时间:2023-03-20 16:28:16
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇eda技术论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

EDA即电子设计自动化(ElectronicDesignAu-tomation),它是以计算机和微电子技术为先导,汇集了图形学、逻辑学、结构学和计算机数学等多种计算机应用科学最新成果的先进技术。在我国,由于EDA应用技术先进,软硬件结合,知识面宽,实践性强,几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程的学习。为了将EDA技术与电子技术的教学更好地融合到一起,我们在多个方面也做了建设和改革。
(一)基础设施建设
1.硬件设施建设
为了能更好地将EDA技术运用到电子技术的实验教学中,我们首先建立了两个EDA实验中心,配备了近百台性能先进的计算机,并购进了与EDA教学相配套的实验箱,学生在利用计算机上安装的软件和与之配套的实验箱可以完成由程序设计到硬件下载的全部过程。
2.软件设施建设
硬件设施只是基础框架,要想真正学好EDA技术,具备与之相配套的应用软件更为重要。现阶段,国内流行的、市场占有率比较高的EDA软件主要有6种。根据电子技术这门课程的特点,我们主要选择了其中的三种软件:即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim这个软件最大的特点就是给出了类型相对完善、实用性更强的虚拟电子库以及各种仿真仪器,操作简单,仿真结果形象逼真,功能十分强大、实用。Max+PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成电路的设计输入、编译仿真、编程下载等功能,并且其设计输入具有多种方式,可以满足不同层次的需求,同时可以实现电路的时序分析,实验结果简单、直观。
(二)电子技术实验教学内容的改革和创新
在基础建设完善之后,我们在电子技术实验教学的内容上也做了调整和改革。我们首先把实验内容分阶段、分层次地分成了三类,使更多的实验适合在EDA实验中心完成。
1.基础验证型实验
这部分的实验内容所占比例较少,主要是对理论教学中最基础的内容的一个测试:例如共发射极单管放大电路、集成运放的线性应用、基本门电路的功能测试等。这类实验的主要目的在于帮助学生认识常用的电子器件,了解实验设备,学会各种仪器的使用方法,掌握电子实验的基本知识、实验方法和实验技能,学会观察和分析实验结果等。
2.训练提高型实验
这部分的实验内容主要要求学生在具备一定的基础知识和操作技能的基础上,能把所学的不同内容、不同类型的知识和电路有机地结合在一起,形成一个相对完整的逻辑功能。这部分实验主要侧重于理论知识的综合应用,其目的是培养学生综合运用所学理论知识和解决问题的能力。
3.综合设计型实验
这部分的实验内容主要是以学生自行设计为主,教师指导为辅,要求学生根据实验题目的设计要求独立地完成查阅资料、设计电路、选择器件、安装调试等任务,分析实验数据,并独立写出实验报告。这类实验的开设,对于提高学生的实践动手能力、综合运用能力和创新设计能力有着非常重要的作用。
三、EDA技术与电子技术实验内容融合的策略
前面我们提到的是实验内容上的改革,那我们如何具体做到将EDA技术更好地应用到电子技术的实验中呢?我们从多个方面入手,加强EDA技术与电子技术实验的融合。
1.在正常实验教学中增大EDA实验的比例
以前我们所做的实验全部都是在实验箱上搭接完成,现在我们将部分实验内容转移到计算机,增大了EDA实验的比例,让学生在正常的教学计划内就可以接触到两种不同的实验方式,体会它们不同的特点,得到不同的训练。
2.充分利用学生自身的资源和业余时间加强EDA技术的学习
要完成我们上面所说的内容,单纯依靠教学计划内的几个实验是远远不够的。我们首先想到的就是充分利用学生自身的资源,现在计算机在学生中十分普及,几乎人人都有,我们将常用的仿真软件推荐给学生,让学生安装在自己的电脑中,这样学生就可以利用自己的业余时间来完成一些内容,以弥补课堂实验时间上的不足。
3.将实验内容延伸到电子实习、课程设计等实践环节
各个专业的学生在学期末都会有和理论教学相配合的课程设计和电子实习。在这些实践环节中都会安排专门的时间来让学生进行相关内容的EDA仿真测试,因此学生可以把实验中学习的内容延伸到其他的实践环节中,大大提高了学生的实践动手能力和理论知识的综合运用能力。
1. 前言
