王麗霞 姜鈞 付曉輝 付軍榮 任小軍 魏寧萍

(北京信息科技大學(xué)信控中心,北京 100101)

EDA技術(shù)方法的研究

王麗霞 姜鈞 付曉輝 付軍榮 任小軍 魏寧萍

(北京信息科技大學(xué)信控中心,北京 100101)

隨著EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)的迅猛發(fā)展,社會(huì)對(duì)EDA設(shè)計(jì)人才的需求。各大高校都在開設(shè)相關(guān)的課程,針對(duì)我校自動(dòng)化、智能科學(xué)與技術(shù)和電氣及其自動(dòng)化三個(gè)專業(yè)的EDA技術(shù)課程的教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方式提出了一些改進(jìn)。通過這些改進(jìn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手實(shí)踐能力。

EDA技術(shù) 教學(xué)困境 改進(jìn)措施

電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展。EDA(Electrontic Design Automation)技術(shù)成為了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的重要方式。用人單位對(duì)EDA設(shè)計(jì)人才有了大量的需求。為適應(yīng)學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的辦學(xué)宗旨和社會(huì)的需求，我校也開設(shè)了“EDA技術(shù)”課程，課程的性質(zhì)是專業(yè)選修課。

1 “EDA技術(shù)”課程的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的課程是以理論教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)為輔，以老師教為主，學(xué)生學(xué)為輔的模式。但是“EDA技術(shù)”課程的實(shí)踐性非常的強(qiáng)，這個(gè)課程更注重動(dòng)手和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如果以傳統(tǒng)的方式進(jìn)行EDA技術(shù)課程的教學(xué)，培養(yǎng)出的學(xué)生會(huì)存動(dòng)手能力差、遇到實(shí)際問題就不知所措的問題。針對(duì)教學(xué)中存在的問題和現(xiàn)狀，在我校自動(dòng)化、智能科學(xué)與技術(shù)和電氣及其自動(dòng)化專業(yè)近些年的EDA教學(xué)中，針對(duì)“EDA技術(shù)”課程的特點(diǎn)做出了一些探索。

2 教學(xué)安排與教學(xué)內(nèi)容的改革

“數(shù)字電子技術(shù)”課程是自動(dòng)化、智能科學(xué)與技術(shù)和電氣及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要是學(xué)習(xí)利用半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)電路板級(jí)的數(shù)字系統(tǒng)。EDA技術(shù)是利用軟件在大規(guī)模可編程邏輯器件(CPLD或FPGA)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)。兩門課程有著千絲萬縷的練習(xí)，如果數(shù)字電路基礎(chǔ)沒有打好或是兩門課程開設(shè)的間隔較長(zhǎng)，那么在EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)過程中也會(huì)遇到較多的困難。

例如我校在10級(jí)電氣及其自動(dòng)化專業(yè)對(duì)“EDA技術(shù)”課程的設(shè)置在大四上半學(xué)期而“數(shù)字電子技術(shù)”課程是在大學(xué)二年級(jí)上半學(xué)期就已經(jīng)學(xué)習(xí)了，這樣在講課中涉及到數(shù)字電路的知識(shí)學(xué)生有很多已經(jīng)遺忘，給講課帶來了很多困難。

為此，對(duì)于12級(jí)以后的學(xué)生，在教學(xué)安排上確定的方案是在“數(shù)字電子技術(shù)”開課后的第一學(xué)期學(xué)習(xí)“EDA技術(shù)”。這樣學(xué)生在具有較強(qiáng)的數(shù)電知識(shí)的條件下進(jìn)行EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果有了明顯的提升。

EDA技術(shù)作為一門利用全新的方式進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程，其設(shè)計(jì)方法與利用中小規(guī)模器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的方法有很大的不同?？紤]到學(xué)生學(xué)習(xí)的過渡。為此，我校在課程內(nèi)容的設(shè)置中也進(jìn)行了調(diào)整，在“數(shù)字電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)中加入了利用EDA技術(shù)的原理圖的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)數(shù)字電路的內(nèi)容，讓學(xué)生提前接觸EDA設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)思維逐漸轉(zhuǎn)變，降低EDA技術(shù)課程的學(xué)習(xí)難度。

3 教學(xué)模式的改革

作為專業(yè)選修課，EDA技術(shù)的學(xué)時(shí)非常有限，以我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為例，該專業(yè)10級(jí)的理論學(xué)時(shí)只有24學(xué)時(shí)。而在傳統(tǒng)的EDA技術(shù)教學(xué)中，采用的方式是以講解VHDL語(yǔ)言為主要內(nèi)容，按部就班的介紹EDA的設(shè)計(jì)方法。因此只有突出重點(diǎn)才能有效的控制學(xué)時(shí)，因此以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐為主，以引導(dǎo)性教學(xué)為主。

