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摘要：当前高校工科《EDA技术》这门课使用的各种教材中普遍缺少对学生学习方法的自动引导功能，以致学生学习这门课时经常抓不好重点。分析了本科生的层次结构，提出了一种教材改革方案。在教材内容上遵循严谨、精简、典型实用。在教材结构上，提出了一种层次模型，分为初级篇、中级篇和高级篇，能够自动引导学生抓住重点，避免学习上的盲目性，节省时间，达到快速入门的目的，也提供进阶的内容，适合于不同层次的学生。
关键词：EDA技术；专业方向；层次模型
作者简介：程耀林（1964-），男，湖北浠水人，中南民族大学电信学院，工程师，讲师。（湖北 武汉 430074）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）26-0101-03
一、高校工科教材改革的必要性
随着科学技术的发展，特别是电子和计算机技术的快速发展，高校工科开设的课程越来越多，学生的负担越来越重，所以掌握学习方法和确定自己的主攻方向在本科阶段就显得非常重要，而不是要等到研究生阶段才讲学业方向。但事实上，面对几十门专业课，面对某一门课厚厚的教材，多数学生最常见的问题就是抓不好重点，例如，所有的课平均使用精力，同一门课所有的内容平均使用精力。对自己毕业后适合从事的职业方向也考虑很少，存在学习上的盲目性，没有目标。而现在使用的教材却普遍缺少这方面的引导或者重视不够，而且部分教材的内容和结构方面也存在诸多不足，如不严谨，不精炼，较多的内容不实用，深、浅、难、易和只需了解的内容放在一起，形成一种难易交错的结构，给学生自学带来困难。
工科教材应该面向学生、面向实用。教材的基本功能是让学生快速入门，并提供进阶的内容，同时引导学习方法，而不应该写成类似于学术专著的形式。一本好教材还应该具有因材施教的特点，适合于不同层次的学生进行自学，节省学生的时间和精力，让他们有更多的时间去参加实践和提高。
在高校的学习环境中，大学生必须主动学习，教师的作用主要是正确引导学生、提供条件和答疑解惑，所以，和学生关系最密切的不是教师而是教材，选一本好教材最为重要，教材直接影响到学生的学习时间、学习质量和学习效率。因此，对当前高校工科的教材改革显得非常必要和迫切。
二、本科生专业方向的选择和层次分析
同一个专业有多个方向，本科生应该根据自己的兴趣和机会逐步选择好自己的专业方向而不应该在所有的课程平均使用精力，对自己选择的方向要花更多的时间和精力去学习和实践，这样到毕业时有一技之长，容易就业，因为公司倾向于招聘有实践经验的学生，例如，参加过电子竞赛的学生就很容易就业。相反，什么都会，什么都不精的学生比较难就业。高等工科学校教育的主要目的应该是培养更多的专才而不是通才。因为个人能力的限制，只有极少数人才能成为通才，绝大部分人只可能成为专才。事实上，当前的高校一般都提供了通才和专才成长的环境和条件。这里的通才是指某个专业中的通才，因为一个专业中也分多个研究方向，通才就是在几个方向上都能精通，专才只能在某一个方向上精通。什么都会，什么都不精的不能称之为通才，也不是专才，是“四不象”。
根据以上的原则，对某一门课而言，教师不应该要求所有的学生都认真学，都学得很好，应该给学生一个选择的余地，因为每个学生都有自己的兴趣和特长，应该让他们自己选择专业方向。
我国的高等教育已经迈入大众教育阶段，而不是精英教育时代。为了描述问题的方便，这里把大学生大致分为3个层次：
学习型（A类）；普通型（B类）；非学习型（C类）。
学习型的学生（可称之为A类）：渴望成才，有远大的目标，对知识有兴趣，学习能力强，主要精力都用在学习上。教师要多给他们提供条件和实践机会，要注意引导，他们仍然需要确定一个自己的方向，抓住重点，避免什么都去钻研，分散精力。
普通型的学生（可称之为B类）：没有远大的学习目标，但仍然比较重视学习，对学习不离不弃，可以控制自己，对知识的兴趣一般，对比较难的问题缺少钻研精神。