EDA(Electronics Design Automation,电子设计自动化)技术是现代电子学的标志,是微电子设计领域的一场革命,而基于EDA技术的芯片设计正成为电子系统的主流。随着微电子技术的迅猛发展,电子设计技术跨过了三个阶段。①20世纪五十年代:小规模集成电路(SSI)和中规模集成电路(MSI)用来设计硬件系统;②七十年代:以微处理器为核心的软件编程设计;③八十年代末至今:硬件系统集成设计,即系统芯片(SOC)和专用集成电路(ASIC)设计,是21世纪微电子技术发展的重点。
本文主要阐述了采用先进的EDA工具MAX+plusⅡ对10MHz自动频率计进行设计的过程。论文参考。在此设计中我们采用现在国际流行的VHDL硬件描述语言对CPLD进行编程,并通过MAX+plusⅡ平台对设计进行仿真验证,最终完成设计的要求,用单片CPLD实现10MHz频率计的功能。
2. 单片自动频率计的设计
数字化、智能化、自动化和小型化是现代测量仪器的发展方向。论文参考。具有50多年发展历史的频率计是实验室中常用的仪器之一,它已成为一种典型的数字化、智能化、自动化的测量仪器,并越来越趋于小型化。单片自动频率计以单片可编程器件为载体,利用VHDL语言,实现10MHz以内频率的自动测量。该频率计用可编程器件一片,10MHz晶体振荡器一块和4位七段LED显示器。
EDA技术是以数字电子技术课程知识为基础,具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计,EWB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上,进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是,传统的教学模式是将两门课程分开,先上数字电路,后上EDA技术,分两学期授课。这样的教学模式存在弊端,减弱了课程之间的联系,降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对EDA技术课程的教学改革,以实训的方式采用项目教学法,使学生在较短的时间内掌握EDA技术基础及其实验系统,从数字系统的单元电路,如译码器、计数器等入手,加深对数字电路基础理论的认识,逐渐完成数字系统设计。
1. EDA技术及其在教学中的应用
1.1 EDA技术
EDA技术即电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)是以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式,是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的EDA设计流程。
图1 EDA设计流程图
1.2 EDA技术在教学中的应用
在教学过程中,EDA技术利用计算机系统强大的数据处理能力,以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DAC和ADC电路、多功能扩展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件开发平台,使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证,保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易,让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来,将精力集中在电路的设计上。同时,采用EDA技术实现数字电路设计,不但提高了系统的稳定性,也增强了系统的灵活性,方便学生对电路进行修改、升级,让实验不在单调的局限于几个固定的内容,使教学更上一个台阶,学生的开发创新能力进一步得到提高。
2.课程教学改革实施
2.1课程改革思路
课程改革本着体现巩固数字电路基础,掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排EDA技术教学内容。打破传统的从EDA技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法,以设计应用为基本要求,开发基于工作过程的项目化课程,以工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将EDA技术分为四个方面的内容,即:可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统,其中,可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体,硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段,软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法,以实训的方式展开,让学生在“学中做,做中学”。
