【摘 要】EDA技術(shù)是提升數(shù)電課程教學(xué)質(zhì)量的重要技術(shù)，本文分析了EDA技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中的必要性，并結(jié)合數(shù)電課程的實(shí)際教學(xué)要求進(jìn)行了“數(shù)電”課程改革的實(shí)踐策略的制定。對提升EDA技術(shù)應(yīng)用價值，具備較為積極的意義。

【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù)；數(shù)電課程；實(shí)踐方案

電子信息作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，近年來發(fā)展異常迅猛，尤其在各類職業(yè)院校，電子信息課程教學(xué)的規(guī)模和力度都不斷加大，并在不斷發(fā)展和革新，但彼此之間的辦學(xué)水平卻相差甚遠(yuǎn)，尤其是地方性技工學(xué)校正在接受更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何構(gòu)建一種科學(xué)合理的教學(xué)模式，有效培養(yǎng)迎合社會需求的高素質(zhì)畢業(yè)生更是一個非常突出的問題。

一、EDA技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中的必要性

計算機(jī)有存儲量大、運(yùn)行速度快、電子記憶的特點(diǎn)被EDA技術(shù)借助，成為集成電路、印制電路板、電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)手段，已經(jīng)在電子設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。美國NI公司的Multisim軟件就是這方面很好的一個工具。它是以windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬、數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有高仿真、高分析的能力。使學(xué)生實(shí)際動手與教學(xué)理論脫節(jié)的這一問題得到了很好的解決。學(xué)生可以更快地、更方便地用計算機(jī)仿真，把教學(xué)中的理論再現(xiàn)出來，這也極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。EDA研究的對象是電子設(shè)計的全過程，包括電子技術(shù)領(lǐng)域中從低頻到高頻直至微波、從線性到非線性、從模擬到數(shù)字、從分離元件到集成電路等。以大規(guī)?？删幊碳呻娐窞槲镔|(zhì)基礎(chǔ)的EDA技術(shù)打破了軟硬件之間的設(shè)計界限，使硬件系統(tǒng)軟件化，這已成為現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢。當(dāng)前，EDA技術(shù)正在迅速發(fā)展，在電子技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域不斷深入，有著廣闊的發(fā)展前景。目前，常用的EDA工具和軟件有ispExpertSystem，QuartusII，ISE，Multi-sim等。

二、“數(shù)電”課程改革的實(shí)踐策略

（一）優(yōu)化課程設(shè)置

1.調(diào)整開課時間。

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新器件、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，以及眾多電子類仿真軟件的應(yīng)用，電子信息專業(yè)的課程教學(xué)內(nèi)容在不斷地發(fā)展變化，教學(xué)課時也在逐漸縮減?！皵?shù)電”置前至第二學(xué)期，“電路”、“模電”隨后，其他諸如“工程認(rèn)知實(shí)踐”、“FPGA”、“微機(jī)原理與接口”、“單片機(jī)”、“嵌入式系統(tǒng)”和“DSP”等應(yīng)用和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，緊隨其后安排在第3—5學(xué)期。這就使學(xué)生具備提前接觸電子設(shè)計知識及工程訓(xùn)練活動的能力。這種實(shí)踐性能力的獲得，比基于傳統(tǒng)教學(xué)模式下至少提前2—3個學(xué)期，學(xué)生能提前為未來的學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)打開充裕的自主學(xué)習(xí)空間，為就業(yè)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，將EDA/FPGA技術(shù)引入課程教學(xué)。

