邱杰　朱曉姝

【摘 要】當(dāng)前，二本院校FPGA課程在實(shí)際的教學(xué)中仍存在一些問題，對(duì)此，應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，注重培養(yǎng)學(xué)生興趣；合理安排理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)；通過布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；關(guān)愛學(xué)生，鼓舞學(xué)生。

【關(guān)鍵詞】FPGA 二本院校 課程教學(xué) 現(xiàn)狀 對(duì)策

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）02C-0154-02

一、FPGA課程概述

FPGA課程是嵌入式開發(fā)必修的一門課程。FPGA即“現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列”，是高集成的可編程邏輯器件。它具有靈活的編程方式，是可以重復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)的編程，并且具有強(qiáng)大的兼容功能，可以外接顯示器、示波器、鍵盤等設(shè)備進(jìn)行必要的開發(fā)設(shè)計(jì)。FPGA開發(fā)板的IP內(nèi)核非常豐富，設(shè)計(jì)人員以IP內(nèi)核為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以縮短設(shè)計(jì)所需的周期，因此它的設(shè)計(jì)具有低成本、高效率的特點(diǎn)；其集成的門電路非常龐大，復(fù)雜的甚至?xí)_(dá)到幾百萬門的超大規(guī)模集成電路；時(shí)鐘的頻率非常高速，時(shí)鐘周期短使得它的運(yùn)算速度非常快，并且具有強(qiáng)大的邏輯功能和復(fù)雜的時(shí)序電路處理功能，甚至用可編程門陣列設(shè)計(jì)出來的CPU都能達(dá)到比較高的頻率。

由上所見，F(xiàn)PGA的作用與功能是強(qiáng)大的，而學(xué)好FPGA課程逐漸成為計(jì)算機(jī)與電子專業(yè)本科畢業(yè)生一個(gè)優(yōu)勢(shì)。公司與企業(yè)對(duì)于嵌入式方面的FPGA開發(fā)也是越來越重視，對(duì)這類人才提供的薪酬也在不斷增加。而且多功能的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)無處不融入到我們的日常生活中，我們平時(shí)用到的很多電子產(chǎn)品都跟它息息相關(guān)，所以很多院校都在這門課程上投入大量的人力與物力，以更好地開發(fā)這門課程。因此，加強(qiáng)FPGA課程建設(shè)，對(duì)于本科院校來說也是十分重要的，特別是培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力以及對(duì)這門課程的興趣都是課程建設(shè)與改革的主要研究方向。

二、二本院校FPGA課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，二本院校FPGA課程在實(shí)際的教學(xué)中存在以下一些問題：首先，F(xiàn)PGA的教學(xué)在理論與實(shí)驗(yàn)上的分配沒有做到平衡與協(xié)調(diào)教學(xué)，有的教材或者有的高校比較注重實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)，這樣的教學(xué)會(huì)使得課程缺乏理論知識(shí)的指引，那么培養(yǎng)的人才在接受編程語言更新或者新一代內(nèi)核開發(fā)板的時(shí)候就會(huì)顯得尤為吃力。而有的教材或者有的高校比較注重理論的培養(yǎng)，缺乏實(shí)驗(yàn)的支持和驗(yàn)證，并且不夠注重學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，到最后學(xué)生就會(huì)感覺到學(xué)到的東西好像沒有什么用，無法與實(shí)際關(guān)聯(lián)起來，他們往往在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)手能力上會(huì)顯得尤為吃力。其次，F(xiàn)PGA課程并不如其他課程那樣有很多精彩的舉例，它的課堂有時(shí)候會(huì)顯得異常乏味。老師講解一些復(fù)雜的電路圖的原理與設(shè)計(jì)思路，傳授一門硬件描述語言或者電路圖設(shè)計(jì)語言的時(shí)候，學(xué)生會(huì)覺得難懂和疲憊吃力，這樣課堂就會(huì)變得很沉悶，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果較差。最后，學(xué)生的自身?xiàng)l件與外界影響不盡相同，學(xué)生的基礎(chǔ)也不盡相同。在上FPGA課程之前，就要在數(shù)字電路與C語言等前置課程中把學(xué)生拉到差不多的水平上，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)FPGA課程時(shí)才能如魚得水。此外，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，很多學(xué)生沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲中，對(duì)FPGA課程卻缺乏興趣，并且覺得很難，掛科現(xiàn)象不斷出現(xiàn)。

三、對(duì)策

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，注重培養(yǎng)學(xué)生興趣

在一般的教學(xué)當(dāng)中，老師都是在講臺(tái)上演示PPT或者講解實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容，學(xué)生在講臺(tái)下往往興趣不高，沒有專心聽講。這樣的教學(xué)中，老師的目的只是把要講授的知識(shí)全部灌輸給學(xué)生，并不考慮學(xué)生到底愛不愛學(xué)，這樣就會(huì)使得學(xué)生缺乏興趣，甚至出現(xiàn)上課睡覺或者逃課的現(xiàn)象。興趣在學(xué)習(xí)上起到的作用是非常大的，那么在教FPGA這門課程之初，教師就應(yīng)讓學(xué)生對(duì)這門課程產(chǎn)生興趣，一旦有了興趣作為支撐，即使前面培養(yǎng)興趣花了些時(shí)間而導(dǎo)致在后面的學(xué)習(xí)中進(jìn)度慢了點(diǎn)，或沒有把所有的實(shí)驗(yàn)做完，這些都不會(huì)影響學(xué)生以后對(duì)這門課程的求知。因?yàn)橛辛伺d趣的支撐，學(xué)生甚至?xí)约喝W(xué)習(xí)，通過報(bào)班培訓(xùn)或者網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)習(xí)，自學(xué)更新更多的知識(shí)，自己去嘗試做實(shí)驗(yàn)，即使遇到難題也會(huì)主動(dòng)去攻克。為了培養(yǎng)興趣，教師在上這門課之初，就應(yīng)該先給學(xué)生展示這門課程最后能讓他們獲得什么，在實(shí)際生活中有什么高科技的東西是與這門課程相關(guān)的，用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的方法激起學(xué)生的好奇心與興趣。然后再給學(xué)生介紹一些有趣的實(shí)驗(yàn)，引出一些有趣的并值得思考的問題讓他們?nèi)ゲ孪?，讓他們做出?shí)際有用的東西，給予他們成果以肯定，用成就感和贊揚(yáng)來激發(fā)他們的興趣。