在教學(xué)中以電子線路設(shè)計(jì)為基點(diǎn)，從實(shí)例介紹中引出VHDL語(yǔ)句的語(yǔ)法內(nèi)容。在內(nèi)容的設(shè)置中把數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的電路分成不同的層次，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。每一個(gè)層次又分模塊電路介紹，在講解時(shí)首先給一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，從這個(gè)例子中引出相關(guān)的VHDL語(yǔ)句的語(yǔ)法講解，再提出相對(duì)復(fù)雜的例子要求學(xué)生用學(xué)過的語(yǔ)句進(jìn)行設(shè)計(jì)。以數(shù)據(jù)選擇器為例，在介紹時(shí)給出了一個(gè)2選1的數(shù)據(jù)選擇器的實(shí)例，并且用不同的VHDL語(yǔ)句去實(shí)現(xiàn)，通過這個(gè)例子講解了不同的語(yǔ)句和語(yǔ)法，再讓學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)4選1的數(shù)據(jù)選擇器，并且要求用不同的VHDL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，通過這樣的教學(xué)方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨著案例的增多，學(xué)生逐步掌握了EDA的設(shè)計(jì)流程。

這門課程是實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，考慮學(xué)生如果能一邊學(xué)習(xí)理論課一邊動(dòng)手實(shí)踐的話，學(xué)習(xí)效果會(huì)更好。因此，我們采用了在實(shí)驗(yàn)室授課的方式。當(dāng)然這種方式要求小班授課，學(xué)生人數(shù)不能太多，因此在選課的時(shí)候采取了限制選課人數(shù)，先選先得的方式。

以數(shù)據(jù)選擇器的講解為例，教師首先講解一個(gè)2選1數(shù)據(jù)選擇器的不同實(shí)現(xiàn)。緊接著由學(xué)生在自己的電腦上按照教師的講解和要求設(shè)計(jì)并輸入一個(gè)4選1的數(shù)據(jù)選擇器，接下來由教師分析信號(hào)并繪制波形圖進(jìn)行仿真，隨后學(xué)生也進(jìn)行同樣的工作。在此過程中，學(xué)生遇到的問題教師可以及時(shí)指導(dǎo)解決，教師也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，快速做出應(yīng)變。通過這樣一個(gè)過程，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)理論的同時(shí)就掌握了利用QUARTUSⅡ軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入和波形仿真的方法，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果明顯增強(qiáng)。

4 考核方式的改革

以往在課程結(jié)束后，對(duì)于學(xué)生成績(jī)的評(píng)定方式通常采用書面考試的形式，最終的考試成績(jī)包括平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和考試成績(jī)相結(jié)合。平時(shí)成績(jī)包括考勤及作業(yè)，占20%;實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%;考試成績(jī)占60%。這樣評(píng)定方式不利于學(xué)生的發(fā)揮，造成了平時(shí)動(dòng)手和實(shí)踐能力還比較好的學(xué)生最后成績(jī)不理想。為此采取了平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+大作業(yè)成績(jī)相結(jié)合的方式。其中大作業(yè)成績(jī)的評(píng)定采用項(xiàng)目報(bào)告+答辯成績(jī)相結(jié)合的方式，在項(xiàng)目評(píng)定時(shí)由學(xué)生當(dāng)場(chǎng)演示自己的設(shè)計(jì)成果并講解自己的設(shè)計(jì)。老師提出相關(guān)問題要求學(xué)生回答，根據(jù)學(xué)生回答和講解情況給出答辯成績(jī)。這樣的考核方式即提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐、答辯能力和撰寫項(xiàng)目報(bào)告的能力。提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

“EDA技術(shù)”教學(xué)對(duì)實(shí)踐性要求較高，因此對(duì)教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式進(jìn)行了改革和創(chuàng)新。通過一系列的改革有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大大增強(qiáng)了學(xué)生的綜合能力。EDA教學(xué)探索中還存在很多問題需要解決，還需要我們相關(guān)的任課教師進(jìn)行不斷的研究和探討。

[1] 潘松,黃繼業(yè).EDA技術(shù)實(shí)用程(第三版)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[2] 張利,等.EDA 技術(shù)課程教學(xué)模式改革探索[J].中國(guó)電力教育,2011,(14):80-81.

[3] 郭超,等.“EDA技術(shù)”教學(xué)的改革探索[J].中國(guó)電力教育,2012,(33):45-46.