2.2课程改革措施
以电子线路设计为基点,从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中,自然地给出完整的VHDL描述,同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式,将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚,使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容,并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程,将语言与EDA工程技术有机结合,以实现良好的教学效果,同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。
能力
目标
学习情境
项目载体
课时
QuartusⅡ开发工具使用能力
QuartusⅡ开发环境、实验系统
二选一音频发生器设计
6
VHDL语言编程能力
VHDL语言基本结构
计数器电路设计
6
VHDL语言并行语句
8位加法器设计
8
VHDL语言顺序语句
7段数码显示译码器设计
8
VHDL语言综合运用
数控分频器的设计
8
层次化调用方法
4位加减法器的设计
4
综合开发调试能力
8位16进制频率计设计;
十字路通灯设计;
数字钟设计;
波形信号发生器设计,等。
(任选一题)
20
总计
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。新晨
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
中国-2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)03-0082-02
随着微电子技术在世界范围内的飞速发展,以及各相关产业对电子电路技术的需求日益增长,《电子设计自动化》已经成为电子信息工程等相关专业的重要课程,也是国内外诸多理工科一流高校的电子信息类专业必修的核心课程[1-3]。尤其在近年来,智能硬件的发展与半导体技术的革新为电子系统设计带来了革命性的变化,电子设计自动化技术已经一跃成为现代电子工业的核心学科,引领了现代信息技术的发展方向,也成为了电子信息工程专业本科生考研深造与就业所必需的重要技能[3]。综上,考虑到创新研究型实验对学生的创新意识和能力培养的重要作用,笔者作为学校《电子设计自动化》课程的任课教师,对本课程的实验课程进行了综合性的思考与建设。
一、《电子设计自动化》课程实验改革的必要性
我们通过对国内外一流高校的调研发现,许多著名高校的EDA技术本科教学有两个明显的特点:一是课程在各工科专业的普及率极高;二是在实验中大量引入新技术、新方法与新器件,更多地注重创新性、设计性、综合性项目,突出EDA技术的实用性,以及面向工程实际的特点[4]。这些特点让我们认识到,通过《电子设计自动化》课程实验的改革与建设,既能够帮助学生更好地理解《电子设计自动化》的理论知识,增强学生的实践能力,更能够紧跟学科和行业的需求发展,为课程拓宽评价方法,提高教学效果,为学生树立创新精神,培养科学素质,增强科创能力,最终增强其综合素质,提高学院与学生的综合竞争力有很好的帮助。
二、实验改革方案及主要工作
为了充分结合现有的实验课程基础,全面提高试验课程效果,笔者从实验过程管理、实验设计、考核与评价反馈四个角度对《电子设计自动化》实验进行了综合性的方向改进,具体内容如下。
1.实现项目化的实验过程管理。笔者基于对科研与教学工作的熟悉,以《电子设计自动化》课程实验为改进对象,将其现有的实验课程学时进行压缩,补充对应EDA能力所需要的主要课程知识点,融合现代EDA技术的最新发展,并将最后四个学时设置为一次综合性、设计性的“综合实验”,实验过程及实验报告作为实验课程成绩的重要评价因素。该综合实验采用项目化的过程管理,学生须在给定的范围中任选题目或自选题目,在四个小时内完成该题目的主要设计,并在课程完成后提交课程报告时以“项目任务书”的形式填写实验报告,系统阐述选题原因、题目关键环节、设计时遇到的主要困难及解决方案、最终成果演示及存在不足分析等。
2.设计层次性的“综合实验”项目。为了确保实验教学的实际效果,保持学生的创新热情,全面提高电子设计水平,在上述“综合实验”的实验项目设计的基础上划分为三个层次:第一层次为逻辑行为的实现;第二层次为控制与信号传输功能的实现;第三层次为电子系统模块的实现。每个层次设置三至五个题目。此外,考虑到学生实验时间的约束,随着教学课程的进行,预先在教学中对“综合实验”进行题目的预告和必要的讲解,让学生提前进行课外的准备和练习,并将该四个学时的“综合实验”集中安排在一个下午进行,学生通过集中性的高强度的学习、讨论和实验,完成主要的“综合实验”功能。
