劉大利 龍幫強 趙旭琛

摘 要：該文通過分析EDA課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，提出以學(xué)科競賽為驅(qū)動的EDA課程實踐教學(xué)改革與探索方法。通過分析電子設(shè)計競賽中涉及EDA課程的題目，在競賽題目中提煉綜合性實驗內(nèi)容，以此更新陳舊的EDA實驗教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計能力和“自頂向下”的設(shè)計思想。以學(xué)生團隊形式取代單人實驗，以自選實驗題目代替必選實驗內(nèi)容的教學(xué)模式，加強學(xué)生團隊合作能力。以“團隊+單人”雙重考核的考核方式，對學(xué)生的實驗課程進行考核，充分考慮學(xué)生水平的差異性。此課程改革能夠加強學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生的綜合設(shè)計水平和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：EDA 學(xué)科競賽 實踐教學(xué)改革 探索

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（a）-0196-02

EDA課程是電子信息類和電氣自動化類的專業(yè)課程，該課程主要目的是使學(xué)生了解可編程邏輯器件的設(shè)計和開發(fā)流程、掌握硬件描述語言、使用EDA設(shè)計工具和實驗開發(fā)系統(tǒng)等，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)字電子系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力[1，2]。

國內(nèi)各高校已經(jīng)開展了很多關(guān)于EDA課程的教學(xué)改革研究，并提出很多具有參考價值的教改方法和思路[3-6]。但是，EDA技術(shù)發(fā)展日新月異，EDA課程也會涌現(xiàn)很多值得研究的新問題，仍然需要進一步開展EDA課程改革，以適應(yīng)并推動EDA技術(shù)的發(fā)展。

該文針對目前EDA課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，以學(xué)科競賽（尤其是全國電子設(shè)計競賽）為契機，提出EDA實踐教學(xué)改革的思路和方法，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和綜合設(shè)計水平。

1 EDA實驗課程現(xiàn)狀

目前，大多數(shù)高校的本科生EDA課程課時為30～45，其中約1/3課時為實驗（實踐）課程。實驗課程一般每次安排2個課時，每次課程完成一個實驗項目，整個課程僅包含5～8個實驗項目。實驗課程一般包含學(xué)生對EDA軟件和實驗系統(tǒng)的基本使用，對常見數(shù)字電路的設(shè)計，如：組合電路設(shè)計（多路選擇器、加法器）、計數(shù)器、分頻器、正弦信號發(fā)生器、乘法器、移位寄存器、序列檢測器等。相對于EDA技術(shù)的發(fā)展，這種實驗課程的設(shè)計稍顯陳舊，存在一些問題。

（1）基本的電路模塊設(shè)計無法培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計能力和“自頂向下”的設(shè)計思想。EDA實驗課程通常以常見的數(shù)字電路模塊為內(nèi)容，主要培養(yǎng)學(xué)生對硬件描述語言的掌握。由于電路模塊規(guī)模較小，功能簡單，很難培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計能力，更談不上培養(yǎng)學(xué)生“自頂向下”的設(shè)計思想。

（2）陳舊的實驗內(nèi)容不能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，制約了學(xué)生實踐能力提高，限制學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展。以基本數(shù)字電路模塊為實驗內(nèi)容，學(xué)生完成實驗后也不能理解自己完成的設(shè)計在一個數(shù)字系統(tǒng)中到底發(fā)揮著怎樣的作用，體會不到設(shè)計的成就感，因此，也不會有太大的學(xué)習(xí)興趣。

（3）EDA技術(shù)發(fā)展迅速，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容與社會需求脫節(jié)，不能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展。EDA技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，學(xué)生如果僅僅學(xué)習(xí)基本電路模塊的設(shè)計，無法適應(yīng)社會的需求。

（4）學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力存在差異性，學(xué)有余力的同學(xué)才能得不到施展。

綜上所述，EDA課程的實踐教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容需要進行改變，應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力和綜合能力，使不同層次和不同能力的學(xué)生在EDA課程中均能充分發(fā)掘自身潛力。

2 學(xué)科競賽中的EDA技術(shù)

學(xué)科競賽近幾年來如火如荼，成為高校培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力的重要環(huán)節(jié)之一[7]。其中，教育部倡導(dǎo)的全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是影響最廣泛的電子電氣類學(xué)科競賽，對推動高等學(xué)校電子電氣類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容改革，實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識起到重要作用。因此，近幾年的電子設(shè)計競賽也得到高校的推崇，激發(fā)學(xué)生對電子設(shè)計的熱情。