由于“數(shù)電”開設(shè)時間大幅度提前，需降低對“電路”和“模電”等課程知識的依賴。因此，首先精簡邏輯門電路章節(jié)內(nèi)容，去除復(fù)雜的CMOS、TTL門電路結(jié)構(gòu)分析，只作邏輯門電路的功能、特點(diǎn)的簡略講解；淘汰555定時器相關(guān)內(nèi)容，并將D/A與A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)容調(diào)整至“微機(jī)原理與接口”課程中；大量引入EDA技術(shù)和VerilogVHDL語言，將Verilog VHDL語言及其應(yīng)用貫穿于組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路等章節(jié)，使VerilogVHDL語言的程序設(shè)計方法與數(shù)字電路的理論與應(yīng)用密切銜接，實(shí)現(xiàn)“軟件先行，以軟帶硬”的教學(xué)目標(biāo)。課程理論授課學(xué)時壓縮至48學(xué)時，并開設(shè)24學(xué)時的實(shí)驗課程。實(shí)驗課程中，去除基于74系列器件的低層次設(shè)計內(nèi)容，將FPGA技術(shù)全面引入到數(shù)字電路實(shí)驗教學(xué)中。總共安排13個實(shí)驗項目，其中7個是基于FGPA的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計，對學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力要求較高，能有效加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。教材選取工程創(chuàng)新型電子信息類精品教材《實(shí)用數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，理論與EDA實(shí)踐結(jié)合緊密，滿足本課程改革的內(nèi)容要求。

（二）改革教學(xué)方式和方法

1.實(shí)行模塊化與理實(shí)一體化教學(xué)。

將課程內(nèi)容分成邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路和時序邏輯電路三個模塊。第一部分突出邏輯代數(shù)基礎(chǔ)知識的講授，采用案例教學(xué)法，布置難易合適的習(xí)題，加強(qiáng)對基礎(chǔ)知識的理解。而后兩部分注重理實(shí)一體化，部分內(nèi)容放在EDA實(shí)驗室講解，師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，全程構(gòu)建素質(zhì)和技能培養(yǎng)框架，提高教學(xué)質(zhì)量；配置充分準(zhǔn)備的實(shí)例，部分實(shí)例如組合電路中的編/譯碼器、選擇器，以及時序電路中的計數(shù)器等內(nèi)容，運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行仿真、驗證，并通過教師進(jìn)行示范性操作等手段，使學(xué)生獲得具體、清晰、生動、形象的感性知識，加深對書本知識的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生邊學(xué)、邊練、邊積極總結(jié)，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

2.將任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)與“口袋實(shí)驗室”相結(jié)合。

在理論和實(shí)驗課堂教學(xué)之外，還安排三個實(shí)踐項目：智能搶答器、數(shù)字鐘、電子密碼鎖，要求學(xué)生自行組織3—5人的小團(tuán)隊，根據(jù)任務(wù)要求完成項目的分析、方案的制訂、EDA仿真，并在開發(fā)板上完成硬件調(diào)試，最終進(jìn)行作品展示、成績評價和經(jīng)驗交流。這里，我們提倡“口袋實(shí)驗室”運(yùn)行方式，讓學(xué)生從實(shí)驗室定期租借開發(fā)板或自購，進(jìn)而解決實(shí)驗時空局限性的問題，他們在宿舍就可以完成課程中的實(shí)例、實(shí)驗訓(xùn)練以及自己的創(chuàng)意設(shè)計，充分打開自主學(xué)習(xí)空間，并激發(fā)個人學(xué)習(xí)興趣。

3.推行第二課堂教學(xué)法。由于本課程教學(xué)知識點(diǎn)較多，而課堂教學(xué)課時較少，因此要拓展第一課堂，將部分教學(xué)知識點(diǎn)，利用課外時間，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，另外實(shí)驗考核和課程考試包含這部分知識點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)有效的督促作用。

三、結(jié)論

通過本課程改革實(shí)踐，倡導(dǎo)“軟件先行，以軟帶硬”的教學(xué)理念，注重EDA/FPGA技術(shù)的掌握和運(yùn)用，以加強(qiáng)學(xué)生對數(shù)字電子技術(shù)的融會貫通。本次改革方案已經(jīng)在個別班級進(jìn)行了初步實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。學(xué)生大多數(shù)能夠獨(dú)立完成課程要求，課程考核通過率達(dá)98%以上，實(shí)踐考核100%通過。對本課程以及數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計的興趣明顯提高。

作者簡介：陳定東（1974-），男，湖南衡陽，衡陽技師學(xué)院電氣學(xué)院，大學(xué)本科，一級實(shí)習(xí)教師，主要從事模電、數(shù)電、家用電器原理與維修、電子技能訓(xùn)練教育研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘明，潘松.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.