非学习型的学生（可称之为C类）：控制自己的能力差，沉迷于玩或者其他活动，对学习没有兴趣，长期缺课，考试前磨剑三天，最大的目标是考试及格，但这个目标往往不能实现，他们对所学的课程连简单的问题都不会。
学生的层次结构是客观存在，很难改变这个事实，当然，不同级别的高校这三种学生的人数结构有很大差别。尽管对某一个学生而言，通过自身的努力和其他因素的作用可以改变自己的层次地位，但整体而言，这种结构层次是不能消灭的。教育的目的是要引导学生而不应该抛弃C型的学生，所以学生的层次结构决定了教材也应该具有层次结构，不同层次的学生要求不一样，让学生自己选择学习不同层次的内容，以达到如下的基本目标：节省A型和B型学生的时间，快速入门，为A型的学生提供进阶的内容，激发C型学生的学习兴趣，使他们在学习基础知识时不感到吃力，达到不荒废学习的目的。
三、对《EDA技术》教材改革方向的探索
“EDA技术”是高校中大多数跟电子相关专业开设的一门重要课程，是电子工程师必须掌握的一门技术。数字电路的设计有三种主流技术，即单片机技术（包括51单片机、ARM单片机等MCU），DSP技术，EDA技术（即FPGA/CPLD设计技术）。学生有必要选择其中一种技术作为自己的主攻方向而不应该平均使用精力，否则可能都学不精。选择哪一种要看自己的兴趣和机会。一个班上，有的学生把EDA技术作为自己的方向，有的学生只是把它作为普通课程，考试过关就行，那么教材应该怎么写？一本好教材应该能适合于各个层次的学生。但现在使用的各种版本的《EDA技术》教材，普遍缺少对学生学习方法的自动引导功能。例如，一章中内容繁多，基础内容、重点、难点、不作要求的内容和较深的内容往往都放在一起，多数章节都是这种结构，以致学生学习这门课时经常抓不好重点，不知道哪些内容要重点看，A类学生通常是全部看，浪费时间，学习效率低。学生累，教师也觉得累，不好讲，甚至可能导致初次带这门课的教师也抓不好教学重点。
本文提出了一种教材改革方案，在教材内容上遵循严谨、精简、典型实用的原则，在教材结构上，提出了一种层次模型，分为初级篇、中级篇和高级篇，能够自动引导学生抓住重点，可使不懂学习方法的学生和不爱听课的学生也能避免学习上的盲目性，节省时间和精力，使得学习变得轻松，从而对学习感兴趣，达到快速入门的目的。也提供进阶的内容，适合于各个层次的学生。这种教材结构既能使学生完成学分，又能有更多的时间去参加实践和提高（如参加电子竞赛、大学生创新项目、当教师的科研助手、考研等等）。
四、《EDA技术》教材的基本要求、层次模型及其功能
“少则得，多则惑”（老子《道德经》22章）反映了教学的一个普遍规律，相信很多教师都深有体会，即是说，在教与学的过程中，每一次的教学内容少而精，则学生就学有所得。相反，多而杂，难易交错，则学生就感到迷惑，结果简单的和难的都学不到，一无所得，导致教学失败。高校教材内容多，抓住重点最重要。在教学过程中，由于课时的限制，不可能所有内容都讲，只要是必须讲的，就要讲清楚，讲清楚思路和细节，这样学生才能听懂，对学习才有兴趣，才能掌握。没有时间讲的就让学生自学。
为了提高教学质量和效率，在教材内容上要求严谨、精简、典型实用，在结构上，把基础内容集中在一起，放在前面，比较难的内容集中在一起，放在后面，避免难易交错的结构。
1.教材内容的要求
严谨：作为教材必须严谨，尽量减少错误，包括知识性错误和印刷错误。但事实上，很多教材印刷错误特别多，导致学生自学时容易迷惑，走了很多弯路，浪费不少时间。
知识性错误依赖于教材作者的态度和水平。教材中的实例都要经过软件调试通过才行。
精简：指内容精简、实例精简、结构精简、语言精简，要用最简洁的语言讲清楚知识的本质，避免长篇大论而不知所云。做到少而精，便于学生抓住重点，节省时间。
典型实用：指教材中的内容，特别是实例要具有代表性、实用性，实例要能代表最常见的应用和技巧，避免拿出不常用的例子进行讲解。例子涉及的实际问题本身不要太难，以免学生分散精力，要把精力集中在新知识点的学习上。
2.教材结构的层次模型及其功能
