摘 要： 課程教學(xué)包括課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，只有精心設(shè)計(jì)和組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)課程教學(xué)的新要求和新特點(diǎn)，逐步修訂和完善新的教學(xué)內(nèi)容，探索和提煉新的教學(xué)模式和教學(xué)手段，才能有效地提高教學(xué)質(zhì)量。本文從《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷氛n程的特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)培養(yǎng)具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的大學(xué)生需求，深入剖析了目前該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的主要問(wèn)題，提出了課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革的一些措施，通過(guò)使用教學(xué)演示軟件和實(shí)驗(yàn)考試軟件，以期強(qiáng)化課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和具體操作技巧，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 可編程邏輯器件 教學(xué)軟件 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)內(nèi)容

隨著集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，作為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）硬件基礎(chǔ)的大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷≒rogrammable Logic Devices，PLD）得到廣泛應(yīng)用，PLD通過(guò)編程可以靈活方便地構(gòu)建和修改數(shù)字電子系統(tǒng)。PLD設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和普及給數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化，傳統(tǒng)的“固定功能集成塊+連線”的設(shè)計(jì)方法正逐步退出歷史舞臺(tái)，而基于大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷脑O(shè)計(jì)方法正在成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的主流。作為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課的《大規(guī)模可編程邏輯器件設(shè)計(jì)》，主要講授大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷脑砼c應(yīng)用，幫助學(xué)生了解和熟悉大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)的基本思想，掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、CPLD/FPGA器件、流行的EDA設(shè)計(jì)軟件和HDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言等，并通過(guò)范例教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握用Verilog和VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)常用的數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)的技能，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1]。

在實(shí)際的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教學(xué)手段和教學(xué)方法過(guò)于單一，僅僅通過(guò)多媒體課件的教學(xué)手段，由教師講授程序范例，缺乏學(xué)生的課堂參與和互動(dòng)，難以使學(xué)生較好地掌握EDA設(shè)計(jì)軟件和硬件描述語(yǔ)言（HDL）等。此外，該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容較多，需要在實(shí)驗(yàn)課前指導(dǎo)學(xué)生掌握有關(guān)的EDA設(shè)計(jì)軟件操作，而僅通過(guò)課堂教學(xué)和多媒體課件難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[2，3]。因此，依據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的該課程實(shí)際教學(xué)情況，筆者詳細(xì)分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革方案。

一、目前教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.在課堂教學(xué)方面，教學(xué)手段和教學(xué)方法過(guò)于單一，僅由教師講授程序范例，缺乏學(xué)生的課堂參與和互動(dòng)，難以提高學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力。教師在課堂上采用常規(guī)講法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容仍無(wú)法徹底理解，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用。

2.在實(shí)驗(yàn)課程方面，存在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備嚴(yán)重不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏獨(dú)立思考的能力等問(wèn)題。課前預(yù)習(xí)嚴(yán)重不足，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課時(shí)，學(xué)生把大多數(shù)時(shí)間、精力放在程序的編寫(xiě)和設(shè)計(jì)上。由于大多數(shù)學(xué)生都是第一次接觸硬件描述語(yǔ)言，對(duì)Verilog語(yǔ)法不能很好地理解和運(yùn)用，例如并行語(yǔ)句等，程序設(shè)計(jì)占用時(shí)間過(guò)多，導(dǎo)致調(diào)試、仿真、修改、完善時(shí)間不夠，部分學(xué)生不能完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

3.在考查學(xué)生實(shí)際操作能力的實(shí)驗(yàn)考核階段，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際掌握有關(guān)EDA軟件操作的能力進(jìn)行量化考核的有效手段和工具。截至目前，該課程只是通過(guò)卷面的考試來(lái)考核學(xué)生對(duì)有關(guān)EDA設(shè)計(jì)軟件和HDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言等的掌握效果，沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)考試來(lái)考核學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的過(guò)程，只是對(duì)學(xué)生利用HDL語(yǔ)言編寫(xiě)相關(guān)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行考試，對(duì)EDA軟件的操作考核只是停留在卷面上，這種死記硬背通過(guò)考試的方法不適合《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)》這門(mén)以實(shí)踐為主、強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的課程。

綜上所述，在大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中還存在一些嚴(yán)重影響教學(xué)5d733c2d60c94e01881c49415021d3e9質(zhì)量的因素。為了響應(yīng)國(guó)家“十二五”規(guī)劃中明確提出的建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的任務(wù)，培養(yǎng)創(chuàng)新型大學(xué)生的要求，我們必須逐步改革和完善現(xiàn)有的教學(xué)模式、教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)方法[4，5]，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)開(kāi)創(chuàng)未來(lái)的全面發(fā)展型人才奠定基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的整體規(guī)劃

