提示每一步英文的意思，經(jīng)過反復(fù)提示，學(xué)生遇到這些常用的英文提示就會(huì)自己明白其意思了。同時(shí)為了使學(xué)生克服對(duì)英語(yǔ)的恐懼心理，建議每個(gè)人在其電腦上安裝有道詞典，遇到不懂的單詞就查。在講解原理圖輸入法和文本輸入法時(shí)，要對(duì)比講解，讓學(xué)生在對(duì)比的過程中找到共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。原理圖輸入法的重點(diǎn)是如何從原理圖庫(kù)中找到元器件，而文本輸入法的教學(xué)要結(jié)合學(xué)生已有的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)講解，遇到學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)不懂的地方，還要及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

2 提高型項(xiàng)目

通過基礎(chǔ)型項(xiàng)目的訓(xùn)練，學(xué)生不論是在軟件的使用還是在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握方面都有了一定的提高，在此基礎(chǔ)上，為了激發(fā)學(xué)生的求知欲，要對(duì)學(xué)生提出新的要求，提高型項(xiàng)目是在基礎(chǔ)型項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生完成若干個(gè)相對(duì)復(fù)雜電路模塊的設(shè)計(jì)，其目的重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力［5］。具體開設(shè)的提高型項(xiàng)目如表2所示。

表2 提高型項(xiàng)目一覽表

基礎(chǔ)型項(xiàng)目讓學(xué)生在掌握了軟件的使用以及兩種輸入法的同時(shí)，能對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)中組合邏輯電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，而提高型項(xiàng)目則是對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)組合邏輯和數(shù)字邏輯電路的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施過程中，觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)要講解的詳細(xì)，如果這個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)生不能理解，后續(xù)的項(xiàng)目將無(wú)法進(jìn)行。教學(xué)中所有的項(xiàng)目都是緊密相關(guān)的，只有在前期項(xiàng)目完成的基礎(chǔ)上，后續(xù)項(xiàng)目才可能完成，所以在教學(xué)過程中，要保證多數(shù)同學(xué)能完成具體的項(xiàng)目要求，對(duì)極個(gè)別的能順利完成提高型項(xiàng)目的同學(xué)，可以采取綜合性強(qiáng)的項(xiàng)目來(lái)提高其項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力。

3 綜合型項(xiàng)目

基礎(chǔ)型項(xiàng)目和提高型項(xiàng)目把已有的數(shù)字電子技術(shù)中的一些電路進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并在試驗(yàn)箱中進(jìn)行了驗(yàn)證，而這些和實(shí)際的工作需求還是有很大區(qū)別的。為了使教學(xué)更貼近實(shí)際工程需求，需設(shè)計(jì)一些綜合型項(xiàng)目。綜合型項(xiàng)目在教學(xué)時(shí)要按照實(shí)際工程項(xiàng)目的工作要求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目要求分析，進(jìn)行系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和算法描述，接著提示學(xué)生編寫RTL代碼，并進(jìn)行功能仿真。邏輯綜合后要求學(xué)生進(jìn)行后仿真，直到配置文件下載到的實(shí)驗(yàn)板，完成項(xiàng)目的要求。相對(duì)于基礎(chǔ)型和提高型項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，綜合型項(xiàng)目對(duì)學(xué)生的要求較高，其目的在于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，讓其掌握處理工程項(xiàng)目的方法和技巧。

具體開設(shè)的綜合型項(xiàng)目如表3所示。

表3 綜合型項(xiàng)目一覽表

4 總 結(jié)

針對(duì)EDA課程的教學(xué)實(shí)際，按照由易到難、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的設(shè)計(jì)思路，構(gòu)建了項(xiàng)目化教學(xué)體系，此類課程體系可以做到教、學(xué)、做相結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐融為一體。項(xiàng)目化教學(xué)體系要想能夠順利實(shí)施，需在同一場(chǎng)所（如實(shí)驗(yàn)室）開展教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教學(xué)場(chǎng)所要具備EDA軟件平臺(tái)和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)板。

［1］潘松，王芳，張?bào)阍?EDA技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2011.

［2］龍海燕，董曉紅，王姝.項(xiàng)目導(dǎo)入法在EDA教學(xué)中的探索［J］.成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27（2）：29-31，44.

［3］粱洪衛(wèi)，高丙坤，王秀芳，等.EDA技術(shù)與應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)研究［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13（3）：40-41.

［4］韋英華.EDA仿真實(shí)訓(xùn)在相關(guān)電類教學(xué)中的應(yīng)用［J］.科技視界，2012（15）：138-139.

［5］高金定，鄔書躍，孫彥彬，等.EDA技術(shù)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，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

時(shí)間：2014-9-15 16：07 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2014.03.034.html

2013-09-22

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》項(xiàng)目化教學(xué)研究項(xiàng)目（BSJY201408）和安徽省優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目（2012SQRL274）資助。

徐雷，男，安徽亳州人，碩士，亳州師范高等專科學(xué)校教師，主要從事單片機(jī)和EDA應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)和研究。