基于工作過程的FPGA應(yīng)用技術(shù)課程項目化改革研究

徐大詔++陳青云

摘要：針對目前高職院FPGA應(yīng)用技術(shù)課程教學的現(xiàn)狀和存在的問題，提出了基于工作過程的FPGA應(yīng)用技術(shù)課程項目化教學改革措施。經(jīng)實踐證明，教學改革實現(xiàn)了FPGA應(yīng)用技術(shù)教學的理論與實踐的有機結(jié)合，降低了學生學習的難度，提高了學生學習的興趣和積極性，取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：高職院；FPGA應(yīng)用技術(shù)；項目化改革；工作過程；教學效果

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）29-0130-02

Research on the Project of FPGA Application Technology Based on Working Process

XU Da-zhao， CHEN Qing-yun

（School of Electronic and Information Engineering， Jiangsu Polytechnic of Finance & Economics， Huaian 223003， China）

Abstract： Aiming at the present situation and problems of FPGA application technology in higher vocational colleges， the teaching reform measures of FPGA application technology based on work process are proposed. The practice proved that the teaching reform realized the combination of theory and practice of FPGA application technology teaching， which can reduce the difficulty of students learning， improve the students' interest and enthusiasm， and achieve good teaching effect.

Key words： higher vocational college； FPGA application technology； project reform； working process teaching effect

FPGA應(yīng)用技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，它提供了基于計算機和信息技術(shù)的電路系統(tǒng)設(shè)計方法。采用FPGA技術(shù)設(shè)計數(shù)字電路，與傳統(tǒng)的電子技術(shù)設(shè)計方法相比，大大地縮短了數(shù)字電路產(chǎn)品的研制周期，提高了產(chǎn)品的可靠性、降低了成本。該課程應(yīng)作為高職高專院校電子信息類各專業(yè)的學生必須掌握的一門重要新技術(shù)課程，由于這門課程的專業(yè)性和應(yīng)用性很強，所以學生學習難度相對較大，這給這門課程的教學帶來了很大挑戰(zhàn)，因此，作為高等職業(yè)院校專業(yè)教師，探索和改革FPGA課程的教學手段和教學方式是必要的。項目驅(qū)動教學法以學生為教學主體，是一種更加適合應(yīng)用型課程的教學方法。

1 FPGA應(yīng)用技術(shù)課程教學的現(xiàn)狀

《FPGA應(yīng)用技術(shù)》是電子信息類專業(yè)中一門實踐性、應(yīng)用性與專業(yè)性很強的課程。對于傳統(tǒng)的教學方法來說，通常是教師先講授理論知識，然后通過實驗來加強學生對理論知識的理解，然而這種傳統(tǒng)的教學方法帶來了很多的弊端。

（1）傳統(tǒng)的教學方法導致學生的學習興趣不高。按照傳統(tǒng)教學方法，先進行理論知識講授，然后再通過實驗進行實踐，理論學習和實踐相互分離，使得理論知識變得比較抽象、空洞，不夠具體，影響了學生學習理論知識的積極性和主動性。

（2） FPGA應(yīng)用技術(shù)是一門應(yīng)用性很強的課程。課程與生產(chǎn)實踐緊密相連，而且知識更新很快。如果理論學習和實踐教學相互分離，就會使學生難以將理論與實踐結(jié)合起來，所學知識將無法及時在實踐中應(yīng)用，不利于學生對理論知識的理解，同時學生的創(chuàng)新能力也會受到抑制。

（3） FPGA應(yīng)用技術(shù)是一門專業(yè)性很強的課程。學生在學習這門課程之前，最好已具有比較扎實的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電路的知識，有利于形成對這門課程的整體認識，為學好這門課程奠定良好的基礎(chǔ)。

2 課程教學改革探索

針對教學中出現(xiàn)的種種問題，顯然傳統(tǒng)的教學方法很難取得良好的教學效果，改革勢在必行。依據(jù)《FPGA應(yīng)用技術(shù)》這門課程的教學特點和高職院學生的綜合素質(zhì)，只有選擇合適的教學方法和手段，才能改變目前的教學現(xiàn)狀。

2.1課程設(shè)計思路

本課程的總體設(shè)計思路：打破傳統(tǒng)的三段式課程設(shè)置模式，即文化基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、后專業(yè)課的先后順序，改變?yōu)轫椖恳龑?，任?wù)驅(qū)動的課程體系，以完成工作任務(wù)的需要來選擇相應(yīng)的課程教學內(nèi)容，基礎(chǔ)知識以“必需、夠用”為原則，強調(diào)專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的訓練，始終圍繞培養(yǎng)學生的職業(yè)技能這條主線來設(shè)計教學的內(nèi)容。