為了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)，必須摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)思路，重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要貫徹“激發(fā)興趣、夯實(shí)基礎(chǔ)、引導(dǎo)創(chuàng)新、全面培養(yǎng)”的教學(xué)方針，通過(guò)對(duì)教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)方法的改革，擴(kuò)展“范例”教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用新的教學(xué)手段，整個(gè)課程主要圍繞大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?shí)際的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程展開(kāi)，加強(qiáng)課堂教學(xué)與實(shí)踐的緊密結(jié)合，使學(xué)生明確本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是掌握大規(guī)模可編程邏輯器件的具體設(shè)計(jì)和使用流程，進(jìn)而提高學(xué)生的課堂參與度和互動(dòng)性，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體內(nèi)容

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要堅(jiān)持“從實(shí)踐出發(fā)，通過(guò)實(shí)例化教學(xué)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)流程，提升學(xué)生參與度和互動(dòng)性”的原則[6]。實(shí)例化程序和設(shè)計(jì)流程是本課程的主要內(nèi)容，要求學(xué)生對(duì)HDL語(yǔ)言和EDA軟件設(shè)計(jì)流程等深入理解[7]，熟練掌握。因此，這部分教學(xué)內(nèi)容要通過(guò)教學(xué)演示軟件進(jìn)行詳細(xì)講解，并利用該軟件作為教學(xué)手段提高學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與性和互動(dòng)性。

對(duì)實(shí)驗(yàn)考核部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)考試軟件系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的實(shí)際實(shí)踐能力進(jìn)行考核，并給出量化的評(píng)判和考核結(jié)果，根據(jù)考核結(jié)果有針對(duì)性地給出如何提高其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的指導(dǎo)性意見(jiàn)，使該實(shí)驗(yàn)考試軟件系統(tǒng)不僅成為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核的有效手段，而且作為學(xué)生檢驗(yàn)自己實(shí)際動(dòng)手能力的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)評(píng)判結(jié)果縮短學(xué)習(xí)差距，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容如下：

1.《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)》課程教學(xué)演示軟件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)用于《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)》課程的教學(xué)演示軟件，通過(guò)該軟件的使用，與具體實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)化課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生對(duì)EDA軟件的掌握能力。在教學(xué)演示軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如何選擇教學(xué)的實(shí)例化程序，如何設(shè)計(jì)教學(xué)演示軟件系統(tǒng)，使得其與實(shí)踐過(guò)程一致并提高學(xué)生的參與度和互動(dòng)性是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。首先給出典型器件的結(jié)構(gòu)模型，分析其各組成電路的結(jié)構(gòu)，明確具體的設(shè)計(jì)要素和使用流程及方法，然后通過(guò)實(shí)例化教學(xué)，運(yùn)用Verilog和VHDL講授程序設(shè)計(jì)，進(jìn)而逐步完成大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷娜吭O(shè)計(jì)流程和下載。并通過(guò)對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生實(shí)際課堂教學(xué)的運(yùn)用，考察該軟件系統(tǒng)的教學(xué)效果，對(duì)該軟件系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善，進(jìn)而提高學(xué)生的課堂參與度和互動(dòng)性，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)》課程實(shí)驗(yàn)考試軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)用于《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)》課程的實(shí)驗(yàn)考試軟件系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)考試軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如何有針對(duì)性地考核學(xué)生實(shí)際掌握有關(guān)EDA軟件操作的技能，對(duì)考核結(jié)果進(jìn)行量化評(píng)判，并針對(duì)每個(gè)學(xué)生的成績(jī)給出量化的指導(dǎo)性意見(jiàn)，幫助其提高實(shí)踐能力是需要解決的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)該軟件系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生掌握有關(guān)EDA軟件的操作能力做量化的考核，給出具體的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果，對(duì)學(xué)生的實(shí)際操作能力做出量化的、具有實(shí)際指導(dǎo)意義的評(píng)判，從而為課程教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)和實(shí)踐能力的提高制定明確且切實(shí)有效的目標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)

《大規(guī)模可編程邏輯器件設(shè)計(jì)》是一門(mén)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程，只有通過(guò)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能提高學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力，而教學(xué)演示軟件的引入可以強(qiáng)化課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和具體操作技巧。實(shí)驗(yàn)考試軟件的引入可以對(duì)學(xué)生的實(shí)際操作能力做出量化的、具有實(shí)際指導(dǎo)意義的評(píng)判，從而為課程教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)和實(shí)踐能力的提高制定明確且切實(shí)有效的目標(biāo)，進(jìn)而有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的科技創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

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