辛元芳　趙佰亭

【摘 要】隨著現(xiàn)代科技與信息的迅速發(fā)展，高級應(yīng)用型本科人才不僅需要具有較高的專業(yè)知識水平，還要有較強的工程實踐能力。EDA技術(shù)課程作為電子信息類專業(yè)實踐性較強的課程，實驗課教學(xué)在整個課程中占有較大比重。在實驗教學(xué)過程中，如果仍然按照以往模式開展、設(shè)計實驗課程，是無法滿足當今對應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求的。這里從EDA技術(shù)實現(xiàn)相關(guān)電路系統(tǒng)的實驗和工程實際應(yīng)用的差距來看，對EDA實驗課程面對的問題進行相應(yīng)分析，針對傳統(tǒng)EDA 技術(shù)實驗教學(xué)中的問題和不足進行創(chuàng)新改進，以達到提升學(xué)生的科研素質(zhì)、創(chuàng)新能力的目的。

【關(guān)鍵詞】EDA；實驗；創(chuàng)新

中圖分類號： G642；TN702-4；TP332 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0173-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.079

【Abstract】With the rapid development of modern science and technology and information， advanced application-oriented undergraduate talents are required not only to have a high level of professional knowledge， but also to have a strong ability of Engineering practice. EDA technology is a practical course of electronic information specialty， and experimental teaching occupies a large proportion in the course. In the process of experimental teaching， if we still carry out and design experimental courses according to the previous model， it is unable to meet the needs of applied talents training. In view of the gap between the experiment and the practical application of EDA technology in related circuit system， this paper analyzes the problems faced by EDA experiment course， innovates and improves the problems and shortcomings of traditional EDA technology experiment teaching， and promotes students'scientific research quality and innovation ability.

【Key words】EDA；Experiment；Innovate

0 引言

EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子信息工程相關(guān)專業(yè)的核心技術(shù)。EDA（Electronic Design Automation），即電子設(shè)計自動化，是二十世紀90年代初由CAD（計算機輔助設(shè)計）、CAE（計算機輔助工程）發(fā)展而來的，它是一種以計算機為平臺基礎(chǔ)的電路系統(tǒng)設(shè)計方法。具體來說，就是在相關(guān)的 EDA設(shè)計軟件開發(fā)平臺上進行程序設(shè)計、仿真測試、優(yōu)化開發(fā)，最終能夠?qū)⒊绦蛟O(shè)計表達轉(zhuǎn)換為電子線路硬件實現(xiàn)的技術(shù)。隨著計算機科技、硬件與軟件的不斷革新，EDA技術(shù)也在不斷地發(fā)展進步。從上世紀90年代末EDA技術(shù)就成為了現(xiàn)代社會發(fā)展的主要方向和應(yīng)用調(diào)節(jié)基礎(chǔ)。當前，EDA 技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計與制造、科研、教學(xué)等各方面都發(fā)揮著巨大的作用，成為現(xiàn)代電子設(shè)計的主流路徑。

一直以來，EDA 技術(shù)課程在電子信息相關(guān)專業(yè)體系中都占據(jù)著重要地位。我校已開設(shè) EDA技術(shù)課程多年，在EDA 技術(shù)實驗教學(xué)中，電路設(shè)計表達主要以原理圖或硬件描述語言的形式輸入仿真軟件進行數(shù)字邏輯設(shè)計，然后用大規(guī)模可編程邏輯器件作為電路硬件載體，以把仿真出來的電路設(shè)計的邏輯功能實現(xiàn)出來。在數(shù)字電路設(shè)計過程中運用這種軟硬結(jié)合的方法，能夠很好的滿足現(xiàn)代大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的要求。在本校的EDA技術(shù)實驗教學(xué)中，通常采用計算機和含有Altera公司的FPGA芯片的EDA綜合實驗箱來完成實驗，輔以Quartus II軟件作為開發(fā)環(huán)境。其中，F(xiàn)PGA器件是 EDA 技術(shù)中最直接最核心的硬件，目前，VHDL語言以其強大的系統(tǒng)描述能力、規(guī)范的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)、靈活的語句表達風(fēng)格和多層次的仿真測試手段成為當今 EDA 領(lǐng)域首選的硬件設(shè)計語言。因此，本校以VHDL作為硬件描述的主要表達方式。