传统的教材结构是深、浅、难、易一起讲，对学生自学带来困难，不好抓重点。为了解决这个问题，引导学生快速入门，可把教材内容分为3个层次，即初级篇、中级篇、高级篇。
初级篇：包含80%左右的教学基础内容，百分之百要求学生掌握，不讲难点，不讲其他内容（指不作要求和只作了解的内容）。通过初级篇的学习，引导学生基本入门。
中级篇：讲解常见的典型实例，包括常用的方法和技巧，以及既是教学重点又是教学难点的内容。通过中级篇的学习，使学生能解决一些常见但难度不大的实际问题。
高级篇：讲解常用的有一定难度的典型实例，包括高级技巧和方法，不常用的不必讲。此外，了解性的内容和比较深的问题都可以介绍，如本课程涉及的动态和前沿技术、一些有利于加深理解的原理、细节问题等，此外，学术性的问题也可以介绍一些。要求理论性、系统性和实践性的内容都有所涉及，但重点是实践性。高级篇为学生提供一个进阶的平台，便于A型的学生自学和提高。
上述教材结构有利于学生自学，不必考虑哪些章节要看，哪些章节不看，因为初级篇和中级篇全部都要看，只看初级篇也能及格，高级篇可以不看。这种结构可以达到自动引导学生学习和节省时间的目的。由于初级篇比较简单，C型的学生也能看懂，可以激发他们对学习的兴趣，不至于完全放弃学习。同时，这种教材结构也方便教学。初级篇和中级篇要重点讲，讲深讲透，高级篇不讲。考试内容可以这样安排，初级篇占75%－80%，中级篇占25%－20%，高级篇不作要求。
这种层次结构的教材在高校教材中很少见到，但在一些公司的培训教材中有时可以见到，其效果就是入门快，节省时间，但高级篇往往缺少理论性、系统性和学术性，并不适合作为高校教材。
3.和传统教材的差别
上述教材结构这里暂时称之为三层式结构（或者三段式结构），和传统教材的差别主要表现在结构与内容、教学效果和教材编写3个方面。
（1）内容和结构上的差别。
内容和结构密不可分，三层式结构是通过内容来体现结构的。对教材内容本身要求严谨、精简、典型实用，优秀的传统教材同样能做到这一点，差别是内容的安排，即结构上。传统的教材结构是根据知识体系本身的结构，按知识点的顺序来划分章节，大多数常见的结构是在一章之内或者一节之内，跟知识点相关的内容，深、浅、难、易，重点、非重点都讲，全部讲完，给学生自学带来困难，不好抓重点。而且，几乎所有章节都是面向所有类型的学生，没有考虑到学生的层次结构。这也可能不是作者本意，但教材没有明确区分。尽管教材有时也偶尔提及教学要求，老师讲课时也提到，但不会引起学生的重视，而且，大学课堂缺课是很常见的现象。
三层式结构把内容作了统一安排，对同一个知识点，在初级篇、中级篇、高级篇可能都会讲，但深度、难度和教学要求不一样。而且考虑了学生的层次结构，不同的章节面向不同的学生。初级篇面向C型学生，初、中级篇面向B型学生，高级篇面向A型学生。跟自己学业方向关系不大的课程，A型学生也只需要掌握初级篇即可。这些都体现了因材施教的教学规律。三层式结构不存在学生自学时判断何为重点非重点的问题，因为非重点根本不讲，可以只字不提，凡是讲的都是重点。在初级篇中是非重点的内容，在高级篇可能就是重点了。
（2）教学效果上的差别。
传统教材培养了一代又一代的人才，其教学效果不可否认，但培养的效率是不是很高就值得讨论了。我们都体会过自学的苦与乐，其中抓重点往往是自学时的困惑之一，在这方面走过不少弯路，浪费过不少时间。三层式结构教材根本不存在这个问题，没有抓重点的苦恼，可以集中精力于学习内容本身，学习效率和学习质量的提高是不言自明的。
（3）教材编写上的差别。
三层式结构的教材编写明显要比传统教材的编写难度大，因为要考虑因材施教的教学要求，同一个知识点可能在三个层次都要讲解，如何合理安排需要很丰富的教学经验和具有较高的专业水平。
五、《EDA技术》教材改革方案
现有的《EDA技术》教材版本众多，这里只选几个版本为例。其中使用很广的一种版本是潘松、黄继业主编的《EDA技术实用教程》，[1]内容丰富，是一部很受欢迎的教材，有配套实验箱。还有其他版本的教材。[2-3]这些版本的基础内容差不多，但都是传统结构，尽管有一些层次结构的轮廓，但不明朗，有不少内容要重新调整才能形成明确的层次结构。
