２０１３年第１９期 总第１ ７９期 中国砚代苏 装备 ＩＳＳＣＮ１Ｎ１１６７２—１４３８ ４９９４／Ｔ －ＥＤＡ技术教学改革的探索与实践 梁晓琳包本刚张丹 湖南科技学院湖南永州４２５１００ 摘 要：电子设计自动化（ＥＤＡ）技术是－－ｆｌ操作性和实践性很强的专业课程，传统的教学模式已不适应现代ＥＤＡ技术的教 学需求。采取以学生能力培养为主线的教学方法，有效结合理论和实践教学，层层推进实践教学内容，大胆挖掘启发式和 探讨式教学优势，对培养学生的开发设计、分析和实践创新能力有很好的效果。 关键词：ＥＤＡ・教学改革实践教学 Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｒｅｆｏｒｍ ｉｎ ＥＤＡ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｌｉａｎｇ Ｘｉａｏｌｉｎ，Ｂａｏ Ｂｅｎｇａｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｄａｎ Ｈｕｎａｎ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｏｎｇｚｈｏｕ，４２５ １ ００，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（ＥＤＡ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｃｏｕｒｓｅ ｗｉｔｈ ｖｅｒｙ ｓｔｒｏｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｉｏｎａｌｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ ｈａｓ ｎｏｔ ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｍｏｄｅｍ ＥＤＡ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ，ｗａｌｋｉｎｇ ａｌｏｎｇ ｈｅ ｍａｉｔｎ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓ ａｂｉｌｉｔｙ，ｇｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｏｒｔｙ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｇｅｎｔ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐ，ａｎｄ ｇｉｖｉｎｇ ｆｕｌｌ ｐｌａｙ ｔｏ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｅ ｔｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｈｅ ｅｘｐｌｔｏｒｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｔ ｈａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｉｈ ｔａ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ａｂｉｌｉｙ ｔｏｆ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｎａｌａｙｓｉｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＥＤＡ；ｒｅｆｏｒｍ ｉｎ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ 国际上已经把大规模集成电路（ＬＳＩ）、超大规模 集成电路（ＶＬＳＩ）、甚大规模集成电路（ＵＬＳＩ）技术称之 为“掌握世界的钥匙”，谁掌握了它，谁就掌握了世 界，作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主版权的 集成电路已日益成为经济发展的命脉，社会进步的基 础，国际竞争的筹码和的保障。