基于自主研发实验平台的高职FPGA课程教学改革_高职教学改革

基于自主研发实验平台的高职FPGA课程教学改革

1 以项目为导向、任务驱动为主线，分散理论学习难点， 提高学习主观能动性 以项目为导向、任务驱动为主线，通过与本专业领域的 企业专家和近几年的毕业生共同探讨，汲取各方面意见、建 议，结合本课程教学要达到的理论高度、实践能力及素质目 标，以学生所掌握的数字电路知识点为基础，选择基于FPGA 器件的门电路设计、选择器设计、计数器设计及抢答器设计 等由浅入深的多个项目。以项目任务为主线，分散理论学习 难点，采取“先实践—分析总结—技术提高—理论引入—再 实践”的教学方法，将基于FPGA器件的数字电路设计与制作 贯穿整个教学过程，使该课程的理论教学充满活力，激发学 生的学习兴趣，提高学习主观能动性。

2 加强实践训练，培养学生的设计创新能力和工程素质 理论教学和实践教学是高校教育的重要组成部分，而实 践教学对高职学生实践技能和创新能力的培养起到至关重要的作用，是体现高职教育办学特色的一个重要方面。在日 常教学过程中，高职院校应该根据学生的就业需要，不照搬 全国统编教材，而是按照“够用、实用”的原则，压缩、删 减理论课内容，大量增加实践课内容，从而保障学生能学到 真技能、真本领，成为既懂理论知识更擅实践操作的有用人 才。为了给本课程实践教学提供充足的教学资源，教学团队 自主研发适合高职教学的FPGA硬件实验平台25套，该课程的 教学全部在实训室完成。

理论教学穿插在实践教学环节中 FPGA是一门新兴的电 子设计实现手段，是用软件编程来实现硬件电路，实践性很 强，只有多实际操作，才能真正掌握它。理论教学安排贯穿 于实践教学的始终，实践中要求深入了解学习内容，培养学 生运用以前学过的知识进行独立操作的能力。开始时以学生 所掌握的数字电路的知识点为基础，让学生根据教师给定的 项目任务用简单的集成门电路芯片完成电路搭接、功能验证， 然后让学生分析此电路，深入了解此电路所涉及的内容，提 出自己关于此电路的想法，引导学生对这门课程产生学习兴 趣。

根据学生对相关电路的想法，引导学生用新兴的电子设 计实现手段来实现电路功能，引入电子设计实现的新型器件 FPGA。在学生了解了新型器件的特点及应用后引入理论，为 了让理论教学充满活力，教师先进行基于FPGA实验开发平台 的简单的数字电路设计实现的“演示验证”，让学生产生好奇心，然后让学生模仿教师给定的项目进行设计、编程、下 载、功能验证。如设计、编程、实现四选一选择器的项目， 学生要根据给定的实现功能的多种参考程序和实验开发平 台进行编程、引脚分配和功能验证，根据验证结果，分析研 究实验过程和内容。教师引入编程语言与此项目相关的内容， 提高学生分析问题和接受相关理论知识的能力。

后期的学习采用探究的教学方法，根据前期掌握的基本 理论、基本技能，改变思维模式，将每个项目涵盖的知识点 专门列出，让学生有目的地认知发散思维。循序渐进，从模 仿教师的设计，到自行设计、编程、硬件引脚分配、功能验 证，充分发挥学生的主观能动性和探索能力。如完成数字钟 的电路设计，学生要整合所学过的知识，利用实验开发平台 提供的FPGA最小系统电路、按键电路接口、数码管电路口、 蜂鸣器电路接口设计硬件电路连接，编制实现功能的源程序， 分配硬件引脚，验证所设计电路的功能，提高他们的设计创 新能力。

工程素质培养贯穿在综合项目实现过程中 为了使学生 独立分析、设计、解决项目实现中遇到的实际问题，具有团 队协作精神，提高工程素质，需要对其进行实际应用项目的 综合训练。要求学生对学过的知识进行合理优化组合，组团 队完成小型实际课题的方案论证、系统设计、软硬件开发、 仿真、调试、设计报告、答辩等。在综合项目实践训练中， 学生为主，教师为辅，鼓励学生自学项目所涉及的相关知识，提高自学能力。面对项目实现过程中出现的各种问题，教师 只负责引导学生分析问题，解决问题靠学生，既可以提高学 生分析问题的能力，又可以提高解决实际问题的能力。学生 通过实际应用项目的实现，对所学知识进行综合运用，按照 项目要求制作出实物，初步掌握用FPGA器件实现电子线路设 计过程，培养工程素质。

3 以赛促学，以赛促教，开拓师生视野，激发学生兴趣 为了检验和巩固实践教学的成果，学校按照“以赛促学、 以赛促教、以赛促改”的教学理念，将日常教学和技能竞赛 有机地结合在一起，开拓师生视野，激发学生兴趣，在坚持 开展“理论与实践并重”的日常教学过程中，经常性、大规 模地开展系内及全院性技能竞赛，奖励技能尖兵，树立技能 榜样，引领技能教学方向。同时积极组织代表队参加全省、 全国的技能竞赛，在不同层次的技能竞赛中，不断磨练学生 的意志、激发学生的信心、提升学生的技能水平。

教师通过对赛项的了解、跟踪，可拓宽自身视野；
通过 对学生的赛前实践培训，可提高自身的业务水平；
并可将比 赛中涉及的新知识、新器件及时反馈在课堂教学内容中，增 强教学效果。在2012年，教学团队自主研发适合高职教学的 FPGA实验开发硬件平台，学生经过赛前使用该实验平台进行 实践培训，在2013年参加的陕西省职业院校技能大赛“FPGA 项目”中获省一等奖。通过参加竞赛，开拓了学生的视野， 激发了学生的学习兴趣。3年的实践证明，FPGA课程教学方法的改革，既发挥了 教师的主导地位，又体现了学生的主体作用，取得很好的效 果。教学团队将在以后的教学过程中进一步探索和积累经验， 以调动学生的学习主观能动性、提高学生的设计创新能力为 目标，为提高高职院校的教学质量做出贡献。

参考文献 [1]谢兰清.数字电路设计与制作课程项目化教学探究 法[J].中国职业技术教育，2010（17）：95-96. [2]赖建辉，邱永渠.关于高职教学改革的思考[J].中国 职业技术教育，2003（10）：10-11. [3]孙雷.单片机教学及考核方式的探讨[J].中国职业 技术教育，2008（13）：57-59. [4]余娟，赵巧妮.电子电路的分析与应用课程教学改革 的探索与实践[J].中国职业技术教育，2012（29）：55-57. [5]陈立香.《数字电子技术》课程教法新探[J].中国职 业技术教育，2004（36）：34-35.中国教育技术装备