EDA技術基礎課程教學研究論文
［摘要］EDA技術基礎課程具有一定的難度，但對學生的就業競爭力有重要的影響。教師在教學中要選好編程語言，采用對比教學、案例教學等方法，循序漸進、拾級而上，要注重培養學生的獨立思考和自主學習能力，讓學生在案例教學中感受到知識的價值，并進一步培養學習興趣。
［關鍵詞］EDA；Verilog；對比教學；案例教學
隨著數字系統以摩爾定律的速度發展，IC設計領域已經產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。技術的變革使得電類專業課程設置上也隨之改變。目前，國內電類專業均開設了EDA技術基礎這門課程。EDA技術基礎是數字電路與邏輯設計的延伸，也是FPGA開發、數字IC設計的基礎，學好本門課程對學生后續深造以及就業能力的提升都有至關重要的作用。因此，EDA技術基礎往往是電類專業高年級學生非常重視的課程。要讓學生學好該門課程，不妨從以下幾個方面入手。
一、選好編程語言，做到輕松入門
VHDL語言是美國在1985年推出的硬件描述語言，具有語法規范、體系完整、邏輯嚴謹等特點，于1987年被IEEE采納作為硬件描述語言標準之一。而VerilogHDL是一種與C語言相近的硬件描述語言，在C語言被廣泛應用的學術界和產業界，VerilogHDL比較流行。考慮到學生的課程基礎以及應用型人才所學知識在產業界的適用性，不妨以VerilogHDL語言為設計語言。
二、尊重學習規律，循序漸進教學
人的學習行為具有循序漸進的規律，在教學過程應當由簡單到復雜，先一般后特殊。比如，教師可在最初的教學中使用簡單的Verilog結構，在學生掌握簡單設計后，再逐漸發展成一個個較復雜的例子。同時，在教學中可以先讓學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，提升教學效果
對比教學是將一些具有某種聯系和區別的教學內容放在一起進行對比、分析，找出其相同和不同之處，使學生在理解了一個學習內容之后，很容易地通過類推、遷移掌握其他教學內容，從而達到觸類旁通的教學目的。比如在設計組合邏輯電路時，將時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。這樣學生既學會了組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路的設計、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，各知識點相互促進，讓學生印象深刻，理解透徹，大大提升了教學效果。
四、引入案例教學，激發學習興趣
案例教學法是一種常見而富有成效的'教學方法，在EDA技術基礎課程教學中采用案例教學就是將企業界、學術界真實應用的電路系統作為案例進行課堂講解和分析研究的過程，是將實際例子作為教學媒介的一種教學方法。案例教學實質上可歸為一種研究性學習，是以學生的自主性、探索性學習為基礎，從產業界所設計或生產的電路模塊中選擇研究對象，通過親身實踐獲得直接經驗，掌握電路模塊的工作原理和設計方法。教學中采用案例教學法既豐富了課堂內容，加深了學生對知識的掌握與理解，又讓學生切實體會到了知識的實際應用，激發了學生繼續學習的熱情，為教學過程向縱深發展奠定了基礎。比如在教學過程中可以引入CRC校驗碼產生器的設計、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，又具有一定的實際應用價值，是學生畢業以后可能會遇到的實際項目。這些鮮活的案例既能讓學生學會EDA相關知識，又能讓其體會到所學知識的應用價值，激發他們的學習興趣。
五、鼓勵獨立思考，培養學習能力
在課堂教學中，我們發現學生較少提問或提不出問題，他們大多是被動地接受，缺乏主動思考。學生不主動思考就不會發現問題，就不可能自我激發、主動探索。會思考是學生發展自主學習能力必備素養。會思考，方能發現問題，有問題才有切入點，才能不斷地自我激發并深入研究下去。課堂教學中教師應該引導學生獨立思考，鍛煉他們的思維分析能力，幫助其養成良好的自主學習習慣，培養學生的學習能力。在EDA技術基礎課程教學中，教師每教完一種模塊的設計后，都要要求學生模仿所學模塊，設計一個相似的但又有一些不同的模塊，促進學生思考。同時還需注意的是，盡管團隊學習是很重要的，但我們在教學中發現，開展團隊學習時往往會出現一個人學習、其他人旁觀，一個人動手、其他人拷貝的怪現象，團隊學習未能達到預期的效果，反而讓部分學生有了偷懶的機會。所以，教學中教師應鼓勵獨立思考，讓每個學生都得到充分鍛煉，讓他們既學會具體的EDA知識，又養成獨立思考的習慣，提高自主學習的能力。
六、加強實驗教學，提升應用技能
實驗教學既能檢驗學生對理論知識的掌握程度，又能鍛煉學生的實踐動手能力，在EDA技術基礎課程中有著舉足輕重的作用，一定要引起足夠的重視。實驗教學中，要求學生設計的電路模塊的規模要由小到大，難度要由低到高，逐步開展綜合性的實驗。教學中不能直接告訴學生電路模塊的實現方法和設計代碼，要采用啟發式教學法，圍繞著設計目標引導學生進行資料搜集、分析，進行探究式學習，訓練學生的思維能力，培養和激發學生的創新意識。綜合性較強的實驗項目要面向實際應用，要有一定的復雜度，要讓學生在完成實驗的過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生的工程應用技能。在實驗教學中，要鼓勵學生用多種不同的方法去實現相同的邏輯功能，并引導學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劣點。學生做實驗的時候總會遇到問題，教師不要急于幫其解答，實驗就是一個試錯的過程，可以引導學生分析，促進學生思考，幫助學生對易錯點加深理解。實驗教學不能僅僅是驗證性的實驗，要設計一些源于教材而高于教材的實驗項目，讓學生在模仿、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，關注考核的有效性
EDA技術基礎是一門實踐性很強的課程，因此在該課程的考核環節中應當加大對實驗實踐環節的評價。傳統的實驗教學評價通常以檢查學生的實驗報告為主要形式，而這種形式往往會導致一流的實驗報告，三流的實踐動手能力，不利于學生綜合素質的提高和實踐能力的培養。因此，制定出合理的評價體系對激發學生的積極性和主動性、提高學習效果非常重要。據多年的教學經驗，我們采取如下的評價體系。該評價體系主要包括兩部分，即理論考試和實驗考核，其中理論考試占比50%，實驗考核占比50%；實驗考核分別為實驗前的準備、實驗中的態度和操作以及實驗后期對結果的分析與整理。需要特別強調的是，對實驗結果的分析是整個實驗環節中非常重要的部分，這一點很容易被忽略。在EDA實驗中，實驗結果往往以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。能否正確分析實驗結果，解釋其正確的原因，闡述其錯誤的理由是檢驗學生對相關知識點掌握程度的一種較好的評價方法，這一點應該引起足夠的重視。總之，EDA技術基礎對學生的后續學習有很大的幫助，對學生的就業競爭力有至關重要的影響。該課程有一定的難度，教學中要找好切入點，選對教學法，循序漸進、拾級而上。該課程具有較強的實踐性，教學中應當適時引入業界應用案例，讓學生在案例教學中感受到知識的價值和鉆研的樂趣，并進一步激發學生的創新能力和創業欲望。
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