1 EDA實驗教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的EDA實驗教學(xué)是以基礎(chǔ)實驗為主，結(jié)合計算機Quartus II軟件平臺和EDA綜合實驗箱進行設(shè)計，具體過程如圖1所示。

目前EDA技術(shù)實驗課程中主要存在以下問題：

（1）首先，教師在EDA技術(shù)實驗教學(xué)過程中多以‘填鴨式、‘說教式的教學(xué)方式為主，這種以教師講解為主，同時使用多年未改的實驗指導(dǎo)書的實驗教學(xué)模式，往往使得學(xué)生缺少自己的獨立思考和個人見解能力，容易形成被動灌輸?shù)木置?。長期以往，學(xué)生會缺乏創(chuàng)新觀念和創(chuàng)新意識，導(dǎo)致大學(xué)生對實踐能力的認識和重視程度不夠，很難擺脫知識本位的學(xué)習(xí)理念，只重視理論學(xué)習(xí)和最終成績，而忽視了實踐過程與實踐能力，得不償失。

（2）其次，就是由于EDA技術(shù)實驗教學(xué)過程中，教師不僅從實驗方法、實驗步驟和注意事項等方面一一進行講解，而且還要手把手地進行實驗演示，在檢查學(xué)生實驗結(jié)果時很多同學(xué)一知半解，更不能靈活的把實驗現(xiàn)象與所學(xué)理論知識有機的結(jié)合在一起。每次實驗結(jié)束后會發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對實驗的原理都解釋不清楚。學(xué)生的學(xué)習(xí)幾乎完全處于被動狀態(tài)，達不到實驗教學(xué)的目的。更嚴重的是，實驗課后，大部分同學(xué)都是根據(jù)實驗指導(dǎo)書照抄實驗?zāi)康摹嶒炘砗蛯嶒瀮?nèi)容等，導(dǎo)致實驗報告重復(fù)率較高，而由于對實驗內(nèi)容了解不夠深入，只有極少數(shù)同學(xué)能對實驗仿真的結(jié)果有自己的分析見解，多數(shù)同學(xué)的結(jié)論分析趨于雷同。

（3）最后，EDA技術(shù)實驗課的考核方式不夠完善，實驗課的成績多是參照學(xué)生出勤、實驗報告的完成情況給出，對學(xué)生的實驗考核不夠全面。這種形式主義，使得部分學(xué)生進入實驗室后“渾水摸魚”，對待實驗態(tài)度不夠認真，在小組的成員進行實驗的過程中，有些學(xué)生的心思根本不在本次實驗上，甚至在玩手機或者忙于抄襲上次課的實驗報告。因此，這樣給出的分數(shù)并不能如實反映學(xué)生掌握實驗知識的真實水平。

2 EDA實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

針對當前EDA技術(shù)實驗教學(xué)中存在的主要問題，提出以下教學(xué)改革與創(chuàng)新建議：

（1）在實驗設(shè)計過程中，由于學(xué)生的不同層次水平，部分同學(xué)能夠珍惜實驗機會，積極和實驗指導(dǎo)老師進行深刻探討；而有一部分同學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對較弱，對實驗?zāi)康牡恼J知不足，在實驗中不愿與老師同學(xué)進行過多探討分析，導(dǎo)致這部分學(xué)生容易放棄實驗課。因此在實驗設(shè)計中要盡量考慮學(xué)生的差異性，強調(diào)對學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，因材施教。實驗指導(dǎo)教師可以分別開設(shè)精修課程與基礎(chǔ)課程模板，幫助學(xué)生能夠結(jié)合自身基礎(chǔ)，選擇適合自己學(xué)習(xí)的模板，以加強對基礎(chǔ)知識和創(chuàng)新能力不同層次的應(yīng)用教育。

