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《應(yīng)用型本科fpga課程教學(xué)模式探索》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、應(yīng)用型本科FPGA課程教學(xué)模式探索 摘要：近幾年來(lái)，F(xiàn)PGA技術(shù)飛速的發(fā)展，眾多高校爭(zhēng)相開(kāi)設(shè)FPGA課程，本文通過(guò)分析教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了結(jié)合工程應(yīng)用的課堂引導(dǎo)教學(xué)，以學(xué)生團(tuán)隊(duì)為主體的項(xiàng)目實(shí)踐性教學(xué)，建立輔助教學(xué)手段等有效方法，改變了傳統(tǒng)的按部就班、單一的課堂教學(xué)模式，提高了教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；FPGA；教學(xué)模式中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)一、前言8FPGA技術(shù)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，并成為越來(lái)越多領(lǐng)先技術(shù)的系統(tǒng)解決方案。從2000年起FPGA技術(shù)
2、開(kāi)始引入國(guó)內(nèi)電子工程專業(yè)的研究生教學(xué)中，并在2005年后開(kāi)始在本科生教學(xué)中大面積鋪開(kāi)[1]。當(dāng)時(shí)由于FPGA剛剛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，無(wú)論對(duì)于教師、企業(yè)研發(fā)人員，還是本科生、研究生來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA的教學(xué)幾乎都是同時(shí)展開(kāi)的，一切從零開(kāi)始，摸索著前進(jìn)。但7年后的今天，F(xiàn)PGA技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，從當(dāng)初的僅僅在研究生階段才開(kāi)設(shè)的FPGA課程，到現(xiàn)在各大高校本科階段都爭(zhēng)相開(kāi)設(shè)，F(xiàn)PGA技術(shù)的普及程度越來(lái)越高。但FPGA作為一種實(shí)用技術(shù)面臨的最大問(wèn)題是產(chǎn)品性能更新?lián)Q代的速度快，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思想到教學(xué)資源都面臨不斷
3、更新的問(wèn)題。在這里不僅有一個(gè)教師如何適應(yīng)電子技術(shù)的發(fā)展，自身不斷學(xué)習(xí)提高的問(wèn)題，而且還有一個(gè)如何將新知識(shí)有效傳輸，讓學(xué)生學(xué)到真本事，使學(xué)生在畢業(yè)后能夠更快地適應(yīng)工作的問(wèn)題。建設(shè)應(yīng)用型本科為主的獨(dú)立學(xué)院，面臨的問(wèn)題很多，但突出實(shí)踐教學(xué)，跟上技術(shù)的進(jìn)步始終是我們應(yīng)把握的方向。筆者在這7年中作為學(xué)生和教師的雙重身份，見(jiàn)證著FPGA在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，深深體會(huì)著FPGA教學(xué)的逐步變化，從不同的角度剖析現(xiàn)有FPGA教學(xué)中還存在的諸多問(wèn)題。現(xiàn)在把教學(xué)過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題及解決方法與大家探討，希望可以更好地促進(jìn)FP
4、GA教學(xué)的發(fā)展。二、FPGA教學(xué)的現(xiàn)狀及問(wèn)題8長(zhǎng)期以來(lái)，由于獨(dú)立學(xué)院實(shí)驗(yàn)室條件有限，F(xiàn)PGA技術(shù)的課程教學(xué)僅僅局限在理論教學(xué)中，導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)了教師難教，學(xué)生難學(xué)的情況，嚴(yán)重影響了教學(xué)的效果，最終導(dǎo)致整個(gè)課程學(xué)習(xí)下來(lái)學(xué)生依舊無(wú)法獨(dú)立開(kāi)發(fā)FPGA項(xiàng)目，僅僅是紙上談兵。傳統(tǒng)的FPGA教學(xué)一般都是先介紹可編程門(mén)陣列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后介紹EDA軟件工具的使用，接著花大量的時(shí)間講解硬件描述性語(yǔ)言[2]。這種傳統(tǒng)的按部就班式的教學(xué)模式，雖然對(duì)夯實(shí)理論基礎(chǔ)很有幫助，但是畢竟教學(xué)課時(shí)是有限的，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)現(xiàn)在所