根据这些教材的内容，按照本文提出的层次模型可以进行结构上的改革，希望能达到自动引导学生快速入门、提高教学质量和效率、节省时间的目的。具体方案如下，以供参考。
1.初级篇
（1）可编程逻辑器件基础。
本章主要讲述使用可编程逻辑器件CPLD/FPGA时需要掌握的基本知识，另外简单介绍EDA技术。部分内容只要求学生了解，简单介绍即可，不能讲深讲多。部分内容要求学生掌握，要详细讲。主要讲述如下内容：
1）简述：EDA技术的用途（设计PLD芯片），EDA的概念，可编程逻辑器件的历史和常用的2种类型。
2）简述：设计语言（VHDL/Verilog-HDL语言，原理图），设计工具（厂家集成开发工具、第三方工具）。
3）器件及厂商：介绍器件的使用知识（重点）。包括：①类型：CPLD/FPGA和配置芯片。②原理和内部结构：乘积项结构和查找表结构实现组合电路，触发器实现时序电路。只讲CPLD和FPGA内部结构由几个部分组成及其功能，不讲细节。③资源：逻辑单元数、引脚数、嵌入式资源等。④选型及使用：器件常用系列和型号（几种常用的5V和3.3V器件系列，器件封装等），下载方式（只介绍2种：JTAG和AS模式），下载线种类，下载插座。⑤厂商。
4）设计流程（讲述设计流程中每一步的功能，重点讲综合、仿真和下载）。
5）学习工具：开发板及下载线。
（2）第二章：VHDL语言基础。
1）VHDL基础语法：包括设计代码的基本结构，常用的概念如数据类型、数据对象、库、顺序语句、并行语句等。常用的语句，如PROCESS语句，IF语句，CASE语句，WHEN语句、赋值语句、例化语句等，讲深讲透，包括语句的功能和使用方法，要求完全掌握这些常用的语句。例如IF语句和CASE语句的差别，IF语句和PROCESS语句功能剖析、并行语句和顺序语句内涵，信号、变量的差别等。
2）简单组合电路和时序电路的设计：如选择器、D触发器、锁存器、加法器、计数器、移位寄存器的设计。
（3）第三章：QUARTUS II入门。
要求使用该软件完成一个基本的设计（使用VHDL语言或者原理图），掌握设计流程。
2.中级篇
（1）第四章：宏功能模块及IP核应用。
要求掌握LPM模块的使用。
（2）第五章：状态机的设计。
要求能设计简单的状态机。
（3）第六章：VHDL设计进阶。
要求掌握常见应用的设计方法，如设计分频器，复杂计数器、数码管动态显示、双向端口设计、串并转换、并串转换等。
3.高级篇
（1）第七章：综述。
可以比较详细地讲述EDA技术的概念、历史和发展趋势、技术前沿、器件内部结构、JTAG测试规范、ASIC设计的层次模型[4]和设计流程、自顶向下的设计方法、SOPC设计介绍等补充内容。
（2）第八章：VHDL系统设计。
讲述在大规模复杂设计中使用的一些语句和语法规则以及系统设计和系统仿真，第三方EDA软件的使用等。
（3）第九章：FPGA设计实践。
讲述常见的高级技巧和应用，如流水线操作、IP核应用、嵌入资源的使用、与单片机的接口等，可以面向电子竞赛多举实例。
六、结束语
本文针对《EDA技术》教材结构提出的层次模型，即三层式结构可以自动引导学生快速入门，节省时间，提高教学质量和效率。该模型也同样适合于其他工科教材的结构。这种层次结构的教材将会对高校工科教学产生积极影响。每个学生都应该根据自己的兴趣、能力和机会选择自己的学习方向而不应该平均使用精力。与自己方向相关的课程，中级篇和高级篇都要学习，与自己方向无关的课程，只需要学习初级篇和中级篇，甚至只学习初级篇即可。这种三层式结构的教材，目的明确，因材施教，既有利于培养专才，也有利于培养通才，而且非常适合于自学，具有高效率、高质量、目的性强、节省学生时间和教师时间等优点。作为一种教学改革的探索，可以去尝试和推广。
参考文献：
[1]潘松,黄继业.EDA技术实用教程(第三版)[M].北京:科学出版社,2006.