以學生就業(yè)為導向，以培養(yǎng)學生從事本專業(yè)職業(yè)崗位中的工作所必需的專業(yè)核心能力為目的，以企業(yè)實際研發(fā)項目、典型產(chǎn)品案例作為項目，有針對性和實用性地組織了基于工作過程的FPGA應(yīng)用技術(shù)課程教學的內(nèi)容。將FPGA開發(fā)軟件的使用、VHDL語言的學習、FPGA試驗箱的操作等內(nèi)容有機地結(jié)合起來，突出培養(yǎng)人才的專業(yè)能力、實際解決問題的能力。

2.2項目驅(qū)動法教學內(nèi)容的選取與實施

課程開發(fā)突出職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)，通過企業(yè)參與課程開發(fā)，結(jié)合學生對知識的認知過程，將實際研發(fā)項目、典型產(chǎn)品案例、學生創(chuàng)新項目作為載體引入教學過程中，基于工作過程構(gòu)建學習情境，采用項目教學法，恰當?shù)卦诮虒W環(huán)節(jié)中融入標準、規(guī)范、質(zhì)量體系以及協(xié)作的內(nèi)容，采用職業(yè)崗位能力要求來考核學生，使課堂更接近企業(yè)，學習任務(wù)更接近工作任務(wù)，充分體現(xiàn)職業(yè)崗位要求。在課程內(nèi)容的組織上，按照職業(yè)成長規(guī)律與認知學習規(guī)律，由易到難、簡單到復雜，將《FPGA技術(shù)應(yīng)用》課程設(shè)計為FPGA開發(fā)工具的使用、基于FPGA的簡單數(shù)字電路設(shè)計、基于FPGA的接口電路設(shè)計、基于FPGA的綜合數(shù)字系統(tǒng)電路設(shè)計，共4個學習領(lǐng)域13個項目（學習情境）來進行教學，具體情況見表1。

課程內(nèi)容的實施有易中難三種等級，對應(yīng)為封閉型、開放型和開發(fā)創(chuàng)新型三種分類模式。對于封閉型的教學項目，主要采用引導法教學，就是指在老師的全面指導下讓學生獨立完成任務(wù)；開放型的教學項目主要培養(yǎng)學生的計劃與自查能力、學生自學能力，從而能根據(jù)任務(wù)書的設(shè)計要求自主完成整個項目的設(shè)計工作。開放創(chuàng)新型的教學項目主要培養(yǎng)學生獨立完成工作及創(chuàng)新能力，老師僅僅布置任務(wù)，而完成任務(wù)的方式與方法則完全由學生個人自由選擇，老師基本不做指導。每個項目都由項目描述、項目分析、項目實施、項目評價和項目練習5個階段完成，而在每個項目實施階段都根據(jù)實際工作過程劃分為幾個相對獨立又前后緊密銜接的工作任務(wù)，每個任務(wù)中又由任務(wù)描述、任務(wù)目標與分析、任務(wù)實施過程、任務(wù)學習指導、任務(wù)評價5部分組成，每個任務(wù)中的任務(wù)學習指導是介紹主要知識點的地方。這樣從簡單到復雜、由設(shè)計到修改和驗證的內(nèi)容組織形式，符合學生的認知規(guī)律，使學生可以在任務(wù)的引領(lǐng)下、在完成項目的過程中逐步培養(yǎng)專業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)。

3 教學評價

（1）采用多元化評價方式，將學生自我評價、小組成員互評、教師評價有機結(jié)合。

（2）采用過程性考核方式，把學生的平時作業(yè)、課堂提問、項目考核、平時測驗及技能目標考核作為平時成績來看待，占到總成績的40%；而將實際操作作為期末成績來看待，占到總成績的60%。

（3）在教學過程中要特別鼓勵有獨立見解的學生，這樣才能激發(fā)學生潛在的創(chuàng)新能力。

4 教學資源的利用

（1）注重立體化教材的開發(fā)，提高教學服務(wù)水平，為高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件。

（2）充分利用仿真工具軟件ModelSim，結(jié)合FPGA開發(fā)軟件對設(shè)計單元進行時序仿真，可以得到更加真實的仿真結(jié)果。

（3）充分利用實驗、實訓室配置的多媒體投影儀和教學互動軟件，激發(fā)學生學習的興趣，有利于學生對理論知識的理解和掌握。

（4）積極開發(fā)和充分利用網(wǎng)絡(luò)課程資源，使教學從單一媒體向多媒體轉(zhuǎn)變，使學生單獨學習轉(zhuǎn)變?yōu)楹献鲗W習，使教學活動從信息的單向傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向交換。

（5）充分利用校外實訓基地的資源，積極與校外實訓基地的專家、工程師合作，共同開發(fā)課程資源，進行產(chǎn)學研合作，實現(xiàn)工學結(jié)合。

5結(jié)束語

教學實踐表明，把項目教學法引入到《FPGA應(yīng)用技術(shù)》課程的教學改革中，實現(xiàn)了將理論知識與實踐技能的有機結(jié)合，調(diào)動了學生學習的積極主動性，有利于學生對理論知識的理解和掌握，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新與動手能力，取得了良好的教學效果，值得推廣。

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