3.设置创新导向的评价激励形式。考虑到该门课程的授课时段为大三下学期的后半段,学生的专业基础课及绝大多数专业课业已经结束,笔者在课堂上渗透该门课程对于考研及科学研究的重要意义,以及对于科创及电子行业就业的作用,在完成课程教学的同时讲授和提供论文撰写及专利申请与重要竞赛的资料信息,并鼓励学生利用课余时间进行深入钻研、挖掘,并主动利用配套实验课程进行研究性学习,进而促进学生的科创热情向论文(算法)、软件著作权(程序)、专利(电子电路)及重要竞赛(电子设计类)的成果转化。
4.提供实时动态的评价反馈渠道。结合自身工作特长与经验,笔者利用信息技术手段,设置了“韩博士工作室”教学专题网站(http://),为学生及时访问和评价的反馈提供渠道。通过调查问卷、在线信箱、有奖问答、专题活动等方式,在授课过程中进行多次课下问卷调研,并开设贯穿授课全过程的实时反馈渠道,作为授课、答疑等必要教学活动的有效补充,便于及时了解学生对于综合性实验的接受程度以及对课程各方面的综合评价。
三、实验改革周期及内容
为了更好地实现对《电子设计自动化》课程实验的改革与创新,笔者制定了以十二个月为周期的长期方案,主要分为以下五个关键性阶段。
1.第一阶段,时间为1个月。结合《电子设计自动化》学科发展现状及人才培养需要,更新课程教案,丰富和扩充现有教学大纲及授课内容,补充相关多媒体与软硬件资料,完成“综合实验”的选题与设计。
2.第二阶段,时间为2个月。截至开学前,与实验课程老师进行充分的沟通和协调,完成各个“综合实验”项目的软硬件环境配置、具体要求、实施细则及评价方法,严格制定精密科学的给分标准。
3.第三阶段,时间为2个月。完成课程的教学与本项目的实施,除了完整进行原有授课内容的教学以外,按照既定方案进行综合性创新意识的培养、综合能力的渗透、实验技能的提高,并全面介入、观察、管理和把控“综合实验”的开展、实施与评价等各个环节。
4.第四阶段,时间为4个月。结合课程成绩,在课程结束后主动发现和联系具有良好科创能力的学生,在学生的自我意愿的基础上为其推荐和设置针对性的毕业设计选题,同时鼓励和推荐其参加与之水平相适应的科创竞赛,并进行必要的指导和培训。
5.第五阶段,时间为3个月。根据前期各个阶段的进展情况,稳步完成此次立项的后续各项相关工作,总结此次立项成绩与不足,鼓励、指导优秀学生将其成果、申请专利或获取软件著作权。
四、实验改革实践成果与创新点
自《电子设计自动化》课程实验改革在学校实施一年以来,已经取得了良好的效果。首先,对于学生而言,实验改革的实施有效地拓宽了学生的视野,并实现教学与行业的相互影响与促进。大部分学生在结课后的反馈表明,通过完成本项目所涉及的授课课程,使学生熟悉了具有一定强度的开发过程,培养了其科学的态度、严谨的作风与创新的精神。截止课程结束,已经有相当数量的学生能够掌握基本的EDA项目开发、电子设计类专利申请及学术论文撰写、电子设计类科创竞赛准备及参赛等综合性的技能,一大批学生在各类相关竞赛中获奖;其次,对于学校而言,通过实验改革的实施,实现了以项目模式重构实验课程内容,构造了“教―学―做―研”一体化的EDA教学模式,有效实现了学校《电子设计自动化》课程的教学深度挖掘与教学效果的提升,并进一步实现了学校EDA课程相关实验室的建设与完善,使得进行综合性、设计性实验所必需的软件、系统、例程、方案及芯片、板卡、连接线缆等软硬件设施得到了补充;最后,对于任课教师而言,通过本项目的发展与磨合,有助于任课教师及实验教师更好地了解学生现状,为后续编制符合学生学习特点与发展需要的新教材、新课件与新方案打下基础,从而实现对现有EDA实验项目的更新和发展。
参考文献:
[1]丁达春.《电子设计自动化》课程改革探索[J].教育教学论坛,2013,(49):41-42.
[2]王艳玲,何新凤.电子设计自动化精品课程建设的实践[J].广西教育,2016,(19):58-59+74.
[3]唐燕影.在《电子设计自动化》课程教学中引入案例教学法[J].知识窗(教师版),2014,(12):65.
[4]汪志成,赵杰.基于CDIO理念的《电子系统设计自动化》课程改革初探[J].考试周刊,2015,(57):10-11.
Reform and Innovation of "EDA" Experiment
HAN Peng,LI Yan ,LIU Zhi-gang,NIU Xue-fen
0 前言
