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EDA技术基础课程教学研究

作者：王玮

来源：《大学教育》2017年第07期

[摘 要]EDA技术基础课程具有一定的难度，但对学生的就业竞争力有重要的影响。教师在教学中要选好编程语言，采用对比教学、案例教学等方法，循序渐进、拾级而上，要注重培养学生的独立思考和自主学习能力，让学生在案例教学中感受到知识的价值，并进一步培养学习兴趣。

[关键词]EDA；Verilog；对比教学；案例教学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）07-0027-02

随着数字系统以摩尔定律的速度发展，IC设计领域已经产生了翻天覆地的变化，从最初的手工搭建电路到高级别描述综合电路的转换，从原有的基于印制电路板的方式逐步向基于芯片的连接转变。技术的变革使得电类专业课程设置上也随之改变。目前，国内电类专业均开设了EDA技术基础这门课程。

EDA技术基础是数字电路与逻辑设计的延伸，也是FPGA开发、数字IC设计的基础，学好本门课程对学生后续深造以及就业能力的提升都有至关重要的作用。因此，EDA技术基础往往是电类专业高年级学生非常重视的课程。要让学生学好该门课程，不妨从以下几个方面入手。

一、选好编程语言，做到轻松入门

VHDL语言是美国国防部在1985年推出的硬件描述语言，具有语法规范、体系完整、逻辑严谨等特点，于1987年被IEEE采纳作为硬件描述语言标准之一。而Verilog HDL是一种与C语言相近的硬件描述语言，在C语言被广泛应用的学术界和产业界，Verilog HDL比较流行。考虑到学生的课程基础以及应用型人才所学知识在产业界的适用性，不妨以Verilog HDL语言为设计语言。

二、尊重学习规律，循序渐进教学

人的学习行为具有循序渐进的规律，在教学过程应当由简单到复杂，先一般后特殊。比如，教师可在最初的教学中使用简单的Verilog结构，在学生掌握简单设计后，再逐渐发展成一个个较复杂的例子。同时，在教学中可以先让学生看懂教材中的例子，输入验证，并解释仿真结果，将看懂教材例子作为自己模块设计的基石。 三、注重对比教学，提升教学效果

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对比教学是将一些具有某种联系和区别的教学内容放在一起进行对比、分析，找出其相同和不同之处，使学生在理解了一个学习内容之后，很容易地通过类推、迁移掌握其他教学内容，从而达到触类旁通的教学目的。比如在设计组合逻辑电路时，将时序逻辑电路的设计与其对比，设计同步逻辑电路与异步逻辑电路对比。这样学生既学会了组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计、同步逻辑电路的设计、异步电路的设计，又加深了对这几种电路异同的理解，各知识点相互促进，让学生印象深刻，理解透彻，大大提升了教学效果。 四、引入案例教学，激发学习兴趣

案例教学法是一种常见而富有成效的教学方法，在EDA技术基础课程教学中采用案例教学就是将企业界、学术界真实应用的电路系统作为案例进行课堂讲解和分析研究的过程，是将实际例子作为教学媒介的一种教学方法。案例教学实质上可归为一种研究性学习，是以学生的自主性、探索性学习为基础，从产业界所设计或生产的电路模块中选择研究对象，通过亲身实践获得直接经验，掌握电路模块的工作原理和设计方法。教学中采用案例教学法既丰富了课堂内容，加深了学生对知识的掌握与理解，又让学生切实体会到了知识的实际应用，激发了学生继续学习的热情，为教学过程向纵深发展奠定了基础。

比如在教学过程中可以引入CRC校验码产生器的设计、FIR滤波器的设计、交通灯信号控制器的设计、电梯控制器的设计等，这些例子既包含EDA设计的完整流程，又具有一定的实际应用价值，是学生毕业以后可能会遇到的实际项目。这些鲜活的案例既能让学生学会EDA相关知识，又能让其体会到所学知识的应用价值，激发他们的学习兴趣。 五、鼓励独立思考，培养学习能力

