將Quartus II引入到數字電子技術課程的教學中

西安建筑科技大學華清學院 張 鵬

將Quartus II引入到數字電子技術課程的教學中

西安建筑科技大學華清學院 張 鵬

為了提高數字電子技術的教學質量，提高學生的專業素質，本文提出了把Quartus II引入到數字電子技術課程教學中的思想。文章從為什么要把Quartus II引入到數字電子技術教學的角度、討論了把Quartus II引入到課程中的意義。同時談到了如何引入和目前引入存在的困難。

教學質量；自主創新能力；Quartus II；數字電子技術

數字電子技術是電子、信息等諸多專業的基礎課，它不僅具有較高的理論性和系統性，同時還有較高的實踐性。在近幾年的教學過程中，發現學生普遍存在上課提不起學習興趣、考試或是實踐時又存在較為嚴重的眼高手低的現象。為了提高教學質量、更好的激發學生的學習興趣，同時也為了培養學生的自主創新能力。我認為可以把Quartus II引入到數字電子技術的教學當中來。

一、為什么要把Quartus II引入到數字電子技術的教學當中來？

（一）傳統的教材和授課內容已不能滿足當前數字電子技術的教學

數字電子技術是一門實用性很強的課程，它被廣泛應用在計算機、電子、通信、航天等科學領域。傳統教材和授課內容更注重的是學生基本理論和基本知識的掌握。隨著集成電路的快速發展，以往傳統的教材和授課內容已經跟不上現代自動化數字技術的發展。如果把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，則能夠把兩者有機的結合在一起，同時也有效的促進理論和實踐的結合。數字電子技術同時也是一門實踐性很強的課程，但受實驗室條件等各種因素的影響，目前數字電子技術的教學還是以理論授課為主，輔以部分的實驗環節。其實這種教學模式對于學生動手能力的培養，以及綜合能力的提升都是有一定的局限性。如果把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，我們就可以在Quartus II開發平臺上輕松實現所需的電路，并對所需實現的電路進行仿真驗證、燒寫。這樣教學過程中的實踐環節就不會再受限于實驗室條件等外界因素。

（二）有利于激發學生的學習興趣和積極性

在近幾年的教學過程中發現，大學的課堂上能真正做到認真聽講的學生是越來越少，更多的學生沉迷于睡覺、打游戲、上網。每次問及他們為什么這樣蹉跎青春時，他們普遍的回答是對課程沒有興趣。而在實驗環節時，又會發現有些在課堂上不怎么聽課的學生做起實驗來，倒是興趣十足。所以這個現象也引發了我的思考。我認為在實驗的過程中，學生所接觸的都是實實在在的器件，不再是腦子里那么一個抽象的符號；同時實驗的過程是一個動腦、動手的過程，不同于課堂上單純的接受過程。在實驗中會出現各種問題，出現的問題就需要自己想辦法去處理；同時當實驗結果與預期相同時，學生就會收獲成就感，從而提高了自己的學習興趣和積極性。如果把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，則可以通過Quartus II開發平臺把燒寫文件下載到開發板，通過開發板觀察實驗結果和實驗現象。實驗結果和現象的直觀性會加深學生的印象，增強其學習興趣和學習積極性。

（三）有利于培養學生的自主創新能力[1]

當前有不少針對大學生的電子設計競賽，學生要想在競賽中獲得名次，僅有扎實的基本理論知識還不夠，還需要善于獨立思考、具有較強的動手能力和綜合應用能力。在看待同一個問題時，如果能站的更高一點，彎路或許就能少走一些，解決方案或許就能更多一點、更成熟一點。如果把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，這種采用硬件描述語言來實現數字電路的方式，能夠給學生提供新的解決方案，這無疑將會在無形中增加學生自主創新的信心。同時如果Quartus II引入到數字電子技術的教學中，學生可以利用課余的時間，針對往年的競賽專題進行設計，一方面可以加強學習效果，另一方面還可以增強學生自主創新的能力，提升自身在今后競賽中的實力。

二、如何把Quartus II引入到數字電子技術的教學中？

目前多數高校都在進行課程改革，改革后C語言的教學基本都提前至大一下學期或是大二上學期。而Quartus II中所使用的Verilog硬件描述語言，在語法結構上和C語言相似。所以學生在前期有C語言的語言基礎，到后面學習Verilog硬件描述語言，也不會有太大的學習障礙。在具體的學習時，我們可以把Quartus II中所需要的理論知識分散到數字電子技術理論教學的各章，兩者糅合在一起的方式[2]。每章前部分可以講授數字電子技術的基本理論和基本知識，后部分講授Quartus II中所需的理論知識，這樣就可以邊學習數電的基本理論和基本知識，邊利用Quartus II軟件平臺實踐。比如在講授組合邏輯電路這一章，在前面已經講授了組合邏輯電路的理論知識，后面就可以在Quartus II軟件平臺上利用Verilog硬件描述語言來實現組合邏輯電路。這樣理論和實踐聯系在一起，不論是對學生理論知識的學習還是動手能力的培養都會起到互補互助的作用。

三、目前把Quartus II引入到數字電子技術的教學中存在的困難？

數字電子技術各專業的學時一般都在48-56學時范圍內(包含實踐環節)，而Quartus II各專業所需的學時一般都在30-54學時范圍內(包含實踐環節)，所以就存在如何合理設置課時的問題。我認為可以按照各專業所需靈活配置課時，但是還是要以數字電子技術為重點。另外如果把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，這無疑也對任課教師提出了挑戰，任課教師需要把控好課程的進度以及課程兩部分內容的配置。

四、結束語

為了提高數字電子技術的教學質量，提高學生的專業素質，各院校教師都做了很多的探索和研究。把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，這只是一個初步的想法，尚未投入到實際中進行檢驗。但通過前面的分析，可以看出這一想法符合提高教學效果和質量的初衷，能夠提高學生的專業素質，所以下一步，將會把Quartus II引入到數字電子技術的教學中，通過教學實踐去評估這一想法的有效性。

[1]潘松.EDA技術與Verilog HDL[M].清華大學出版社,2013.

[2]康華光.電子技術基礎數字部分[M].高等教育出版社,2014.

張鵬（1982－），女，陜西扶風人，碩士研究生，助教，現供職于西安建筑科技大學華清學院，研究方向：軟件無線電。

本文系西安建筑科技大學華清學院教育與教學改革項目《《電子技術》課程教學內容與方法的研究探討》，項目編號：JG1505。