基于EDA技术的研究性教学探讨

摘要：阐述了基于EDA技术的电类专业本科生研究性教学的研究与实践经验总结。首先分析了开展研究性教学的必要性和主要条件，其次从社会需求、综合性、创新性、灵活性、重配置性、性价比等方面探讨了EDA技术作为研究性教学平台的主要优势；接着提出了基于EDA技术的研究性教学的模型，包括主要研究目标、主要研究内容、主要研究形式、主要研究期望等；最后总结了开展研究性教学的主要成效。实践结果表明，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、创新创业能力及提高大学生的专业核心能力、大学生就业的核心竞争力具有非常明显的成效。

关键词：研究性教学；EDA技术；研究性教学平台；研究性教学模式；研究性教学成效

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。

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