谈述教学方法浅析FPGA课程教学办法革新科研方法与

更新时间:2024-02-08 点赞:4851 浏览:10760 作者:用户投稿原创标记本站原创

摘要:随着电子技术和嵌入式技术的快速发展,FPGA占据越来越多的市场,继续大量的应用型人才。FPGA系统设计课程是一门面向工程应用的课程,具有实践性强的特点。学校教师从培养应用型高等人才的角度出发,对FPGA课程进行教学方法改革,探索出一条将理论教学与时间教学相结合的教学模式,培养学生自主学习和创新探索的能力。
关键词:FPGA 工程应用 教学方法改革
FPGA即现场可编程门阵列,是在PAL,PLA,GAL等可编程逻辑器件的基础上发展而成的高密PLD。FPGA采用查找表方式实现存储器结构,利用半原理,可替代专用集成电路,解决了全集成电路的缺点,同时又克服了简单的可编程逻辑器件门电路数量有限的不足。随着电子技术的发展,如今FPGA已广泛的应用于军事、工业等信息产业领域。目前,FPGA技术迅速发展,在国内FPGA相关技术人员匮乏,使得越来越多的人投入到FPGA的学习和研究中,高校学生需要学习FPGA相关知识和内容也在不断增加,而所开课程的学时有限,提高FPGA课程教学效果,短时间内使学生消化课堂教学内容是FPGA授课教师面临的难题。
对于应用型本科高等院校的FPGA教学过程,存在如下几个问题:

1. 学生对前序课程的基础知识掌握不够扎实。

FPGA是计算机、电子相关学科的一门综合性很强的专业课。学生学习这门课程既需要掌握数字电路、计算机接口技术等硬件的相关知识,还需要有计算机高级编程语言的基础。学生对基础课程的掌握程度直接影响他们对FPGA课程的兴趣和学习效果。多数学生对这些方面知识总有一些环节相对薄弱,知识积累不够,导致他们学习这门课程的效果并不理想,很难在短时间内学以致用。

2. FPGA课程内容多,而课时十分有限。

学习FPGA,首先要让学生了解PLD技术和FPGA的基本工作原理,然后要让学生掌握至少一门硬件描述语言,即Verilog HDL和VHDL语言中的一个。学会硬件描述语言,学生便可以进行数字系统建模。除此之外,学生还要掌握数字系统设计方法,学会常用的FPGA应用,如:有限状态机的设计,函数信号发生器的设计,分频器的设计,VGA图像显示,异步串行通信的发送与接收等。

3. FPGA课程工程性很强,而理论课时所占比例过高。

FPGA进行数字系统设计,工程性很强,需要通过大量的实践练习提高学生的动手能力,使学生能够掌握运用FPGA进行工程设计的方法。目前学校的FPGA系统设计课程主要以理论课程为主,只有少量的实践课程,学生在实践课上只能学会简单的操作方法,对ISE等软件初步掌握,可以进行代码编写和程序下载,远远没有达到工程设计要求。一定程度上说,理论与实践的相对独立,使学生在理论课程上学习的知识只停留在识记的层次,并不熟练,很容易忘记,进行实践课程教学时,很多知识点仍需要赘述,事倍功半,效果很差。
综上所述,应用型本科高等院校,侧重学生动手能力培养,训练学生工程实践经验,对于工程性很强的FPGA系统设计课程,传统的教学方式已经不能很好的实现教学目的,因此对课程教学方法进行改革已成必然。
从强化学生的独立思考以及培养学生实际操作能力的角度出发,学校教师对FPGA系统设计课程的教学方式、方法进行了几年探索性的改革,效果显著,现将改革方法总结成如下几个方面:

1. 采取实验室授课,讲练结合的方式组织课程教学。

以往的教学形式,理论课和实验课教学相对独立的,学生在教室上理论课的时候,对知识的理解是没有任何体会的,强硬的把知识点记下来,很难深刻理解。因此,学校试行了实验室授课的教学模式,教师可以在给学生演示的源于:论文 格式www.618jyw.com
操作的同时,学生可以切实的体会教师的意图并能很好理解,很容易促进学生学习的兴趣。
FPGA系统设计运用HDL语言进行硬件描述,学生可以在综合工具上看到生成的模块结构,同时可以进行行为仿真,验证自己的设计思想。这种教学模式大大加强了学生实践操作的机会,通过大量时间学生对常见常见问题可以顺利的解决。学生在学习过程中感到FPGA并没有想象的难,对课程的学习充满信心,学校效果自然大幅度提升。经过几年的试验,事实证明此种教学方法是可行的,并且效果很好,值得推广。

2. 采取开放性实验教学,提高学生自主学习能力。

一般的实验教学由于实验设备有限,只能几个人分成一组,共同使用实验设备,同时实验课程每节课时间有限,学生的创新性想法很难得到验证。因此开放性教学方法可以保证学生的实验时间,实验室有专门的教师管理,学生可以利用课余时间随时进行实验。教师可以提供一些具有代表性的实验题目供学生参考,学生也可以自主选择实验内容,这样学生可以有计划的循序渐进的学习,由浅入深形成有机整体。这种相对自由和灵活的教学方式也使学校的实验室资源得到充分的利用。

3. 开设课程设计,强化工程应用。

课程设计是对课程学习的综合应用。FPGA系统设计课程设计,可以从工程应用角度出发,让学生有足够的时间进行小型工程题目的设计和开发。通过课程设计,学生一方面可以对课程学到的知识全面的巩固,并熟练运用;另一方面可以学会工程设计的设计流程和设计思想,这是学生在课堂教学中无法体会的。更重要的是,学生可以在课程设计过程中,学会分析问题,解决问题的方法,更贴近与实际,学以致用。
学校教师对FPGA课程进行的一系列改革,经过几年的实践检验证明,此改革方法可行,学生的学习效率和效果明显提高。多数学生也认为这种改革方法是成功的,他们对教学方式给予了充分的肯定。教师把传授知识,培养能力,提高学生综合素质有机结合,真正做到“传道,授业,解惑”。
参考文献:
马鸣霄等. 基于FPGA的教学方法研究. 教学实践研究. 2010.11
张淑华等. 改革实验教学方法 实行开放式实验室的探讨. 基础医学教育. 2002,4(3)
作者简介:王嘉鹏(1983-),男,黑龙江哈尔滨人,讲师,硕士研究生,从事嵌入式研究。
相关文章
推荐阅读

 发表评论

共有3000条评论 快来参与吧~