5、學(xué)到的東西讓他們沒(méi)有方向感，甚至不知道這個(gè)FPGA到底怎么用、用在哪。如果一味進(jìn)行課堂教學(xué)，缺少實(shí)際的動(dòng)手操作或者工程實(shí)踐，就會(huì)造成學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃，現(xiàn)在很多學(xué)生都對(duì)這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式感到枯燥。目前FPGA課程中硬件描述語(yǔ)言教學(xué)通常選擇VHDL語(yǔ)言，國(guó)內(nèi)外教材也大多使用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)。VHDL由美國(guó)軍方組織開(kāi)發(fā)，正由于軍方的優(yōu)勢(shì)，使其在1987年就成為了IEEE標(biāo)準(zhǔn)[3]。VHDL語(yǔ)法規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，由于其歷史較長(zhǎng)，參考資料及程序范例也更加容易尋找，但不足之處也是顯而易見(jiàn)的，對(duì)于學(xué)生來(lái)講，它是一種
6、全新的、獨(dú)立的編程語(yǔ)言，無(wú)論對(duì)于電子專業(yè)或者計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)都需要從頭學(xué)起，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，容易在一開(kāi)始打擊學(xué)生的自信心。三、改進(jìn)FPGA教學(xué)的探討FPGA這門(mén)課程的教學(xué)目標(biāo)是要使學(xué)生在掌握基本原理的基礎(chǔ)上，能自主實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這就需要給學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例，讓學(xué)生從中體會(huì)和感悟設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)過(guò)程以及分析問(wèn)題的方法，在教學(xué)過(guò)程中，利用“逐項(xiàng)引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和語(yǔ)言表達(dá)能力。本文結(jié)合我校FPGA課程改革前后的對(duì)比，探討FPGA教學(xué)模
7、式的改變對(duì)FPGA教學(xué)所起到的效果。81.結(jié)合工程應(yīng)用的課堂引導(dǎo)教學(xué)。在學(xué)生學(xué)習(xí)FPGA的入門(mén)階段，尚未熟悉設(shè)計(jì)方法與技巧，對(duì)于FPGA的應(yīng)用還一無(wú)所知，此時(shí)采用案例教學(xué)法最為適宜，結(jié)合工程應(yīng)用的課堂引導(dǎo)教學(xué)，通過(guò)剖析工程案例，引導(dǎo)學(xué)生以個(gè)人自學(xué)、集體討論、小組展示演講等形式，分析和研究工程案例，從而激發(fā)帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，歸納和總結(jié)問(wèn)題經(jīng)驗(yàn)的能力。例如，在學(xué)生第一次操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常都會(huì)使用控制LED燈交替閃爍的方式學(xué)習(xí)對(duì)單個(gè)管腳的控制。而我在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入十字
8、路口交通燈的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分組討論如何利用現(xiàn)有知識(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)際工程應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，有何優(yōu)點(diǎn)與不足，如何加以改進(jìn)，如何完善功能等，在集體討論中，各組代表介紹本組的方案，其他各組可以提出反駁，引起辯論，最終得出最優(yōu)方案，集體論證方案的可行性，確定最終方案，并在軟硬件中實(shí)現(xiàn)功能。通過(guò)這樣的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)FPGA設(shè)計(jì)的一般流程有了深刻的認(rèn)識(shí)，極大地提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，在一正一反的辯論中產(chǎn)生了更多的思想火花，加深了對(duì)FPGA應(yīng)用的理解，解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到了極大加強(qiáng)。82.以學(xué)生團(tuán)隊(duì)為主體的項(xiàng)
