EDA技術(shù)基礎課程教學(xué)研究論文

　�。壅�要］EDA技術(shù)基礎課程具有一定的難度，但對學(xué)生的就業(yè)競爭力有重要的影響。教師在教學(xué)中要選好編程語(yǔ)言，采用對比教學(xué)、案例教學(xué)等方法，循序漸進(jìn)、拾級而上，要注重培養學(xué)生的獨立思考和自主學(xué)習能力，讓學(xué)生在案例教學(xué)中感受到知識的價(jià)值，并進(jìn)一步培養學(xué)習興趣。

　�。坳P(guān)鍵詞］EDA；Verilog；對比教學(xué)；案例教學(xué)

　　隨著(zhù)數字系統以摩爾定律的速度發(fā)展，IC設計領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了翻天覆地的變化，從最初的手工搭建電路到高級別描述綜合電路的轉換，從原有的基于印制電路板的方式逐步向基于芯片的連接轉變。技術(shù)的變革使得電類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程設置上也隨之改變。目前，國內電類(lèi)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設了EDA技術(shù)基礎這門(mén)課程。EDA技術(shù)基礎是數字電路與邏輯設計的延伸，也是FPGA開(kāi)發(fā)、數字IC設計的基礎，學(xué)好本門(mén)課程對學(xué)生后續深造以及就業(yè)能力的提升都有至關(guān)重要的作用。因此，EDA技術(shù)基礎往往是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)高年級學(xué)生非常重視的課程。要讓學(xué)生學(xué)好該門(mén)課程，不妨從以下幾個(gè)方面入手。

　　一、選好編程語(yǔ)言，做到輕松入門(mén)

　　VHDL語(yǔ)言是美國在1985年推出的硬件描述語(yǔ)言，具有語(yǔ)法規范、體系完整、邏輯嚴謹等特點(diǎn)，于1987年被IEEE采納作為硬件描述語(yǔ)言標準之一。而VerilogHDL是一種與C語(yǔ)言相近的硬件描述語(yǔ)言，在C語(yǔ)言被廣泛應用的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界，VerilogHDL比較流行�？紤]到學(xué)生的課程基礎以及應用型人才所學(xué)知識在產(chǎn)業(yè)界的適用性，不妨以VerilogHDL語(yǔ)言為設計語(yǔ)言。

　　二、尊重學(xué)習規律，循序漸進(jìn)教學(xué)

　　人的學(xué)習行為具有循序漸進(jìn)的規律，在教學(xué)過(guò)程應當由簡(jiǎn)單到復雜，先一般后特殊。比如，教師可在最初的教學(xué)中使用簡(jiǎn)單的Verilog結構，在學(xué)生掌握簡(jiǎn)單設計后，再逐漸發(fā)展成一個(gè)個(gè)較復雜的例子。同時(shí)，在教學(xué)中可以先讓學(xué)生看懂教材中的例子，輸入驗證，并解釋仿真結果，將看懂教材例子作為自己模塊設計的基石。

　　三、注重對比教學(xué)，提升教學(xué)效果

　　對比教學(xué)是將一些具有某種聯(lián)系和區別的教學(xué)內容放在一起進(jìn)行對比、分析，找出其相同和不同之處，使學(xué)生在理解了一個(gè)學(xué)習內容之后，很容易地通過(guò)類(lèi)推、遷移掌握其他教學(xué)內容，從而達到觸類(lèi)旁通的教學(xué)目的。比如在設計組合邏輯電路時(shí)，將時(shí)序邏輯電路的設計與其對比，設計同步邏輯電路與異步邏輯電路對比。這樣學(xué)生既學(xué)會(huì )了組合邏輯電路的設計、時(shí)序邏輯電路的設計、同步邏輯電路的設計、異步電路的設計，又加深了對這幾種電路異同的理解，各知識點(diǎn)相互促進(jìn)，讓學(xué)生印象深刻，理解透徹，大大提升了教學(xué)效果。

　　四、引入案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)習興趣

　　案例教學(xué)法是一種常見(jiàn)而富有成效的'教學(xué)方法，在EDA技術(shù)基礎課程教學(xué)中采用案例教學(xué)就是將企業(yè)界、學(xué)術(shù)界真實(shí)應用的電路系統作為案例進(jìn)行課堂講解和分析研究的過(guò)程，是將實(shí)際例子作為教學(xué)媒介的一種教學(xué)方法。案例教學(xué)實(shí)質(zhì)上可歸為一種研究性學(xué)習，是以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習為基礎，從產(chǎn)業(yè)界所設計或生產(chǎn)的電路模塊中選擇研究對象，通過(guò)親身實(shí)踐獲得直接經(jīng)驗，掌握電路模塊的工作原理和設計方法。教學(xué)中采用案例教學(xué)法既豐富了課堂內容，加深了學(xué)生對知識的掌握與理解，又讓學(xué)生切實(shí)體會(huì )到了知識的實(shí)際應用，激發(fā)了學(xué)生繼續學(xué)習的熱情，為教學(xué)過(guò)程向縱深發(fā)展奠定了基礎。比如在教學(xué)過(guò)程中可以引入CRC校驗碼產(chǎn)生器的設計、FIR濾波器的設計、交通燈信號控制器的設計、電梯控制器的設計等，這些例子既包含EDA設計的完整流程，又具有一定的實(shí)際應用價(jià)值，是學(xué)生畢業(yè)以后可能會(huì )遇到的實(shí)際項目。這些鮮活的案例既能讓學(xué)生學(xué)會(huì )EDA相關(guān)知識，又能讓其體會(huì )到所學(xué)知識的應用價(jià)值，激發(fā)他們的學(xué)習興趣。