[2]梁勇,王留奎.EDA技术教程[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[3]赵明富,李立军,等.EDA技术基础[M].北京:北京大学出版社,2007.
[4]金西.VHDL与复杂数字系统设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
（责任编辑：刘辉）
关键词：EDA技术；专业方向；层次模型
作者简介：程耀林（1964-），男，湖北浠水人，中南民族大学电信学院，工程师，讲师。（湖北 武汉 430074）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）26-0101-03
一、高校工科教材改革的必要性
随着科学技术的发展，特别是电子和计算机技术的快速发展，高校工科开设的课程越来越多，学生的负担越来越重，所以掌握学习方法和确定自己的主攻方向在本科阶段就显得非常重要，而不是要等到研究生阶段才讲学业方向。但事实上，面对几十门专业课，面对某一门课厚厚的教材，多数学生最常见的问题就是抓不好重点，例如，所有的课平均使用精力，同一门课所有的内容平均使用精力。对自己毕业后适合从事的职业方向也考虑很少，存在学习上的盲目性，没有目标。而现在使用的教材却普遍缺少这方面的引导或者重视不够，而且部分教材的内容和结构方面也存在诸多不足，如不严谨，不精炼，较多的内容不实用，深、浅、难、易和只需了解的内容放在一起，形成一种难易交错的结构，给学生自学带来困难。
工科教材应该面向学生、面向实用。教材的基本功能是让学生快速入门，并提供进阶的内容，同时引导学习方法，而不应该写成类似于学术专著的形式。一本好教材还应该具有因材施教的特点，适合于不同层次的学生进行自学，节省学生的时间和精力，让他们有更多的时间去参加实践和提高。
在高校的学习环境中，大学生必须主动学习，教师的作用主要是正确引导学生、提供条件和答疑解惑，所以，和学生关系最密切的不是教师而是教材，选一本好教材最为重要，教材直接影响到学生的学习时间、学习质量和学习效率。因此，对当前高校工科的教材改革显得非常必要和迫切。
二、本科生专业方向的选择和层次分析
同一个专业有多个方向，本科生应该根据自己的兴趣和机会逐步选择好自己的专业方向而不应该在所有的课程平均使用精力，对自己选择的方向要花更多的时间和精力去学习和实践，这样到毕业时有一技之长，容易就业，因为公司倾向于招聘有实践经验的学生，例如，参加过电子竞赛的学生就很容易就业。相反，什么都会，什么都不精的学生比较难就业。高等工科学校教育的主要目的应该是培养更多的专才而不是通才。因为个人能力的限制，只有极少数人才能成为通才，绝大部分人只可能成为专才。事实上，当前的高校一般都提供了通才和专才成长的环境和条件。这里的通才是指某个专业中的通才，因为一个专业中也分多个研究方向，通才就是在几个方向上都能精通，专才只能在某一个方向上精通。什么都会，什么都不精的不能称之为通才，也不是专才，是“四不象”。
根据以上的原则，对某一门课而言，教师不应该要求所有的学生都认真学，都学得很好，应该给学生一个选择的余地，因为每个学生都有自己的兴趣和特长，应该让他们自己选择专业方向。
我国的高等教育已经迈入大众教育阶段，而不是精英教育时代。为了描述问题的方便，这里把大学生大致分为3个层次：
学习型（A类）；普通型（B类）；非学习型（C类）。
学习型的学生（可称之为A类）：渴望成才，有远大的目标，对知识有兴趣，学习能力强，主要精力都用在学习上。教师要多给他们提供条件和实践机会，要注意引导，他们仍然需要确定一个自己的方向，抓住重点，避免什么都去钻研，分散精力。
普通型的学生（可称之为B类）：没有远大的学习目标，但仍然比较重视学习，对学习不离不弃，可以控制自己，对知识的兴趣一般，对比较难的问题缺少钻研精神。
非学习型的学生（可称之为C类）：控制自己的能力差，沉迷于玩或者其他活动，对学习没有兴趣，长期缺课，考试前磨剑三天，最大的目标是考试及格，但这个目标往往不能实现，他们对所学的课程连简单的问题都不会。
