西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院 張 鵬

將Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)中

西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院 張 鵬

為了提高數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，本文提出了把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中的思想。文章從為什么要把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的角度、討論了把Quartus II引入到課程中的意義。同時談到了如何引入和目前引入存在的困難。

教學(xué)質(zhì)量；自主創(chuàng)新能力；Quartus II；數(shù)字電子技術(shù)

數(shù)字電子技術(shù)是電子、信息等諸多專業(yè)的基礎(chǔ)課，它不僅具有較高的理論性和系統(tǒng)性，同時還有較高的實(shí)踐性。在近幾年的教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍存在上課提不起學(xué)習(xí)興趣、考試或是實(shí)踐時又存在較為嚴(yán)重的眼高手低的現(xiàn)象。為了提高教學(xué)質(zhì)量、更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也為了培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。我認(rèn)為可以把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)當(dāng)中來。

一、為什么要把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)當(dāng)中來？

（一）傳統(tǒng)的教材和授課內(nèi)容已不能滿足當(dāng)前數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)

數(shù)字電子技術(shù)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，它被廣泛應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、電子、通信、航天等科學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)教材和授課內(nèi)容更注重的是學(xué)生基本理論和基本知識的掌握。隨著集成電路的快速發(fā)展，以往傳統(tǒng)的教材和授課內(nèi)容已經(jīng)跟不上現(xiàn)代自動化數(shù)字技術(shù)的發(fā)展。如果把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，則能夠把兩者有機(jī)的結(jié)合在一起，同時也有效的促進(jìn)理論和實(shí)踐的結(jié)合。數(shù)字電子技術(shù)同時也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但受實(shí)驗(yàn)室條件等各種因素的影響，目前數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)還是以理論授課為主，輔以部分的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。其實(shí)這種教學(xué)模式對于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，以及綜合能力的提升都是有一定的局限性。如果把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，我們就可以在Quartus II開發(fā)平臺上輕松實(shí)現(xiàn)所需的電路，并對所需實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證、燒寫。這樣教學(xué)過程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)就不會再受限于實(shí)驗(yàn)室條件等外界因素。

（二）有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性

在近幾年的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，大學(xué)的課堂上能真正做到認(rèn)真聽講的學(xué)生是越來越少，更多的學(xué)生沉迷于睡覺、打游戲、上網(wǎng)。每次問及他們?yōu)槭裁催@樣蹉跎青春時，他們普遍的回答是對課程沒有興趣。而在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)時，又會發(fā)現(xiàn)有些在課堂上不怎么聽課的學(xué)生做起實(shí)驗(yàn)來，倒是興趣十足。所以這個現(xiàn)象也引發(fā)了我的思考。我認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生所接觸的都是實(shí)實(shí)在在的器件，不再是腦子里那么一個抽象的符號；同時實(shí)驗(yàn)的過程是一個動腦、動手的過程，不同于課堂上單純的接受過程。在實(shí)驗(yàn)中會出現(xiàn)各種問題，出現(xiàn)的問題就需要自己想辦法去處理；同時當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期相同時，學(xué)生就會收獲成就感，從而提高了自己的學(xué)習(xí)興趣和積極性。如果把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，則可以通過Quartus II開發(fā)平臺把燒寫文件下載到開發(fā)板，通過開發(fā)板觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象的直觀性會加深學(xué)生的印象，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力[1]

當(dāng)前有不少針對大學(xué)生的電子設(shè)計(jì)競賽，學(xué)生要想在競賽中獲得名次，僅有扎實(shí)的基本理論知識還不夠，還需要善于獨(dú)立思考、具有較強(qiáng)的動手能力和綜合應(yīng)用能力。在看待同一個問題時，如果能站的更高一點(diǎn)，彎路或許就能少走一些，解決方案或許就能更多一點(diǎn)、更成熟一點(diǎn)。如果把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，這種采用硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的方式，能夠給學(xué)生提供新的解決方案，這無疑將會在無形中增加學(xué)生自主創(chuàng)新的信心。同時如果Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，學(xué)生可以利用課余的時間，針對往年的競賽專題進(jìn)行設(shè)計(jì)，一方面可以加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，另一方面還可以增強(qiáng)學(xué)生自主創(chuàng)新的能力，提升自身在今后競賽中的實(shí)力。

二、如何把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中？

目前多數(shù)高校都在進(jìn)行課程改革，改革后C語言的教學(xué)基本都提前至大一下學(xué)期或是大二上學(xué)期。而Quartus II中所使用的Verilog硬件描述語言，在語法結(jié)構(gòu)上和C語言相似。所以學(xué)生在前期有C語言的語言基礎(chǔ)，到后面學(xué)習(xí)Verilog硬件描述語言，也不會有太大的學(xué)習(xí)障礙。在具體的學(xué)習(xí)時，我們可以把Quartus II中所需要的理論知識分散到數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)的各章，兩者糅合在一起的方式[2]。每章前部分可以講授數(shù)字電子技術(shù)的基本理論和基本知識，后部分講授Quartus II中所需的理論知識，這樣就可以邊學(xué)習(xí)數(shù)電的基本理論和基本知識，邊利用Quartus II軟件平臺實(shí)踐。比如在講授組合邏輯電路這一章，在前面已經(jīng)講授了組合邏輯電路的理論知識，后面就可以在Quartus II軟件平臺上利用Verilog硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路。這樣理論和實(shí)踐聯(lián)系在一起，不論是對學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)還是動手能力的培養(yǎng)都會起到互補(bǔ)互助的作用。

三、目前把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中存在的困難？

數(shù)字電子技術(shù)各專業(yè)的學(xué)時一般都在48-56學(xué)時范圍內(nèi)(包含實(shí)踐環(huán)節(jié))，而Quartus II各專業(yè)所需的學(xué)時一般都在30-54學(xué)時范圍內(nèi)(包含實(shí)踐環(huán)節(jié))，所以就存在如何合理設(shè)置課時的問題。我認(rèn)為可以按照各專業(yè)所需靈活配置課時，但是還是要以數(shù)字電子技術(shù)為重點(diǎn)。另外如果把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，這無疑也對任課教師提出了挑戰(zhàn)，任課教師需要把控好課程的進(jìn)度以及課程兩部分內(nèi)容的配置。

四、結(jié)束語

為了提高數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，各院校教師都做了很多的探索和研究。把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，這只是一個初步的想法，尚未投入到實(shí)際中進(jìn)行檢驗(yàn)。但通過前面的分析，可以看出這一想法符合提高教學(xué)效果和質(zhì)量的初衷，能夠提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，所以下一步，將會把Quartus II引入到數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中，通過教學(xué)實(shí)踐去評估這一想法的有效性。

[1]潘松.EDA技術(shù)與Verilog HDL[M].清華大學(xué)出版社,2013.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].高等教育出版社,2014.

張鵬（1982－），女，陜西扶風(fēng)人，碩士研究生，助教，現(xiàn)供職于西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院，研究方向：軟件無線電。

本文系西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院教育與教學(xué)改革項(xiàng)目《《電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容與方法的研究探討》，項(xiàng)目編號：JG1505。