EDA 技術(shù)課程教學(xué)經(jīng)驗談.doc

1EDA技術(shù)課程教學(xué)經(jīng)驗談崔剛陳文楷徐萍萍江捷（北京工業(yè)大學(xué)電子信息與控制工程學(xué)院，北京100022）摘要：EDA技術(shù)課程作為電子技術(shù)的后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課，如何合理安排課程內(nèi)容，以及實驗環(huán)節(jié)和理論課內(nèi)容如何配合，采取怎樣的教學(xué)和實驗?zāi)Ｊ?，均是各高校開設(shè)該課程需要面對的問題。通過自身的教學(xué)實踐，談一下自己的經(jīng)驗和看法。關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；教學(xué)；實驗EDA（ElectronicsDesignAutomation）即電子設(shè)計自動化技術(shù)，是利用計算機(jī)工作平臺，從事電子系統(tǒng)和電路設(shè)計的一項技術(shù)。隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)信息技術(shù)和智能化技術(shù)等多種應(yīng)用學(xué)科的迅速發(fā)展，EDA技術(shù)日益成熟，已滲透到電子系統(tǒng)和集成電路設(shè)計的各個環(huán)節(jié)。作為電子技術(shù)的后續(xù)課程，大部分院校相繼開設(shè)了EDA課程。開設(shè)該課程的目的是使學(xué)生了解現(xiàn)代電路設(shè)計方法，了解日益發(fā)展的電路設(shè)計技術(shù)，跟上時代的步伐。EDA技術(shù)涉及內(nèi)容很多，既包括可編程模擬器件PAC的模擬電路設(shè)計，又包括可編程邏輯器件PLD的數(shù)字電路設(shè)計內(nèi)容。由于目前PAC技術(shù)還不十分成熟，基于PAC器件的模擬電路設(shè)計應(yīng)用還處于一個起步階段。可編程邏輯器件PLD正以驚人的速度向著高密度、高速度、低電壓、低功耗的方向發(fā)展。其開發(fā)軟件系統(tǒng)的功能日益完善，基于PLD的數(shù)字電路設(shè)計應(yīng)用十分廣泛?；赑LD的數(shù)字電路設(shè)計既包括硬件PLD，又包括相應(yīng)軟件開發(fā)系統(tǒng)，涉及內(nèi)容很多，那么如何在有限的課時條件下合理安排課程內(nèi)容，以及實驗環(huán)節(jié)和理論教學(xué)環(huán)節(jié)如何配合，如何開好該課程，通過自身教學(xué)實踐經(jīng)歷，談一下自己的經(jīng)驗和體會。1、增強學(xué)生對課程的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣興趣是學(xué)習(xí)的動力。有了學(xué)習(xí)的興趣，就能產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)情趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)才是主動的，積極的，熱烈的。如果學(xué)習(xí)沒有興趣，學(xué)習(xí)將成為一種沉重的負(fù)擔(dān)，學(xué)生被動式的學(xué)習(xí)，那么學(xué)習(xí)效果肯定不理想，教學(xué)質(zhì)量也不會高。因此，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)好該課程的關(guān)鍵。EDA技術(shù)為電子系統(tǒng)的設(shè)計帶來：（1）設(shè)計效率提高，設(shè)計周期縮短；（2）設(shè)計質(zhì)量提高；（3）設(shè)計成本降低；（4）能更充分地發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性；（5）設(shè)計成果的重用性大大提高，省去了不必要的重復(fù)勞動?；赑LD進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計不同于以往的利用中小規(guī)模集成電路進(jìn)行設(shè)計，具有設(shè)計流程簡單、設(shè)計電路的體積小、重量輕、功耗低，可靠性大為提高等特點。和傳統(tǒng)設(shè)計方法相比：既支持自底向上設(shè)計又支持自頂向上設(shè)計、設(shè)計自動完成、打破了軟硬件屏障、可采取原理圖、硬件描述語言等多種輸入方式、系統(tǒng)功能容易修改和升級、可易仿真、模塊可移植共享、設(shè)計周期短等。EDA技術(shù)是新技術(shù)、新方法，采用該技術(shù)設(shè)計電路完全是一件輕而易舉的事情，熟練地利用EDA技術(shù)進(jìn)行PLD器件開發(fā)已成為電子工程師必須掌握的基本技能，使學(xué)生充分認(rèn)識該課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)該課程的意義，將使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)好該課程的決心。