学生的层次结构是客观存在，很难改变这个事实，当然，不同级别的高校这三种学生的人数结构有很大差别。尽管对某一个学生而言，通过自身的努力和其他因素的作用可以改变自己的层次地位，但整体而言，这种结构层次是不能消灭的。教育的目的是要引导学生而不应该抛弃C型的学生，所以学生的层次结构决定了教材也应该具有层次结构，不同层次的学生要求不一样，让学生自己选择学习不同层次的内容，以达到如下的基本目标：节省A型和B型学生的时间，快速入门，为A型的学生提供进阶的内容，激发C型学生的学习兴趣，使他们在学习基础知识时不感到吃力，达到不荒废学习的目的。
三、对《EDA技术》教材改革方向的探索
“EDA技术”是高校中大多数跟电子相关专业开设的一门重要课程，是电子工程师必须掌握的一门技术。数字电路的设计有三种主流技术，即单片机技术（包括51单片机、ARM单片机等MCU），DSP技术，EDA技术（即FPGA/CPLD设计技术）。学生有必要选择其中一种技术作为自己的主攻方向而不应该平均使用精力，否则可能都学不精。选择哪一种要看自己的兴趣和机会。一个班上，有的学生把EDA技术作为自己的方向，有的学生只是把它作为普通课程，考试过关就行，那么教材应该怎么写？一本好教材应该能适合于各个层次的学生。但现在使用的各种版本的《EDA技术》教材，普遍缺少对学生学习方法的自动引导功能。例如，一章中内容繁多，基础内容、重点、难点、不作要求的内容和较深的内容往往都放在一起，多数章节都是这种结构，以致学生学习这门课时经常抓不好重点，不知道哪些内容要重点看，A类学生通常是全部看，浪费时间，学习效率低。学生累，教师也觉得累，不好讲，甚至可能导致初次带这门课的教师也抓不好教学重点。
本文提出了一种教材改革方案，在教材内容上遵循严谨、精简、典型实用的原则，在教材结构上，提出了一种层次模型，分为初级篇、中级篇和高级篇，能够自动引导学生抓住重点，可使不懂学习方法的学生和不爱听课的学生也能避免学习上的盲目性，节省时间和精力，使得学习变得轻松，从而对学习感兴趣，达到快速入门的目的。也提供进阶的内容，适合于各个层次的学生。这种教材结构既能使学生完成学分，又能有更多的时间去参加实践和提高（如参加电子竞赛、大学生创新项目、当教师的科研助手、考研等等）。
四、《EDA技术》教材的基本要求、层次模型及其功能
“少则得，多则惑”（老子《道德经》22章）反映了教学的一个普遍规律，相信很多教师都深有体会，即是说，在教与学的过程中，每一次的教学内容少而精，则学生就学有所得。相反，多而杂，难易交错，则学生就感到迷惑，结果简单的和难的都学不到，一无所得，导致教学失败。高校教材内容多，抓住重点最重要。在教学过程中，由于课时的限制，不可能所有内容都讲，只要是必须讲的，就要讲清楚，讲清楚思路和细节，这样学生才能听懂，对学习才有兴趣，才能掌握。没有时间讲的就让学生自学。
为了提高教学质量和效率，在教材内容上要求严谨、精简、典型实用，在结构上，把基础内容集中在一起，放在前面，比较难的内容集中在一起，放在后面，避免难易交错的结构。
1.教材内容的要求
严谨：作为教材必须严谨，尽量减少错误，包括知识性错误和印刷错误。但事实上，很多教材印刷错误特别多，导致学生自学时容易迷惑，走了很多弯路，浪费不少时间。
知识性错误依赖于教材作者的态度和水平。教材中的实例都要经过软件调试通过才行。
精简：指内容精简、实例精简、结构精简、语言精简，要用最简洁的语言讲清楚知识的本质，避免长篇大论而不知所云。做到少而精，便于学生抓住重点，节省时间。
典型实用：指教材中的内容，特别是实例要具有代表性、实用性，实例要能代表最常见的应用和技巧，避免拿出不常用的例子进行讲解。例子涉及的实际问题本身不要太难，以免学生分散精力，要把精力集中在新知识点的学习上。
2.教材结构的层次模型及其功能
传统的教材结构是深、浅、难、易一起讲，对学生自学带来困难，不好抓重点。为了解决这个问题，引导学生快速入门，可把教材内容分为3个层次，即初级篇、中级篇、高级篇。
初级篇：包含80%左右的教学基础内容，百分之百要求学生掌握，不讲难点，不讲其他内容（指不作要求和只作了解的内容）。通过初级篇的学习，引导学生基本入门。