而随着微电 子技术的发展和大规模集成电路的普及，ＥＤＡ技术已 成为现代集成电路设计的主流技术ｎ】。因此，迫切要 求拥有电子专业的高等院校大力培养学生在ＥＤＡ技 术领域里的开发设计和实践创新能力，以满足社会对 新一代人才的需求。传统的教学模式存在很多问题， 不能满足现代ＥＤＡ技术的教学需求，达不到培养的目 的。所以，ＥＤＡ技术的教学改革迫在眉睫。 的教学方式和按部就班的实验模式，学生做实验实质上 只是将实验验证一遍，起不到培养能力的效果。 ｆ２）传统的教学模式使理论教学和实践教学严重 脱节，没有产生互动效果。同时，传统的实验项目安 排也不合理，通常只安排验证型和综合设计型实验项 目，学生从验证型实验项目直接过渡到综合设计型实 验项目，往往不知所措，无法完成。 ２教学改革特点与优势 针对以上存在的问题，对ＥＤＡ技术教学进行改 革。（１）将理论教学和实践教学有效地结合起来，形成 互动机制，并发挥两者优势【２］。（２）理论课的开展不能 仅仅限于书本上的内容，更不能照本宣科，应该在理 论教学期间穿插一些实践应用，以达到启发学生将所 学理论知识应用于实践的想象力和提高学生学习兴趣 的效果。（３）ＥＤＡ技术是一门操作性和实践性很强的专 业课程 ］，对该课程的教学改革应该在理论教学的同 时开设与之同步的实验项目，实验项目设计要合理， 并将传统验证型和综合设计型２个类型的实验项目调 整为基础型、扩展型、综合设计型３个类型的实验项 目，其内容和难度要层层推进，并分层次逐步展开教 学。在授课过程中要充分发挥启发式和探讨式教学优 势，不断鼓励和引导学生完成设计，并从设计过程中 积累发现问题和解决问题的经验。 ＥＤＡ技术教学改革的优势主要体现在３个方面： （１）课堂理论教学穿插实例教学，学生能够将学到的知 识加以运用，同时可以改变课堂枯燥、乏味和抽象的 现状；（２）能培养学生发散思维，激发学生兴趣，对课 １传统教学模式存在的主要问题 （１）传统的实践教学模式以教师讲解和实验演示为 主，一般采取“明确实验目的一讲解实验内容一实验演 示操作”的步骤。教师讲解过于详细，学生得不到思 考、讨论和解决问题的空间，虽然按照ＥＤＡ设计流程得 到了相应的仿真结果和硬件验证，但是不知其所以然， 不利于下一步综合设计型实验的开展。采用“满堂灌” 收稿日期：２０１３．０４．１５ 作者简介：梁晓琳，硕士，讲师。 基金项目：２０１０年湖南省教育厅教改课题资助项目（湘教通 ［２０１１１３１５号，Ｎｏ．３７４．２０１０年）；湖南科技学院校级教改课题（湘 科院教字［２０１２１２６号，序号Ⅺ（Ｙ＿Ｊ２０１２０３７）。 ２０１３年１Ｏ月 ７１ ＳＳＮ１６７２．１４３８ ＣＮ１１－４９９４／Ｔ 中国观代瓣装备 ２０总第１１３年第１７９期 ９期 程学习充满信心；（３）采用层层推进实验内容、多层次 化的教学节奏以及启发式和探讨式的教学模式，能有 效培养学生的开发设计、思考和实践创新能力。 ３教学改革的实践应用 笔者以计数器知识点的教学工作为例，谈谈教学 改革的实践应用。根据改革措施将计数器知识点的教 学工作分３个阶段展开：由计数器知识点为出发点引 导学生完成数字秒表的设计，启发学生完成数字时钟 的设计，学生自主完成数字频率计的设计。 ３．１数字秒表的设计 首先由计数器知识点引出它在现实生活中的应用， 然后根据应用系统的复杂性等级给出数字秒表设计、数 字时钟设计和数字频率计设计３个任务。数字秒表的设 计在理论教学课堂上进行，并由教师引导完成。 针对数字秒表特点，给出相应的设计要求：ｒｌ１ 有复位功能；（２）有正常的秒计数；（３）由数码管显示 秒表计数过程；（４１采用动态扫描方式完成多位共阴极 数码管的显示。整个设计过程由教师引导学生思考， 完成系统功能分析、模块划分、代码编写和仿真验 证。经引导和交流，共同完成数字秒表的设计，采用 ８４２ １ＢＣＤ码进行二进制计数。 通过数字秒表的设计，学生发现了计数器在生活 中的应用，掌握了数字秒表的计数和输出显示方法， 并对电子电路系统的设计步骤有了一定的了解。 ３．２数字时钟的设计 数字时钟的设计属于第二阶段的任务，该项目 在实验室完成，而且要在数字秒表设计任务完成时 由教师启发学生进行数字时钟的设计，需要学生提 前考虑以下４个问题：（１）数字时钟与数字秒表的共同 点；（２）数字时钟的基本功能；（３）数码管如何显示和 驱动；（４）如何在ＦＰＧＡ开发板上实现硬件验证。 在该实验课中，学生积极思考，各抒己见，踊跃 讨论，在教师的引导下理清设计思路，而且运用已学 的知识，给出不同的设计方案。在模块化设计上，有 的学生利用例化语句完成了顶层设计，有的学生利用 原理图和代码相结合的方法完成了顶层设计。最后， 大部分学生完成了数字时钟的设计和硬件验证，部分 学生还给系统增加了 些扩展功能，如整点报时、较 时和闹钟等。 通过这个阶段的实践教学，学生掌握了多位计数 器相连的设计方法、ＦＰＧＡ技术的层次化设计方法和 元件例化的设计方法。同时，我们还发现，只要教师 把握好指导的尺度，启发性和提示性的引导不但使学 生记忆深刻，还能启发他们的设计思路，锻炼他们的 发散思维和实践动手能力 】。 ３－３数字频率计的设计 由于理论教学和实践教学的课时有限，第三阶段 的任务是鼓励学生利用课余时间去开放实验室完成数 字频率计的设计。这个阶段的设计任务和要求应该在 第 ：阶段任务完成之时给出。设计任务：设计一个８ ７２ 位十进制的数字频率计，被测信号从Ｃｌｏｃｋ．ｉｎ（数字信 号时钟源）输入，经检测后测得频率值用ｌ～８位的数码 管显示。要求：两人一组，协作完成。 实验项目任务下达之后，学生根据任务要求去网 上或图书馆查阅资料，了解相关信息，如层次化设计 的概念和方法、顶层文件和底层文件的关系、元件端 口和当前系统端口关联方式等。然后拟定设计思路， 对数字频率计进行模块划分、代码编写、电路设计， 利用实验室电脑和开发平台对各个模块和整个系统进 行仿真和硬件验证。在系统设计过程中，部分学生遇 到了不少问题，他们通过与指导教师或同学讨论将这 些问题逐一解决。由于大部分学生完成了第二阶段的 数字时钟设计，积极性很高，接到数字频率计的设计 任务后便自觉投入探讨和设计中去，最终９０％的学生 成功完成了８位十进制数字频率计的设计。 通过第三阶段的实践教学，学生查阅资料的能力得 到了提高，学生的开发设计、分析和实践创新能力也 得到了大幅度提升。另外，通过开展第三阶段的实践项 目，也为Ⅱ）Ａ爱好者的专业技能培养提供了良好条件。 ４结束语 以计数器知识点的教学工作为例，将它分三个阶 段展开，并层层推进。第一阶段，学生对理论知识还 处于被动接受阶段，教师通过讲解计数器知识点引出 它在数字秒表中的应用，在课堂上引导学生思考，逐 步完成设计的各个环节。在讲解过程中，把握重点和 难点，将知识由抽象化转向具体化，激发了学生的学 习兴趣 ］。第二阶段，通过扩展型实验项目教学，让 学生发散思维，灵活运用所学知识，完成了数字时钟 的设计，使能力得到了一定程度的提升。第三阶段， 学生利用课余时问，主动查阅资料，通过思考， 发挥了自己的创造性。 通过ＥＤＡ技术教学改革，将理论教学和实践教学 进行了有效结合，产生了互助的效果，改变了传统的 教学模式，使教学内容更加生动、形象地展现在学生 面前，帮助学生将学习观念从“要我学”转变为“我 要学”。通过开展层次化的实验项目，加深了学生对 理论知识的理解，在实践教学过程中，鼓励学生主动 求索，培养了他们在ＥＤＡ技术领域的专业技能，获得 了很好的教学效果。 参考文献 ［１】 李兴山．ＥＤＡ技术在电工电子教学中的应用【Ｊ】．中国现代教育 装备，２００７（１）：６４—６６． ［２］ 任志平，党瑞荣．ＥＤＡ教学改革与创新实践研究Ⅲ．中国电力教 育，２０１１（２６）：１０４． ［３］ 潘松，黄继业．ＥＤＡ技术ｔｊＶＨＤＬ［Ｍ］．第３版．北京：清华大学出版 社，２００８． ［４］ 李升，陈亮．单片机原理及应用课程数字仿真教学探讨…．中国 现代教育装备，２００７（１ｌ１：１０２—１０４． ［５］ 张利，高晶敏，杨秀媛．ＥＤＡ技术课程教学模式改革探索［ＪＪ．中国 电力教育，２０１１（１４）：８０＿８１． ２０１ ３年１０，Ｅｌ