全國電子設(shè)計競賽中多個題目涉及到了EDA技術(shù)，甚至部分題目核心內(nèi)容需要使用EDA技術(shù)完成。據(jù)不完全統(tǒng)計，涉及EDA技術(shù)的題目及相關(guān)技術(shù)如表1所示。

這些題目涉及了EDA技術(shù)中常見的數(shù)字電路模塊，甚至部分模塊多次重復(fù)出現(xiàn)。將這些題目進行歸納總結(jié)，均可形成綜合性EDA實驗內(nèi)容，作為EDA課程的實驗教學(xué)內(nèi)容。從表1中可以提煉出DDS信號發(fā)生器、等精度頻率計、數(shù)字示波器等題目，作為EDA課程實驗教學(xué)內(nèi)容，每個題目均可形成一個完整的數(shù)字系統(tǒng)，能夠引起學(xué)生的設(shè)計興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。學(xué)生對學(xué)科競賽的熱情同樣可以延伸到課堂教學(xué)中，積極主動的參與實驗教學(xué)。

3 EDA實踐教學(xué)改革

根據(jù)EDA實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，以學(xué)科競賽為契機，推動EDA實踐教學(xué)改革，主要思路有以下幾點。

（1）教學(xué)內(nèi)容的改革。

摒棄傳統(tǒng)的計數(shù)器、分頻器等陳舊教學(xué)內(nèi)容，引入學(xué)科競賽中常見的DDS信號發(fā)生器、等精度頻率計、數(shù)字示波器等綜合性實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和“自頂向下”的設(shè)計思想。

以DDS信號發(fā)生器為例，涉及到相位累加器模塊、相位調(diào)制器、ROM查找表、幅度控制、D/A接口控制等核心內(nèi)容，還涉及按鍵和顯示（8段數(shù)碼管或液晶屏）等人機交互的設(shè)計。在一個綜合實驗中，包含了加法器、計數(shù)器、乘法器、IP核調(diào)用、狀態(tài)機、編碼器、分頻器等基本電路模塊，可以使學(xué)生了解基本模塊如何在整個數(shù)字系統(tǒng)工作，加深學(xué)生對基本電路模塊的理解，提高系統(tǒng)設(shè)計能力。

（2）教學(xué)模式的改革。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)每堂實驗完成一個實驗內(nèi)容，一般1～2名學(xué)生一組，獨立提交實驗報告。采用綜合性實驗后，3～4名學(xué)生為一個團隊，整個學(xué)期完成1～2個實驗內(nèi)容為宜。整個團隊作為一個整體，選擇一個實驗題目，進行方案設(shè)計，分配設(shè)計任務(wù)，提高學(xué)生的團隊合作能力。

（3）考核方式的改革。

多個綜合性實驗的復(fù)雜程度不同，學(xué)生團隊因興趣差異選擇的題目也各不相同，此外，同一團隊的同學(xué)承擔(dān)任務(wù)不同，所以考核時存在一定困難。因此，各個實驗根據(jù)復(fù)雜程度設(shè)置不同的難度系數(shù)，可以根據(jù)難度系數(shù)和學(xué)生團隊的完成情況進行評分。同一個團隊中，根據(jù)學(xué)生承擔(dān)的任務(wù)情況給與不同的難度系數(shù)，團隊得分按照系數(shù)分配給每位同學(xué)。這種情況下，興趣高能力強的同學(xué)可以選擇較高難度的題目，并承擔(dān)更多的設(shè)計任務(wù)，基礎(chǔ)較弱的同學(xué)可以選擇難度較低的題目，承擔(dān)簡單的模塊設(shè)計工作。

在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方式中均充分考慮學(xué)生的個體差異，使得不同層次的同學(xué)在EDA實踐教學(xué)中均有所收獲，避免出現(xiàn)部分學(xué)生學(xué)得不“盡興”，部分學(xué)生不會學(xué)而自暴自棄的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

文章通過分析EDA課程現(xiàn)狀，提出了目前EDA實驗課程存在的幾個主要問題。通過分析學(xué)科競賽中的EDA技術(shù)，提出以學(xué)科競賽為契機，對EDA實踐教學(xué)進行改革。課程改革充分考慮學(xué)生的層次差異性，并提出在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等方面的改革思路，期望通過此項改革，使學(xué)生了解“自頂向下”的設(shè)計思想，提高學(xué)生的綜合設(shè)計水平和創(chuàng)新能力。

參考文獻

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