在课堂教学中，我们发现学生较少提问或提不出问题，他们大多是被动地接受，缺乏主动思考。学生不主动思考就不会发现问题，就不可能自我激发、主动探索。会思考是学生发展自主学习能力必备素养。会思考，方能发现问题，有问题才有切入点，才能不断地自我激发并深入研究下去。课堂教学中教师应该引导学生独立思考，锻炼他们的思维分析能力，帮助其养成良好的自主学习习惯，培养学生的学习能力。

在EDA技术基础课程教学中，教师每教完一种模块的设计后，都要要求学生模仿所学模块，设计一个相似的但又有一些不同的模块，促进学生思考。同时还需注意的是，尽管团队学习是很重要的，但我们在教学中发现，开展团队学习时往往会出现一个人学习、其他人旁观，一个人动手、其他人拷贝的怪现象，团队学习未能达到预期的效果，反而让部分学生有了偷懒的机会。所以，教学中教师应鼓励独立思考，让每个学生都得到充分锻炼，让他们既学会具体的EDA知识，又养成独立思考的习惯，提高自主学习的能力。 六、加强实验教学，提升应用技能

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实验教学既能检验学生对理论知识的掌握程度，又能锻炼学生的实践动手能力，在EDA技术基础课程中有着举足轻重的作用，一定要引起足够的重视。实验教学中，要求学生设计的电路模块的规模要由小到大，难度要由低到高，逐步开展综合性的实验。教学中不能直接告诉学生电路模块的实现方法和设计代码，要采用启发式教学法，围绕着设计目标引导学生进行资料搜集、分析，进行探究式学习，训练学生的思维能力，培养和激发学生的创新意识。综合性较强的实验项目要面向实际应用，要有一定的复杂度，要让学生在完成实验的过程中体验到规范性的电子设计步骤，从而在一定程度上培养和提高学生的工程应用技能。

在实验教学中，要鼓励学生用多种不同的方法去实现相同的逻辑功能，并引导学生分析各种方法在算法难易程度、运算速度、占用芯片面积等方面的优劣点。学生做实验的时候总会遇到问题，教师不要急于帮其解答，实验就是一个试错的过程，可以引导学生分析，促进学生思考，帮助学生对易错点加深理解。实验教学不能仅仅是验证性的实验，要设计一些源于教材而高于教材的实验项目，让学生在模仿、修改中逐步提升自己对设计的理解，提升自己的工程应用技能。

七、改革考核方式，关注考核的有效性

EDA技术基础是一门实践性很强的课程，因此在该课程的考核环节中应当加大对实验实践环节的评价。传统的实验教学评价通常以检查学生的实验报告为主要形式，而这种形式往往会导致一流的实验报告，三流的实践动手能力，不利于学生综合素质的提高和实践能力的培养。因此，制定出合理的评价体系对激发学生的积极性和主动性、提高学习效果非常重要。 据多年的教学经验，我们采取如下的评价体系。该评价体系主要包括两部分，即理论考试和实验考核，其中理论考试占比50%，实验考核占比50%；实验考核分别为实验前的准备、实验中的态度和操作以及实验后期对结果的分析与整理。需要特别强调的是，对实验结果的分析是整个实验环节中非常重要的部分，这一点很容易被忽略。在EDA实验中，实验结果往往以0或1组成的各种代码给出，并不是那么容易就能看出其正确与否的。能否正确分析实验结果，解释其正确的原因，阐述其错误的理由是检验学生对相关知识点掌握程度的一种较好的评价方法，这一点应该引起足够的重视。

总之，EDA技术基础对学生的后续学习有很大的帮助，对学生的就业竞争力有至关重要的影响。该课程有一定的难度，教学中要找好切入点，选对教学法，循序渐进、拾级而上。该课程具有较强的实践性，教学中应当适时引入业界应用案例，让学生在案例教学中感受到知识的价值和钻研的乐趣，并进一步激发学生的创新能力和创业欲望。 [ 参 考 文 献 ]

[1] 黄小容.“EDA技术”课程教学改革与探索[J].中外企业家，2016（2）：244-245.