中级篇：讲解常见的典型实例，包括常用的方法和技巧，以及既是教学重点又是教学难点的内容。通过中级篇的学习，使学生能解决一些常见但难度不大的实际问题。
高级篇：讲解常用的有一定难度的典型实例，包括高级技巧和方法，不常用的不必讲。此外，了解性的内容和比较深的问题都可以介绍，如本课程涉及的动态和前沿技术、一些有利于加深理解的原理、细节问题等，此外，学术性的问题也可以介绍一些。要求理论性、系统性和实践性的内容都有所涉及，但重点是实践性。高级篇为学生提供一个进阶的平台，便于A型的学生自学和提高。
上述教材结构有利于学生自学，不必考虑哪些章节要看，哪些章节不看，因为初级篇和中级篇全部都要看，只看初级篇也能及格，高级篇可以不看。这种结构可以达到自动引导学生学习和节省时间的目的。由于初级篇比较简单，C型的学生也能看懂，可以激发他们对学习的兴趣，不至于完全放弃学习。同时，这种教材结构也方便教学。初级篇和中级篇要重点讲，讲深讲透，高级篇不讲。考试内容可以这样安排，初级篇占75%－80%，中级篇占25%－20%，高级篇不作要求。
这种层次结构的教材在高校教材中很少见到，但在一些公司的培训教材中有时可以见到，其效果就是入门快，节省时间，但高级篇往往缺少理论性、系统性和学术性，并不适合作为高校教材。
3.和传统教材的差别
上述教材结构这里暂时称之为三层式结构（或者三段式结构），和传统教材的差别主要表现在结构与内容、教学效果和教材编写3个方面。
（1）内容和结构上的差别。
内容和结构密不可分，三层式结构是通过内容来体现结构的。对教材内容本身要求严谨、精简、典型实用，优秀的传统教材同样能做到这一点，差别是内容的安排，即结构上。传统的教材结构是根据知识体系本身的结构，按知识点的顺序来划分章节，大多数常见的结构是在一章之内或者一节之内，跟知识点相关的内容，深、浅、难、易，重点、非重点都讲，全部讲完，给学生自学带来困难，不好抓重点。而且，几乎所有章节都是面向所有类型的学生，没有考虑到学生的层次结构。这也可能不是作者本意，但教材没有明确区分。尽管教材有时也偶尔提及教学要求，老师讲课时也提到，但不会引起学生的重视，而且，大学课堂缺课是很常见的现象。
三层式结构把内容作了统一安排，对同一个知识点，在初级篇、中级篇、高级篇可能都会讲，但深度、难度和教学要求不一样。而且考虑了学生的层次结构，不同的章节面向不同的学生。初级篇面向C型学生，初、中级篇面向B型学生，高级篇面向A型学生。跟自己学业方向关系不大的课程，A型学生也只需要掌握初级篇即可。这些都体现了因材施教的教学规律。三层式结构不存在学生自学时判断何为重点非重点的问题，因为非重点根本不讲，可以只字不提，凡是讲的都是重点。在初级篇中是非重点的内容，在高级篇可能就是重点了。
（2）教学效果上的差别。
传统教材培养了一代又一代的人才，其教学效果不可否认，但培养的效率是不是很高就值得讨论了。我们都体会过自学的苦与乐，其中抓重点往往是自学时的困惑之一，在这方面走过不少弯路，浪费过不少时间。三层式结构教材根本不存在这个问题，没有抓重点的苦恼，可以集中精力于学习内容本身，学习效率和学习质量的提高是不言自明的。
（3）教材编写上的差别。
三层式结构的教材编写明显要比传统教材的编写难度大，因为要考虑因材施教的教学要求，同一个知识点可能在三个层次都要讲解，如何合理安排需要很丰富的教学经验和具有较高的专业水平。
五、《EDA技术》教材改革方案
现有的《EDA技术》教材版本众多，这里只选几个版本为例。其中使用很广的一种版本是潘松、黄继业主编的《EDA技术实用教程》，[1]内容丰富，是一部很受欢迎的教材，有配套实验箱。还有其他版本的教材。[2-3]这些版本的基础内容差不多，但都是传统结构，尽管有一些层次结构的轮廓，但不明朗，有不少内容要重新调整才能形成明确的层次结构。
根据这些教材的内容，按照本文提出的层次模型可以进行结构上的改革，希望能达到自动引导学生快速入门、提高教学质量和效率、节省时间的目的。具体方案如下，以供参考。
1.初级篇
