将Quartus II引入到数字电子技术课程的教学中

西安建筑科技大学华清学院 张 鹏

将Quartus II引入到数字电子技术课程的教学中

西安建筑科技大学华清学院 张 鹏

为了提高数字电子技术的教学质量，提高学生的专业素质，本文提出了把Quartus II引入到数字电子技术课程教学中的思想。文章从为什么要把Quartus II引入到数字电子技术教学的角度、讨论了把Quartus II引入到课程中的意义。同时谈到了如何引入和目前引入存在的困难。

教学质量；自主创新能力；Quartus II；数字电子技术

数字电子技术是电子、信息等诸多专业的基础课，它不仅具有较高的理论性和系统性，同时还有较高的实践性。在近几年的教学过程中，发现学生普遍存在上课提不起学习兴趣、考试或是实践时又存在较为严重的眼高手低的现象。为了提高教学质量、更好的激发学生的学习兴趣，同时也为了培养学生的自主创新能力。我认为可以把Quartus II引入到数字电子技术的教学当中来。

一、为什么要把Quartus II引入到数字电子技术的教学当中来？

（一）传统的教材和授课内容已不能满足当前数字电子技术的教学

数字电子技术是一门实用性很强的课程，它被广泛应用在计算机、电子、通信、航天等科学领域。传统教材和授课内容更注重的是学生基本理论和基本知识的掌握。随着集成电路的快速发展，以往传统的教材和授课内容已经跟不上现代自动化数字技术的发展。如果把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，则能够把两者有机的结合在一起，同时也有效的促进理论和实践的结合。数字电子技术同时也是一门实践性很强的课程，但受实验室条件等各种因素的影响，目前数字电子技术的教学还是以理论授课为主，辅以部分的实验环节。其实这种教学模式对于学生动手能力的培养，以及综合能力的提升都是有一定的局限性。如果把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，我们就可以在Quartus II开发平台上轻松实现所需的电路，并对所需实现的电路进行仿真验证、烧写。这样教学过程中的实践环节就不会再受限于实验室条件等外界因素。

（二）有利于激发学生的学习兴趣和积极性

在近几年的教学过程中发现，大学的课堂上能真正做到认真听讲的学生是越来越少，更多的学生沉迷于睡觉、打游戏、上网。每次问及他们为什么这样蹉跎青春时，他们普遍的回答是对课程没有兴趣。而在实验环节时，又会发现有些在课堂上不怎么听课的学生做起实验来，倒是兴趣十足。所以这个现象也引发了我的思考。我认为在实验的过程中，学生所接触的都是实实在在的器件，不再是脑子里那么一个抽象的符号；同时实验的过程是一个动脑、动手的过程，不同于课堂上单纯的接受过程。在实验中会出现各种问题，出现的问题就需要自己想办法去处理；同时当实验结果与预期相同时，学生就会收获成就感，从而提高了自己的学习兴趣和积极性。如果把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，则可以通过Quartus II开发平台把烧写文件下载到开发板，通过开发板观察实验结果和实验现象。实验结果和现象的直观性会加深学生的印象，增强其学习兴趣和学习积极性。

（三）有利于培养学生的自主创新能力[1]

当前有不少针对大学生的电子设计竞赛，学生要想在竞赛中获得名次，仅有扎实的基本理论知识还不够，还需要善于独立思考、具有较强的动手能力和综合应用能力。在看待同一个问题时，如果能站的更高一点，弯路或许就能少走一些，解决方案或许就能更多一点、更成熟一点。如果把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，这种采用硬件描述语言来实现数字电路的方式，能够给学生提供新的解决方案，这无疑将会在无形中增加学生自主创新的信心。同时如果Quartus II引入到数字电子技术的教学中，学生可以利用课余的时间，针对往年的竞赛专题进行设计，一方面可以加强学习效果，另一方面还可以增强学生自主创新的能力，提升自身在今后竞赛中的实力。

二、如何把Quartus II引入到数字电子技术的教学中？

目前多数高校都在进行课程改革，改革后C语言的教学基本都提前至大一下学期或是大二上学期。而Quartus II中所使用的Verilog硬件描述语言，在语法结构上和C语言相似。所以学生在前期有C语言的语言基础，到后面学习Verilog硬件描述语言，也不会有太大的学习障碍。在具体的学习时，我们可以把Quartus II中所需要的理论知识分散到数字电子技术理论教学的各章，两者糅合在一起的方式[2]。每章前部分可以讲授数字电子技术的基本理论和基本知识，后部分讲授Quartus II中所需的理论知识，这样就可以边学习数电的基本理论和基本知识，边利用Quartus II软件平台实践。比如在讲授组合逻辑电路这一章，在前面已经讲授了组合逻辑电路的理论知识，后面就可以在Quartus II软件平台上利用Verilog硬件描述语言来实现组合逻辑电路。这样理论和实践联系在一起，不论是对学生理论知识的学习还是动手能力的培养都会起到互补互助的作用。

三、目前把Quartus II引入到数字电子技术的教学中存在的困难？

数字电子技术各专业的学时一般都在48-56学时范围内(包含实践环节)，而Quartus II各专业所需的学时一般都在30-54学时范围内(包含实践环节)，所以就存在如何合理设置课时的问题。我认为可以按照各专业所需灵活配置课时，但是还是要以数字电子技术为重点。另外如果把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，这无疑也对任课教师提出了挑战，任课教师需要把控好课程的进度以及课程两部分内容的配置。

四、结束语

为了提高数字电子技术的教学质量，提高学生的专业素质，各院校教师都做了很多的探索和研究。把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，这只是一个初步的想法，尚未投入到实际中进行检验。但通过前面的分析，可以看出这一想法符合提高教学效果和质量的初衷，能够提高学生的专业素质，所以下一步，将会把Quartus II引入到数字电子技术的教学中，通过教学实践去评估这一想法的有效性。

[1]潘松.EDA技术与Verilog HDL[M].清华大学出版社,2013.

[2]康华光.电子技术基础数字部分[M].高等教育出版社,2014.

张鹏（1982－），女，陕西扶风人，硕士研究生，助教，现供职于西安建筑科技大学华清学院，研究方向：软件无线电。

本文系西安建筑科技大学华清学院教育与教学改革项目《《电子技术》课程教学内容与方法的研究探讨》，项目编号：JG1505。