目前,我们正处在瞬息万变的信息时代,信息时代对教育教学方法提出了挑战。教师要清醒地认识到除了掌握本学科的专业知识外,还必须学习现代教育技术的知识。现代教育技术在课堂上的运用能实现教学方式的变革,增强教学的直观性,充分发挥学生的想象力,调动学生学习的积极性,从而提高教育教学质量和效率,作为中等职业学校电子技术专业课教师,应该学习学习哪些教育技术能力,掌握何种适合电子技术专业课程教学的教学软件,是我们应当研讨的课题。下面介绍一些常用的计算机软件,说明其在电子技术专业教学中的简单应用。
1 microsoft office办公套装软件
microsoft office是微软公司开发的办公软件。microsoft office拥有许多组件,如word、excel、powerpoint、access、frontpage等,在教学中应用最为广泛和有效的是word、powerpoint和excel。
word是一个文字处理软件,不仅能够进行文本处理,还能够将文字、图形、图像、表格混合编排,制作成版面整齐美观、视觉效果强化、主题鲜明突出的图文并茂的电子文本。教师主要用来编写电子教案、论文、总结、试卷等。
excel是电子表格制作软件,利用该软件,不仅可以制作各类精美的电子表格,还可以用来组织、计算和分析各种类型的数据,方便地制作复杂的图表和统计表。教师用来制作学生成绩表、并且可以分析统计学生总分、平均分、排名等,再者可以根据实验数据制作分析图表和趋势曲线等。
powerpoint主要用于制作演示文稿。它虽然不是专业的多媒体课件制作软件,但是它具有多媒体课件制作软件的大部分功能。与其他多媒体课件制作软件相比,它简单易学、高效便捷,是零基础的教师学习课件制作的首选软件。它能够将文字、图形、图像、影片和声音等媒体组合在一起,制作成课件,很好地表达特定的教学内容。利用多媒体课件辅助教学,以快捷、简便、明了的特点替代一些耗时的板书和作图,在完成每课时的教学任务外,还可以扩充一些现代的科学知识,这对于培养学生的能力和提高综合素质,发挥着积极作用。
2 flash动画制作软件
flash是有美国的macromedia公司推出的优秀网页动画设计软件,目前的最高版本为flash cs3。它是一种交互式动画设计工具,用它可以将音乐、声效、动画以及富有新意的画面融合在一起,以制作出高品质的动画。flash与其他动画工具相比,具有矢量描述、播放流畅、数据量小、色彩鲜明等特点。flash可以把图像、动画、声音、文字及交互按钮融合在一起,制作出界面美观且交互功能强大的多媒体教学课件。作为教师,掌握了flash的基础后,只要发挥自己的想象力,一定能够按照自己的构思,制作出满意的动画效果。电子技术课程教学的内容,有微观的、渐变的、动态的等抽象过程,用传统的教学方法很难讲授,若通过动画来形象地模拟出这些过程,则能够激起学生学习兴趣,达到理解这些知识的目的。例如,在讲解三极管放大电路的工作原理时,仅仅用教学挂图来说明就显得苍白无力,如果用动画来模拟三极管内部电子的流向和分配关系,就能够帮助学生更好的理解三极管的电流放大作用。
3 eda软件
eda是电子设计自动化(electronic design automation)的缩写。eda技术就是以计算机作为工具,在eda软件平台上,用硬件描述语言完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
3.1 multisim——虚拟电子实验台
multisim是加拿大interactive image technologies公司出品的电路仿真模拟软件,被称为“虚拟电子实验台”,早期版本为electronics workbench,这是一种新型的虚拟电子实验技术,在创建实验电路时,元器件和测量仪器直接从屏幕图形中选取,且软件提供的测量仪器的图形界面和实际测量仪器非常相似。利用multisim来进行电子技术实验课程的仿真教学,不仅可以弥补实验室仪器不足、元器件短缺或不合规格等因素,还能利用软件提供的不同分析方法,辅助学生又快又好地理解教学内容,加深对原理和概念的深入理解,并且能够使学生学习常用仪器如函数信号发生器、示波器的使用方法,进而激发学生的探索欲望,有利于培养学生的创新能力。
3.2 protel dxp 2004软件
protel是aitium公司在上世纪80年代末推出的一款功能强大的电路cad软件,是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。有多种版本,现在教育行业普遍使用的版本是protel dxp 2004,主要用于绘制电路原理图、电路仿真、pcb板设计等。电子技术专业课教师运用protel软件可以快速绘制规范的电路图,在小制作中可以制作成规范的pcb板,恰当利用protel的仿真功能,既可以使学生较好地掌握理论知识,提高实验教学的效率,而且为学生的以后的设计开发奠定基础。