（1）可编程逻辑器件基础。
本章主要讲述使用可编程逻辑器件CPLD/FPGA时需要掌握的基本知识，另外简单介绍EDA技术。部分内容只要求学生了解，简单介绍即可，不能讲深讲多。部分内容要求学生掌握，要详细讲。主要讲述如下内容：
1）简述：EDA技术的用途（设计PLD芯片），EDA的概念，可编程逻辑器件的历史和常用的2种类型。
2）简述：设计语言（VHDL/Verilog-HDL语言，原理图），设计工具（厂家集成开发工具、第三方工具）。
3）器件及厂商：介绍器件的使用知识（重点）。包括：①类型：CPLD/FPGA和配置芯片。②原理和内部结构：乘积项结构和查找表结构实现组合电路，触发器实现时序电路。只讲CPLD和FPGA内部结构由几个部分组成及其功能，不讲细节。③资源：逻辑单元数、引脚数、嵌入式资源等。④选型及使用：器件常用系列和型号（几种常用的5V和3.3V器件系列，器件封装等），下载方式（只介绍2种：JTAG和AS模式），下载线种类，下载插座。⑤厂商。
4）设计流程（讲述设计流程中每一步的功能，重点讲综合、仿真和下载）。
5）学习工具：开发板及下载线。
（2）第二章：VHDL语言基础。
1）VHDL基础语法：包括设计代码的基本结构，常用的概念如数据类型、数据对象、库、顺序语句、并行语句等。常用的语句，如PROCESS语句，IF语句，CASE语句，WHEN语句、赋值语句、例化语句等，讲深讲透，包括语句的功能和使用方法，要求完全掌握这些常用的语句。例如IF语句和CASE语句的差别，IF语句和PROCESS语句功能剖析、并行语句和顺序语句内涵，信号、变量的差别等。
2）简单组合电路和时序电路的设计：如选择器、D触发器、锁存器、加法器、计数器、移位寄存器的设计。
（3）第三章：QUARTUS II入门。
要求使用该软件完成一个基本的设计（使用VHDL语言或者原理图），掌握设计流程。
2.中级篇
（1）第四章：宏功能模块及IP核应用。
要求掌握LPM模块的使用。
（2）第五章：状态机的设计。
要求能设计简单的状态机。
（3）第六章：VHDL设计进阶。
要求掌握常见应用的设计方法，如设计分频器，复杂计数器、数码管动态显示、双向端口设计、串并转换、并串转换等。
3.高级篇
（1）第七章：综述。
可以比较详细地讲述EDA技术的概念、历史和发展趋势、技术前沿、器件内部结构、JTAG测试规范、ASIC设计的层次模型[4]和设计流程、自顶向下的设计方法、SOPC设计介绍等补充内容。
（2）第八章：VHDL系统设计。
讲述在大规模复杂设计中使用的一些语句和语法规则以及系统设计和系统仿真，第三方EDA软件的使用等。
（3）第九章：FPGA设计实践。
讲述常见的高级技巧和应用，如流水线操作、IP核应用、嵌入资源的使用、与单片机的接口等，可以面向电子竞赛多举实例。
六、结束语
本文针对《EDA技术》教材结构提出的层次模型，即三层式结构可以自动引导学生快速入门，节省时间，提高教学质量和效率。该模型也同样适合于其他工科教材的结构。这种层次结构的教材将会对高校工科教学产生积极影响。每个学生都应该根据自己的兴趣、能力和机会选择自己的学习方向而不应该平均使用精力。与自己方向相关的课程，中级篇和高级篇都要学习，与自己方向无关的课程，只需要学习初级篇和中级篇，甚至只学习初级篇即可。这种三层式结构的教材，目的明确，因材施教，既有利于培养专才，也有利于培养通才，而且非常适合于自学，具有高效率、高质量、目的性强、节省学生时间和教师时间等优点。作为一种教学改革的探索，可以去尝试和推广。
参考文献：
[1]潘松,黄继业.EDA技术实用教程(第三版)[M].北京:科学出版社,2006.
[2]梁勇,王留奎.EDA技术教程[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[3]赵明富,李立军,等.EDA技术基础[M].北京:北京大学出版社,2007.
[4]金西.VHDL与复杂数字系统设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
（责任编辑：刘辉）