　　五、鼓勵獨立思考，培養學(xué)習能力

　　在課堂教學(xué)中，我們發(fā)現學(xué)生較少提問(wèn)或提不出問(wèn)題，他們大多是被動(dòng)地接受，缺乏主動(dòng)思考。學(xué)生不主動(dòng)思考就不會(huì )發(fā)現問(wèn)題，就不可能自我激發(fā)、主動(dòng)探索。會(huì )思考是學(xué)生發(fā)展自主學(xué)習能力必備素養。會(huì )思考，方能發(fā)現問(wèn)題，有問(wèn)題才有切入點(diǎn)，才能不斷地自我激發(fā)并深入研究下去。課堂教學(xué)中教師應該引導學(xué)生獨立思考，鍛煉他們的思維分析能力，幫助其養成良好的自主學(xué)習習慣，培養學(xué)生的學(xué)習能力。在EDA技術(shù)基礎課程教學(xué)中，教師每教完一種模塊的設計后，都要要求學(xué)生模仿所學(xué)模塊，設計一個(gè)相似的但又有一些不同的模塊，促進(jìn)學(xué)生思考。同時(shí)還需注意的是，盡管團隊學(xué)習是很重要的，但我們在教學(xué)中發(fā)現，開(kāi)展團隊學(xué)習時(shí)往往會(huì )出現一個(gè)人學(xué)習、其他人旁觀(guān)，一個(gè)人動(dòng)手、其他人拷貝的怪現象，團隊學(xué)習未能達到預期的效果，反而讓部分學(xué)生有了偷懶的機會(huì )。所以，教學(xué)中教師應鼓勵獨立思考，讓每個(gè)學(xué)生都得到充分鍛煉，讓他們既學(xué)會(huì )具體的EDA知識，又養成獨立思考的習慣，提高自主學(xué)習的能力。

　　六、加強實(shí)驗教學(xué)，提升應用技能

　　實(shí)驗教學(xué)既能檢驗學(xué)生對理論知識的掌握程度，又能鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，在EDA技術(shù)基礎課程中有著(zhù)舉足輕重的作用，一定要引起足夠的重視。實(shí)驗教學(xué)中，要求學(xué)生設計的電路模塊的規模要由小到大，難度要由低到高，逐步開(kāi)展綜合性的實(shí)驗。教學(xué)中不能直接告訴學(xué)生電路模塊的實(shí)現方法和設計代碼，要采用啟發(fā)式教學(xué)法，圍繞著(zhù)設計目標引導學(xué)生進(jìn)行資料搜集、分析，進(jìn)行探究式學(xué)習，訓練學(xué)生的思維能力，培養和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識。綜合性較強的實(shí)驗項目要面向實(shí)際應用，要有一定的復雜度，要讓學(xué)生在完成實(shí)驗的過(guò)程中體驗到規范性的電子設計步驟，從而在一定程度上培養和提高學(xué)生的工程應用技能。在實(shí)驗教學(xué)中，要鼓勵學(xué)生用多種不同的方法去實(shí)現相同的邏輯功能，并引導學(xué)生分析各種方法在算法難易程度、運算速度、占用芯片面積等方面的優(yōu)劣點(diǎn)。學(xué)生做實(shí)驗的時(shí)候總會(huì )遇到問(wèn)題，教師不要急于幫其解答，實(shí)驗就是一個(gè)試錯的過(guò)程，可以引導學(xué)生分析，促進(jìn)學(xué)生思考，幫助學(xué)生對易錯點(diǎn)加深理解。實(shí)驗教學(xué)不能僅僅是驗證性的實(shí)驗，要設計一些源于教材而高于教材的實(shí)驗項目，讓學(xué)生在模仿、修改中逐步提升自己對設計的理解，提升自己的工程應用技能。

　　七、改革考核方式，關(guān)注考核的有效性

　　EDA技術(shù)基礎是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程，因此在該課程的考核環(huán)節中應當加大對實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節的評價(jià)。傳統的實(shí)驗教學(xué)評價(jià)通常以檢查學(xué)生的實(shí)驗報告為主要形式，而這種形式往往會(huì )導致一流的實(shí)驗報告，三流的實(shí)踐動(dòng)手能力，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和實(shí)踐能力的培養。因此，制定出合理的評價(jià)體系對激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性、提高學(xué)習效果非常重要。據多年的教學(xué)經(jīng)驗，我們采取如下的評價(jià)體系。該評價(jià)體系主要包括兩部分，即理論考試和實(shí)驗考核，其中理論考試占比50%，實(shí)驗考核占比50%；實(shí)驗考核分別為實(shí)驗前的準備、實(shí)驗中的態(tài)度和操作以及實(shí)驗后期對結果的分析與整理。需要特別強調的是，對實(shí)驗結果的分析是整個(gè)實(shí)驗環(huán)節中非常重要的部分，這一點(diǎn)很容易被忽略。在EDA實(shí)驗中，實(shí)驗結果往往以0或1組成的各種代碼給出，并不是那么容易就能看出其正確與否的。能否正確分析實(shí)驗結果，解釋其正確的原因，闡述其錯誤的理由是檢驗學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)掌握程度的一種較好的評價(jià)方法，這一點(diǎn)應該引起足夠的重視�？傊�，EDA技術(shù)基礎對學(xué)生的后續學(xué)習有很大的幫助，對學(xué)生的就業(yè)競爭力有至關(guān)重要的影響。該課程有一定的難度，教學(xué)中要找好切入點(diǎn)，選對教學(xué)法，循序漸進(jìn)、拾級而上。該課程具有較強的實(shí)踐性，教學(xué)中應當適時(shí)引入業(yè)界應用案例，讓學(xué)生在案例教學(xué)中感受到知識的價(jià)值和鉆研的樂(lè )趣，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新能力和創(chuàng )業(yè)欲望。

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