（2）針對學(xué)生實驗報告重復(fù)率較高的問題，一方面要使學(xué)生明確實驗?zāi)繕?，強調(diào)專業(yè)實踐課程的重要性；另一方面，實驗指導(dǎo)老師要加強實驗教學(xué)的管理，在平時的實驗過程中經(jīng)常對學(xué)生進行隨機考核，以更加真實、客觀地對學(xué)生的實驗情況進行把握調(diào)整。另外，實驗指導(dǎo)老師還可以通過網(wǎng)絡(luò)公開課等形式，對于實驗教學(xué)中普遍存在的問題以及重點問題，給予公開解答并在平臺分享，以便于學(xué)生能夠及時解決實驗過程中遇到的問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)實踐的積極性。

（3）為了進一步激發(fā)學(xué)生對于EDA技術(shù)實驗課程的積極性，可以鼓勵學(xué)生開展實踐創(chuàng)新設(shè)計，適度增加學(xué)生實踐和自主設(shè)計的時間。相關(guān)專業(yè)教研組可以自行開發(fā)低價、便攜的EDA實驗板，供學(xué)生自主使用，為開展綜合、創(chuàng)新性實踐教學(xué)創(chuàng)造良好的條件。另外，實驗教研組可以根據(jù)當前技術(shù)發(fā)展及學(xué)生需求積極開發(fā)新的實驗項目，以更好地激勵學(xué)生的科研探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

（4）最后，可以有計劃地選拔部分積極性高的優(yōu)秀學(xué)生進入創(chuàng)新實驗室給以重點培養(yǎng)，甚至跨年級組建創(chuàng)新團隊參加各類專業(yè)技能競賽、專利申報以及學(xué)生科研等，以帶動廣大學(xué)生創(chuàng)新能力的進一步提升；另外，可以充分利用電子電氣協(xié)會等專業(yè)社團的輻射作用，積極組織學(xué)生參與家電維修等社會實踐活動，促進學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，加強學(xué)生對自我價值的認同。

3 小結(jié)

綜上分析了現(xiàn)有EDA技術(shù)實驗教學(xué)目前的現(xiàn)狀以及對于當前實驗教學(xué)改革創(chuàng)新提出的一些想法，但在具體實施中還存在一定問題。如實驗過程中設(shè)備會有不同程度的損壞，維修更新的滯后時間較長；要做到有針對性的實驗教學(xué)，需要實驗指導(dǎo)教師付出相當?shù)臅r間與精力等等。這些都需要我們在實踐過程中不斷地改進完善。

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，在現(xiàn)有EDA技術(shù)實驗教學(xué)現(xiàn)狀的前提下進行改革創(chuàng)新既能提高實驗教學(xué)的效果，又能夠使學(xué)生加深對EDA技術(shù)電路設(shè)計系統(tǒng)的掌握，建立學(xué)生的感性認識，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們積極進行實踐創(chuàng)新。

【參考文獻】

[1]潘松，黃繼業(yè)，潘明.EDA技術(shù)實用教程——Verilog HDL版[M].第4版.北京：科學(xué)出版社，2010.

[2]王強，宋謀勝.EDA環(huán)境下數(shù)字電路實驗課程教學(xué)改革[J].銅仁學(xué)院學(xué)報，2017.19（9）.

[3]殷金曙，楊潤萍，杜世民，等.基于EDA的數(shù)字電路綜合實驗設(shè)計與研究[J].無線通信技術(shù)，2016，25（3）.

[4]陳衛(wèi)兵，陳曙光，李季，等.EDA技術(shù)與數(shù)字電路課程的教學(xué)改革[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，30（5）.

[5]符繼征，李望知.淺析EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實驗中的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016（8）.

[6]許佩博.研究EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實驗中的應(yīng)用效果[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（9）.

[7]趙宇.EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實驗中的應(yīng)用分析[J].湖北函授大學(xué)學(xué)報，2017，30（13）.