EDA實踐教學方法探究

雷偉敏

摘 要： EDA 技術作為新興技術正方興未艾，隨著EDA技術的不斷發展，高校EDA實驗教學也不能墨守成規、死板僵硬，必須不斷改進，不斷創新，改進教學方式與方法，創新實驗平臺與內容。

關鍵詞： 開放式實驗 課外科技活動 EDA技術

1.引言

目前，幾乎所有高校的電子信息類專業都開設有EDA課程。EDA技術即電子設計自動化，是Electronic Design Automation的縮寫。EDA技術以大規模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為主要表達方式，以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計開發工具，通過使用EDA開發軟件，自動完成電子系統設計的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優化、邏輯布局布線、邏輯仿真、針對特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯片的一門新技術。EDA技術是一門理論性、實踐性都較強的電子信息類專業的基礎課，它強烈沖擊著傳統的電子設計方法，是現代電子設計的發展趨勢。

EDA技術已經成為電子電路和系統設計的重要手段，如何讓學生盡快盡好地在學校掌握EDA基本知識和相應的動手能力，為將來從事這方面的工作，甚至是進行專用集成電路ASIC的設計和實現，是擺在教師面前的一大難題。EDA技術作為新興技術正方興未艾，隨著EDA技術的不斷發展，高校EDA實驗教學也不能墨守成規，死板僵硬，必須不斷改進，不斷創新，改進教學方式與方法，創新實驗平臺與內容。只有這樣，才能不斷提高電子專業的教學質量。

2.EDA實踐教學普遍存在的問題

以往，EDA技術采用VHDL進行理論教學，讓學生對課程有初步的認識和了解。同時，利用VHDL進行軟件編程，開設一系列的實驗與設計。同時，選擇一種或幾種較為流行的EDA工具軟件完成實驗教學。這些高校教學常用的EDA軟件有Protel、Multisim、和Quartus II等，其性能各異、功能齊全、操作方便。但是，這種傳統的EDA教學方法存在以下明顯問題。

（1）EDA技術涉及知識面較寬，學生難以全面地深入理解EDA技術的基本原理。EDA技術課程涉及數字電路、硬件描述語言、微機原理、單片機原理和DSP原理等理論課程。其應用領域十分廣泛，包括PCB設計、DSP技術和嵌入式系統等。

（2）電子信息技術的發展，其新概念、新方法、新理論不斷涌現。而高校EDA實驗教學卻仍然停留在計算機仿真階段，新興的EDA設計軟件得不到應用，流行技術不能向學生傳授，以至于學生不能學以致用。

因此，必須對現有EDA實驗教學進行設計與創新，使學生在實驗中逐步培養和提高分析問題和解決問題的能力。提高EDA實驗教學質量，提高學生綜合應用電子技術開發電子產品與電子系統的基本能力。

3.EDA實踐教學新方法

（1）合理安排實驗內容，培養學生的創新能力。

依托本校計算機基礎實驗中心進行開放式實驗改革，以“加強基礎、開拓思維、培養能力”為改革指導思想，建立“基本實驗技能培養、綜合設計能力培養和創新設計與研究能力培養”三個培養層次的開放式實驗教學體系。

基本實驗包含實驗課程教學大綱規定的必修實驗內容。該層次的主要目的是培養學生的基本實驗技能和理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新意識和創新能力。提高型的實驗課題不局限于課程內容，課題可由學生自己選擇或指導老師指定。由學生自行完成設計、制作、調試，測試實驗結果，完成實驗報告。此外，還可通過開放實驗的形式，在沒有實驗課的時候設計一些大的設計項目讓學生動手做，增加學生的動手機會、自由解決問題的機會及查閱文獻資料的能力，切實加強綜合設計能力的培養。創新型實驗通過實驗選修課、學生課外科技活動、吸納優秀學生參加教師的科研工作等方式進行。對于此層次的實驗，教師應著重幫助學生理解科學研究的基本方法，培養學生的創新思維和創新能力。

（2）構建開放式實驗教學平臺，倡導學生自主學習。

構建開放式實驗教學平臺，加強實驗室綜合型、數字化和網絡資源建設，為學生提供良好的實踐教學環境和開放式自主實踐教學服務，倡導學生自主進行實踐學習和實踐研究，真正體現層次化、個性化。同時，建立實驗教學質量的監控和評估機制，強化開放實驗教學的組織與管理，確保開放式實驗教學質量。在實驗室管理上，采用全天候向學生開放的新模式，學生可以充分利用課余時間，根據自己的課題利用EDA設計仿真實驗，不僅充分利用實驗室設備資源，同時還要培養學生的獨立動手能力、分析問題解決問題能力和創新能力。

（3）采用多種形式的實驗教學方式。

在傳統實驗教學的基礎上，開展多種形式的實驗教學方式，提高學生的實驗興趣和動手能力。如把雙語教學引入EDA實驗課程中，EDA實驗課程作為一門前沿專業課程，雙語教學是一種獲取知識的手段，其目的是更好地學習專業課程。基于網絡的EDA實驗教學作為現代教學的重要組成部分，展示出傳統實驗教學無可比擬的優勢。它擴大了教育規模，提高了教育效率，促進了教育改革，為創新教育創造了環境。

（4）開展形式多樣的課外科技活動。

開展分層次、多樣化課外科技活動，精心設計課外創新活動內容，針對不同層次的同學設計不同的內容和不同的形式，加強EDA實驗教學與學生科技實踐活動的緊密結合。重點擴大學生對各類活動的參與面，讓更多的同學真正參與到課外科技創新活動中，并從中受益。

在開展通識教學的同時，注重“拔尖”學生的“個性化”教育，努力為他們提供創新訓練的條件與環境。強化優秀學生的培養力度，在科研活動中提高學生的創新水平，為優秀學生參加大學生電子競賽做好準備。

（5）讓SOC與SOPC概念融入EDA理論。

近年來，隨著半導體技術的飛速發展，FPGA的性能與性價比完全可與ASIC相媲美。目前國內高校的EDA實驗教學對SOC技術及新發展的SOPC技術關注較少，然而SOC技術與SOPC技術將是今后EDA技術發展的主要方向，更是改良與替代ASIC技術的主要方案。SOPC系統設計過程涉及數字電路、計算機組成原理和C語言編程等相關知識，這樣，學生既鞏固了相關理論知識，又掌握了現代電子系統的設計方法，符合現代電子技術的發展趨勢和應用實際，有利于提高學生的綜合素質和培養學生的創新精神。因此，在高校教學中推廣這一技術，讓學生了解接觸這些技術是十分重要的。

4.結語

電子信息專業培養計劃應將EDA實驗教學課程作為學生培養實踐動手能力的重要環節。EDA實踐教學應從培養和激發學生的興趣出發，改進EDA實驗教材，采用多媒體教學和學生互動的方法，探索多層次、個性化的培養模式，培養學生的動手能力和創新意識。本校EDA實驗課程包括20課時的實驗和2周左右的課程設計，在畢業設計等實踐環節中，很大一部分學生會選擇與EDA技術相關的課題進行實踐動手能力訓練，展開思考與研究。

參考文獻：

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