（二）合理安排理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)

有些人認(rèn)為FPGA這門課程是一門以實(shí)驗(yàn)為主的課程，應(yīng)該把大量的時(shí)間投入到實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與講解中去。其實(shí)事實(shí)并非如此，大專的教學(xué)可能是以實(shí)驗(yàn)為主，他們注重培養(yǎng)動(dòng)手能力，但是二本院校對(duì)于這門課程的安排應(yīng)該是理論與實(shí)驗(yàn)相輔相成，講完理論課就能當(dāng)場(chǎng)拿開發(fā)板出來用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證理論的正確與錯(cuò)誤，理論與實(shí)驗(yàn)是不可分割的有機(jī)整體。我們應(yīng)該改變以往的理論分為理論上課，實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)上課的思路。FPGA這門課程在理論上會(huì)給學(xué)生講解很多各電路的功能，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、四選一多路選擇器、狀態(tài)機(jī)、分頻器等，這些都是很籠統(tǒng)的，如果只是讓學(xué)生看電路圖或者是看源代碼，他們就是陷入誤區(qū)，有時(shí)候甚至不能區(qū)分一些器件的功能。只有講解理論以后，再引導(dǎo)他們把這些功能器件做出來，然后配置好管腳，撥動(dòng)輸入，觀察輸出，學(xué)生才能更好地理解各功能器件，同時(shí)也方便他們?cè)谝院蟮臄?shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中懂得如何去用這些功能器件?；蛘咴诶碚撝v解的過程中拿出開發(fā)板來演示實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生也能動(dòng)手模仿實(shí)驗(yàn)演示，這樣來加深他們對(duì)各功能器件的理解。

（三）通過布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

FPGA課程是一門創(chuàng)新性比較強(qiáng)的課程，而創(chuàng)新能力對(duì)于學(xué)生來說是非常重要的。在一般的教學(xué)當(dāng)中，老師都是按照實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容安排學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也是按部就班地去做，沒有自己的見解與創(chuàng)新。筆者認(rèn)為，二本院校的學(xué)生是具有一定創(chuàng)新能力的學(xué)生，他們當(dāng)中優(yōu)秀的甚至在以后會(huì)成為出名的工程師。那么，為了培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，教師在講授理論知識(shí)對(duì)就應(yīng)該拓展出一些引人深思的問題，比如講完分頻器以后，就引導(dǎo)學(xué)生怎么將分頻器加入到他們以前所做的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中去，并引得他們觀察這樣做會(huì)得到的結(jié)果。在布置學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，要精心設(shè)計(jì)布置的實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新之前首先是模仿別人的實(shí)驗(yàn)，然后開始思考自己的新實(shí)驗(yàn)，讓他們一步一步的做出自己想要的實(shí)驗(yàn)來。我們可以讓學(xué)生先做出講義上的實(shí)驗(yàn)，然后提示他們，按他們喜歡的方式加入分頻器或者多路選擇器等功能器件，最后讓他們把自己做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫成報(bào)告。教師在看他們實(shí)驗(yàn)報(bào)告的時(shí)候再對(duì)以后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深思與設(shè)計(jì)，結(jié)合上一次的實(shí)驗(yàn)去做下一次的開發(fā)，把學(xué)生的創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來，這樣一步一步引領(lǐng)學(xué)生和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（四）關(guān)愛學(xué)生，鼓舞學(xué)生

人都是有感情的，學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中需要老師的關(guān)心和幫助，因此，教師下課后應(yīng)多了解學(xué)生對(duì)課程的理解程度，多跟學(xué)生溝通，了解他們學(xué)習(xí)上的困難，多給予正確性的意見與建議。只有師生之間的關(guān)系和諧了，學(xué)生才能在以后的課堂中更有學(xué)習(xí)熱情和激情，才能學(xué)到更多知識(shí)。教師也應(yīng)在平時(shí)多鼓勵(lì)學(xué)生，不能因?yàn)樗麄儗?shí)驗(yàn)沒做出來或者沒理解上課的內(nèi)容而責(zé)怪他們，應(yīng)教給他們更多有用的學(xué)習(xí)方法并給予態(tài)度上的肯定，提示他們?nèi)绻n堂上有不懂的知識(shí)可以私下通過發(fā)郵件等方式來找老師解答。而對(duì)于學(xué)生的問題，教師該盡力去解答，給予學(xué)生足夠的尊重與重視，如果不重視學(xué)生的問題，同樣會(huì)使學(xué)生對(duì)這門課程產(chǎn)生抵觸。

總之，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)重大而艱巨并且長(zhǎng)期的任務(wù)，它需要隨著知識(shí)更新與社會(huì)進(jìn)步不斷調(diào)整。因此，教師需要不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)與反思教學(xué)中出現(xiàn)的問題，不斷與學(xué)生接觸和溝通，才能跟得上教學(xué)的步伐。同時(shí)也需要學(xué)校與老師及學(xué)生共同努力，使教學(xué)質(zhì)量更上一層樓。

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【基金項(xiàng)目】玉林師范學(xué)院教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目（15XJJG44）