2、為學(xué)生提供理想的教學(xué)實驗環(huán)境由于該課程既包括PLD硬件又包括相應(yīng)的軟件開發(fā)系統(tǒng)，因此開設(shè)該課程必須具有相2應(yīng)的教學(xué)實驗環(huán)境。電路設(shè)計輸入、編譯、仿真以及程序的下載都借助于EDA設(shè)計系統(tǒng)，系統(tǒng)的具體操作若完全通過板書來實現(xiàn)，不僅費時費力，而且，顯得十分空洞、抽象，給學(xué)生造成一種紙上談兵的感覺，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，直至厭學(xué)。利用多媒體講解EDA系統(tǒng)的設(shè)計操作，充分發(fā)揮多媒體圖形并茂的優(yōu)勢，給學(xué)生直觀、生動的感覺，每一操作步驟學(xué)生都會看到，可極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為達(dá)到好的教學(xué)效果，理論教學(xué)應(yīng)配備有多媒體，充分利用多媒體教學(xué)工具。為通過實驗達(dá)到真正鍛煉學(xué)生實踐設(shè)計能力，實驗室應(yīng)配備PLD電路設(shè)計硬件條件。通常一些院校實驗室都配備了EDA實驗箱，為方便學(xué)生實驗，實驗箱把所有元器件都集成在一塊電路板上。一方面實驗箱雖然方便了學(xué)生做實驗，另一方面，實驗箱中PLD器件焊接于實驗板上，并配備了下載口和電源，學(xué)生實驗結(jié)束后也不了解器件如何供電，下載口如何設(shè)計，具體的電路設(shè)計細(xì)節(jié)沒有掌握。因此，實驗環(huán)節(jié)最好以在面包板上搭建電路的形式進(jìn)行，這樣更能達(dá)到鍛煉動手能力的目的。3、課程內(nèi)容合理安排，應(yīng)少講多練，教學(xué)和實驗緊密結(jié)合課程內(nèi)容合理安排，內(nèi)容重點突出，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣才能一直持續(xù)，學(xué)習(xí)熱情才會高漲。通常，課堂教學(xué)內(nèi)容包括：設(shè)計流程、軟件開發(fā)系統(tǒng)使用、設(shè)計輸入、PLD器件結(jié)構(gòu)和工作原理、器件編程接口等內(nèi)容。對于軟件使用操作、以及硬件描述語言設(shè)計輸入不需占用太多時間，學(xué)生們學(xué)過高級編程語言c語言，其開發(fā)系統(tǒng)以及編程比較熟悉。對于PLD軟件開發(fā)系統(tǒng)、硬件描述語言編程類似于高級編程語言，而且比較簡單。只要通過幾次實驗便可掌握。教師只要對軟件操作要領(lǐng)、描述語句的硬件特性強調(diào)一下，學(xué)生通過自學(xué)很快就會掌握。因此，在這方面不需多講甚至不講。對于設(shè)計流程應(yīng)強調(diào)主要步驟：設(shè)計輸入、設(shè)計編譯查錯、功能軟件仿真、時序仿真、引腳設(shè)定和程序下載等設(shè)計步驟。每一步的目的、注意的環(huán)節(jié)等。由于是電路設(shè)計課程，因此，課堂內(nèi)容重點突出，力求簡練，以便學(xué)生有更多時間動手實踐。為了使學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容及時掌握消化，應(yīng)結(jié)合有相應(yīng)的實驗。實驗課能夠鍛煉學(xué)生動手能力，同時可以發(fā)揮學(xué)生自主設(shè)計能力，學(xué)生一般對實驗課比較有興趣。將知識點溶于實驗中，學(xué)生通過自己實際動手，可以發(fā)現(xiàn)一些問題，通過老師的解答或和其它同學(xué)的討論能夠及時解決，使學(xué)生能夠深刻掌握所學(xué)內(nèi)容。根據(jù)經(jīng)驗，實驗內(nèi)容安排有：驗證性實驗、設(shè)計型實驗和綜合性實驗。一開始應(yīng)進(jìn)行簡單的驗證性實驗為主，以便熟悉開發(fā)軟件操作。熟悉軟件操作以及設(shè)計流程之后，再進(jìn)行設(shè)計型實驗，繼而再就是驗證性實驗。比如：一開始可安排學(xué)生進(jìn)行BCD-七段顯示碼電路設(shè)計，繼而進(jìn)行計數(shù)器設(shè)計，24進(jìn)制和60進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計、秒表電路設(shè)計、數(shù)字鐘電路設(shè)計和計時牌電路設(shè)計，這樣前后實驗內(nèi)容前后銜接，是連貫的，通過一條主線引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣才會一直保持。4、注意和實際應(yīng)用相結(jié)合在驗證性實驗基礎(chǔ)上，繼而增添設(shè)計性和綜合性實驗內(nèi)容。