电子技术专业课教师要正确认识电路仿真软件的作用,充分利用这种现代化教育手段来辅助实验教学,与学科教学相结合,而不是片面夸大这种辅助手段的作用、功效。用软件进行教学、实验,固然有很多优点,但不能完全替代实际操作,因为那样无助于提高学生的思考能力和实际动手能力。
4 结束语
作为中等职业学校电子技术专业的教师,必须提高自身现代化教育技术水平,学习一些教学辅助软件,努力根据讲授内容和学生的实际探索新的、易于被学生接受的教学方法,提高课堂教学效果,达到预期的教学目标,只有这样,才能使中职电子技术专业课堂教学的质量和效益不断跃上一个新的台阶。
0 前言
目前,我们正处在瞬息万变的信息时代,信息时代对教育教学方法提出了挑战。教师要清醒地认识到除了掌握本学科的专业知识外,还必须学习现代教育技术的知识。现代教育技术在课堂上的运用能实现教学方式的变革,增强教学的直观性,充分发挥学生的想象力,调动学生学习的积极性,从而提高教育教学质量和效率,作为中等职业学校电子技术专业课教师,应该学习学习哪些教育技术能力,掌握何种适合电子技术专业课程教学的教学软件,是我们应当研讨的课题。下面介绍一些常用的计算机软件,说明其在电子技术专业教学中的简单应用。
1 Microsoft Office办公套装软件
Microsoft Office是微软公司开发的办公软件。Microsoft Office拥有许多组件,如Word、Excel、PowerPoint、Access、FrontPage等,在教学中应用最为广泛和有效的是Word、PowerPoint和Excel。
Word是一个文字处理软件,不仅能够进行文本处理,还能够将文字、图形、图像、表格混合编排,制作成版面整齐美观、视觉效果强化、主题鲜明突出的图文并茂的电子文本。教师主要用来编写电子教案、论文、总结、试卷等。
Excel是电子表格制作软件,利用该软件,不仅可以制作各类精美的电子表格,还可以用来组织、计算和分析各种类型的数据,方便地制作复杂的图表和统计表。教师用来制作学生成绩表、并且可以分析统计学生总分、平均分、排名等,再者可以根据实验数据制作分析图表和趋势曲线等。
PowerPoint主要用于制作演示文稿。它虽然不是专业的多媒体课件制作软件,但是它具有多媒体课件制作软件的大部分功能。与其他多媒体课件制作软件相比,它简单易学、高效便捷,是零基础的教师学习课件制作的首选软件。它能够将文字、图形、图像、影片和声音等媒体组合在一起,制作成课件,很好地表达特定的教学内容。利用多媒体课件辅助教学,以快捷、简便、明了的特点替代一些耗时的板书和作图,在完成每课时的教学任务外,还可以扩充一些现代的科学知识,这对于培养学生的能力和提高综合素质,发挥着积极作用。
2 Flash动画制作软件
Flash是有美国的Macromedia公司推出的优秀网页动画设计软件,目前的最高版本为Flash CS3。它是一种交互式动画设计工具,用它可以将音乐、声效、动画以及富有新意的画面融合在一起,以制作出高品质的动画。Flash与其他动画工具相比,具有矢量描述、播放流畅、数据量小、色彩鲜明等特点。Flash可以把图像、动画、声音、文字及交互按钮融合在一起,制作出界面美观且交互功能强大的多媒体教学课件。作为教师,掌握了Flash的基础后,只要发挥自己的想象力,一定能够按照自己的构思,制作出满意的动画效果。电子技术课程教学的内容,有微观的、渐变的、动态的等抽象过程,用传统的教学方法很难讲授,若通过动画来形象地模拟出这些过程,则能够激起学生学习兴趣,达到理解这些知识的目的。例如,在讲解三极管放大电路的工作原理时,仅仅用教学挂图来说明就显得苍白无力,如果用动画来模拟三极管内部电子的流向和分配关系,就能够帮助学生更好的理解三极管的电流放大作用。
3 EDA软件
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。EDA技术就是以计算机作为工具,在EDA软件平台上,用硬件描述语言完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
3.1 MultiSim——虚拟电子实验台
Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的电路仿真模拟软件,被称为“虚拟电子实验台”,早期版本为Electronics Workbench,这是一种新型的虚拟电子实验技术,在创建实验电路时,元器件和测量仪器直接从屏幕图形中选取,且软件提供的测量仪器的图形界面和实际测量仪器非常相似。利用MultiSim来进行电子技术实验课程的仿真教学,不仅可以弥补实验室仪器不足、元器件短缺或不合规格等因素,还能利用软件提供的不同分析方法,辅助学生又快又好地理解教学内容,加深对原理和概念的深入理解,并且能够使学生学习常用仪器如函数信号发生器、示波器的使用方法,进而激发学生的探索欲望,有利于培养学生的创新能力。
