基于自主研发实验平台的高职FPGA课程教学改革

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于自主研发实验平台的高职FPGA课程教学改革范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.11.032

摘 要 围绕如何调动学生学习主观能动性，在确定项目式教学改革目的与依据的基础上，以学校自主研发的适合高职教学的FPGA硬件开发平台为载体，将FPGA课程进行项目式教学改革。

关键词 项目式教学；FPGA；实验平台

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）11-0032-02

FPGA是一门新兴的电子设计实现手段，FPGA器件因其高度灵活性，应用越来越广泛，是未来电子技术发展的主趋势。为了将新知识、新器件及时反馈在教学过程中，西安理工大学高等技术学院电子信息工程技术专业开设了FPGA课程。传统的教学模式使学生感到理论抽象、枯燥，教学资源的有限使学生感到实践困难。教学团队在FPGA的实际教学中进行了大胆改革，取得很好的效果。

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.