這樣的實驗內(nèi)容應(yīng)和實際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生清楚所學(xué)有所用。所學(xué)應(yīng)有所用，學(xué)生才會有積極的興趣。有時老師不能及時講明所學(xué)知識點的實際用途，再加上內(nèi)容的不易理解，學(xué)生就會失去興趣。實驗內(nèi)容安排上，如增添A/D接口和D/A接口實驗內(nèi)容，繼而進(jìn)行一個基于PLD器件的溫度等信號檢測和控制電路，使學(xué)生進(jìn)一步清楚PLD可以用來完成什么樣的電路設(shè)計，3自行和單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，總結(jié)各自優(yōu)勢及不足。再增加音樂演奏電路設(shè)計、彩色LED跑馬燈電路等娛樂性實驗內(nèi)容以增添學(xué)習(xí)興趣。因此，對于教學(xué)內(nèi)容，要和實際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生更加容易認(rèn)識到所學(xué)內(nèi)容的意義，采取一種積極主動、刻苦的態(tài)度去學(xué)習(xí)，同時會使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)探詢當(dāng)中學(xué)習(xí)，這樣往往會有更深刻的印象，并且更容易理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。充分相信學(xué)生的能力，不要替學(xué)生做實驗，應(yīng)善于引導(dǎo)和啟發(fā)，不致使學(xué)生遇到困難中途放棄。5、改變傳統(tǒng)的考核方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力改變傳統(tǒng)的閉卷和實驗成績相結(jié)合的考核方式。采取平時實驗成績和最后綜合自主電路設(shè)計成績相結(jié)合的考核方式。通過實踐證明，這種考核方式更加合理。課程考核電路設(shè)計題目可以在課程開始就公布，這樣使學(xué)生有一個學(xué)習(xí)努力的目標(biāo)。始終圍繞設(shè)計題目具體展開，促使學(xué)生自己翻閱相關(guān)參考資料，積極準(zhǔn)備，拓展知識面。不僅課上學(xué)習(xí)，課余也投入精力。應(yīng)該承認(rèn)學(xué)生存在著個體差異，從學(xué)生實際出發(fā)，有區(qū)別地對待。教師提供多個設(shè)計題目供學(xué)生選做，或自主命題，經(jīng)教師審查后確定題目。設(shè)計題目除基本功能要求外，還可以進(jìn)行功能擴(kuò)展。在學(xué)生選題過程中，要充分發(fā)揮學(xué)生的主動性。不要對學(xué)生限制太死，對某一方面很有興趣，教師就界定一個范圍，擬定一個或多個題目供學(xué)生選定。題目選定后，不能置之不理，要經(jīng)常過問，發(fā)現(xiàn)學(xué)生走進(jìn)了死胡同就要迅速加以指導(dǎo)調(diào)整。通過這種綜合設(shè)計的考核形式，無形中形成了一個相互比較的比賽氣氛。學(xué)生設(shè)計過程中，相互對比設(shè)計進(jìn)度和設(shè)計電路的功能強弱，可以相互討論交流，共同完善提高。不能以單一的分?jǐn)?shù)考核學(xué)生，應(yīng)注重實踐動手能力的培養(yǎng)，這樣學(xué)生才不會被束縛，才能發(fā)揮主動性、創(chuàng)造性，設(shè)計出好的電路作品。對于EDA技術(shù)課程，結(jié)合自身的教學(xué)實踐認(rèn)為，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是關(guān)鍵，合理安排教學(xué)和實驗內(nèi)容，以學(xué)生培養(yǎng)為目的，相信學(xué)生的能力，選擇合理的考核方式，以學(xué)生積極性的調(diào)動為前提，根據(jù)實際情況采取靈活多樣的教學(xué)和實驗?zāi)Ｊ?，提高和增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與實踐動手能力，才能很好地實現(xiàn)教學(xué)目的。DiscussonteachingofEDAtechnologyCuiGangChenWenkaiXuPingpingJiangJieSchoolofElectronicInformation&ControlEngineering,BJUT,Beijing100022,ChinaAbstract:EDAtechnologyisthespecializedcourseafterelectronicstechnology.Howtoassignthecoursecontentsandexperiments,Howtheyarecomplementwitheachother,whatsuitablemethodsofteachingandexperiment,allshouldbetakenintoaccount.Withmyteachingexper