3.2 Protel DXP 2004软件
Protel是Aitium公司在上世纪80年代末推出的一款功能强大的电路CAD软件,是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。有多种版本,现在教育行业普遍使用的版本是Protel DXP 2004,主要用于绘制电路原理图、电路仿真、PCB板设计等。电子技术专业课教师运用Protel软件可以快速绘制规范的电路图,在小制作中可以制作成规范的PCB板,恰当利用Protel的仿真功能,既可以使学生较好地掌握理论知识,提高实验教学的效率,而且为学生的以后的设计开发奠定基础。
电子技术专业课教师要正确认识电路仿真软件的作用,充分利用这种现代化教育手段来辅助实验教学,与学科教学相结合,而不是片面夸大这种辅助手段的作用、功效。用软件进行教学、实验,固然有很多优点,但不能完全替代实际操作,因为那样无助于提高学生的思考能力和实际动手能力。
4 结束语
作为中等职业学校电子技术专业的教师,必须提高自身现代化教育技术水平,学习一些教学辅助软件,努力根据讲授内容和学生的实际探索新的、易于被学生接受的教学方法,提高课堂教学效果,达到预期的教学目标,只有这样,才能使中职电子技术专业课堂教学的质量和效益不断跃上一个新的台阶。
作者简介:谭会生(1966-),男,湖南茶陵人,湖南工业大学电气与信息工程学院,副教授。(湖南株洲412008)
基金项目:本文系湖南工业大学教育教学改革教学之星专项(2011C03)、湖南省教育厅大学生研究型学习与创新性实验计划项目(2009-225)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)17-0035-02
一、开展本科生研究性教学的必要性和条件
研究性教学[1-4]是一种新的教育理念,是一种新的现代学习观,强调学习的自主性和开放性,在教师的研究性教学理念的引导下,在教学设计上将教学看成是一项系统工程,从研究思想、研究手段、研究策略等各方面进行教学过程的全新设计,激发学生的研究及探索科学问题的兴趣。通过让学生运用探索的方法对问题进行研究,最终获得知识。研究性教学理念要求教师通过自己的教学,培养学生做事和做人的能力和素质。
开展本科生研究性教学,综合文献[1-6]有关观点并结合多年实际开展研究性教学的实践,其必要性如下:大众化高等教育的差异化教育的需要;提高大学生综合应用能力的需要;提高大学生实践动手能力的需要;提高大学生专业创新能力的需要;提高大学生专业综合素养的需要;改变大学生被动学习学风的需要。随着我国经济社会的发展和高等教育的大力发展,我国高等教育已由精英化教育转向大众化教育,学生群体出现多样化的趋势,学生学习兴趣、学习能力、学习需求的差异性日显突出。为了提高大众化高等教育的质量,更好地满足市场经济条件下对人才的高要求,按人才培养方案组织大学基本教育的同时,对一些优秀和比较优秀的学生应根据社会发展的需求、学生的兴趣爱好、学生的职业规划等进行加深与扩展,实现优才优教。
开展本科生研究性教学,综合文献[3,7]有关观点并结合多年实际开展研究性教学的实践,其主要条件如下:提高教师研究性教学的能力;激发学生研究性学习的积极性;提供研究性教学资源与教学场地;选择合适的有效平台;构建有效的研究性教学评价与评估体系。其中选择合适的有效平台是研究性教学持续而有效开展的一个关键性因素。作为电类专业研究性教学的有效平台,应该能方便学生进行软件仿真和硬件设计与制作,并具有综合性强、创新性强、成本低廉、灵活性强等优点。
二、基于EDA技术的研究性教学的主要优势
EDA技术起源于20世纪70年代,在20世纪90年代才真正形成一门新技术。在我国EDA技术的研究和教育只有10年左右的历史。所谓EDA技术,就是指以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具,通过有关的开发软件,自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的各种转化,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作,最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。
利用EDA技术设计实现电子系统,它具有传统电子系统设计实现无法比拟的许多优点,综合起来它有以下几个方面的优点:[8]用软件的方式设计硬件,设计成本低,设计周期短,修改移植方便;系统具有重配置性,可现场编程,在线升级,设计调试非常方便,节约开发成本;并行执行,速度快,实时性好;集成度高,体积小,可靠性好,功耗低。
EDA技术作为研究性教学的平台具有以下优点:技术先进,社会急需,综合性强,创新性强,灵活性好,可重配置,成本低廉。
三、基于EDA技术的研究性教学的研究模型
为了描述基于EDA技术的研究性教学的研究背景、主要研究目标、主要研究内容以及主要研究期望,图1给出了基于EDA技术的研究性教学模型。现将主要内容具体阐述如下:
1.利用EDA技术开展研究性教学的研究目标
利用EDA技术开展研究性教学的研究目标,主要包括三个方面:基于EDA技术的系统设计与实现基础训练;基于EDA技术的系统设计与实现相关研究;基于EDA技术的系统设计与实现课题研究。
2.利用EDA技术开展研究性教学的研究内容
利用EDA技术开展研究性教学的研究内容,主要包括三个方面的内容:[8-11]
(1)基于EDA技术的系统设计与实现基础训练:包括大规模可编程逻辑器件FPGA/CPLD;硬件描述语言VHDL/Verilog HDL;EDA实验开发软件;EDA实验开发系统等系统设计与开发基础理论、基本方法、基本工具的学习与使用;流水线、并行处理、重定时、展开、折叠、脉动结构等各种VLSI结构设计优化技术的基本理论、分析比较和实际应用;强度消减、超前或驰豫超前等FPGA系统性能优化技术。
(2)基于EDA技术的系统设计与实现相关研究:主要是与课题设计与开发有关的数字信号处理、数字图像处理、工业智能控制、网络通信控制、数字家电控制等基础理论、实现算法和系统仿真等研究,重点是实现算法的设计、选择和仿真。
(3)基于FPGA实现的系统设计与课题实现研究:包括系统控制算法的选择;系统控制模型的确定;FPGA实现结构的设计;FPGA系统性能的优化;FPGA系统实现及测试等。
3.利用EDA技术开展研究性教学的主要形式
利用EDA技术开展研究性教学的主要形式,包括组建EDA技术学习兴趣小组、课题系统设计与实现研究小组和选拨教师科研项目助理等,通过专题训练、分散研究、定期讨论、按需答疑、总结汇报等形式开展研究活动。
四、基于EDA技术的研究性教学的主要成效
1.熟练掌握EDA技术的基础理论、基本方法、基本技巧、调试方法和调试技巧
通过研究性学习训练的学生,通过毕业设计论文的质量可以看出,熟练掌握ARM嵌入式系统基础理论、基本方法、基本技巧、调试方法和调试技巧,能够尽快适应从事嵌入式系统设计与开发工作。
2.熟练掌握基于EDA技术系统设计开发课题相关的基础理论、基本方法、基本技巧
通过研究性学习训练的学生,与课题相关的基础理论、基本方法、基本技巧,无论是以前学习过并且掌握的,还是以前学过但似是而非的,或是以前根本没接触过需重新学习的,熟练掌握与EDA系统设计开发课题相关的基础理论、基本方法、基本技巧。
3.全面提高学生的综合应用能力、实践动手能力、创新创业能力和就业核心竞争力
通过研究性学习训练的学生不但具有良好的参考文献查找能力、分析利用和文档处理能力,同时学生的综合应用能力、实践动手能力、创新创业能力大为提高,就业核心竞争力显著提高,80%的学生毕业时均能找到从事嵌入式系统设计与开发的工作,并且工资待遇也相当不错。
五、结论
实践结果表明,以课题为中心,以兴趣为纽带,以现代电子设计核心技术——EDA技术的学习与应用为目标,采用EDA技术学习兴趣小组、课题设计与实现研究小组、参加教师科研项目等形式,通过具体的专题训练、分散研究、定期讨论、按需答疑、总结汇报等活动开展基于EDA技术的电类专业本科研究性教学,对于提高大学生综合应用能力、实践动手能力、创新创业能力,提高大学生的专业核心能力,提高大学生就业的核心竞争力,培养从事EDA技术研究、设计与开发的高级人才,具有非常明显的成效。
参考文献:
[1]行龙.引入研究性教学理论,着力提高本科教学质量[J].中国高等教育,2007,(22):44-45.
[2]王金发.整合理念,构建开放式研究性的教学与学习新模式[J].中国高等教育,2007,(21):20-22.
[3]刘赞英,王岚,朱静然,等.国外大学研究性教学经验及其启示[J].河北科技大学学报(社会科学版),2007,7(1):68-75,50.
[4]张伟刚.大学研究性教学与科研方法[J].高等理科教育,2009,(2):
65-69.
[5]瞿振元.以培养拔尖创新人才为核心提高教育质量[J].中国高等教育,2008,(1):19-22.
[6]朱崇实.研究型大学创新型人才培养的思考与探索[J].中国高等教育,2007,(21):17-19.
[7]李昌新,刘亮,庄森.论大学研究性教学的价值取向及实施条件[J].高等农业教育,2011,3(3):19-21.
[8]谭会生,张昌凡.EDA技术及应用(第三版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.
[9][美]Keshab K.Parhi.VLSI数字信号处理系统设计与实现[M].陈弘毅,白国强,吴行军,等,译.北京:机械工业出版社,2004.