韓曉敏，馬玉英，王曉紅

（泉城工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200）

隨著國家《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》及《山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施方案》的發(fā)布，作為地方工科院校，旨在服務(wù)社會，培養(yǎng)具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識、工程實踐能力、勝任新舊動能轉(zhuǎn)換需求的高素質(zhì)應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才，泉城工學(xué)院開展了關(guān)于新工科與工程教育理念學(xué)習(xí)的研討活動。電子信息工程技術(shù)專業(yè)緊隨國家發(fā)展，對許多課程的教學(xué)進(jìn)行改革。在此背景下，筆者對“FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)”課程進(jìn)行教學(xué)改革探索，以推進(jìn)新工科背景下創(chuàng)新工程教育對工程人才的培養(yǎng)。

1 轉(zhuǎn)變教育理念

我們借鑒工程教育認(rèn)證的核心理念，即：學(xué)生中心（Student-Centered）、成果導(dǎo)向（Outcome-Based Education，OBE）、質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)（Continuous Quality Improvement）；實現(xiàn)“三個轉(zhuǎn)變”：從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變，從學(xué)科導(dǎo)向向成果導(dǎo)向轉(zhuǎn)變，從教學(xué)監(jiān)控向持續(xù)改進(jìn)轉(zhuǎn)變。

在“FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)”課程中，為了能夠完成對不同層次學(xué)生的能力培養(yǎng)，教師的教學(xué)設(shè)計聚焦學(xué)生的能力培養(yǎng)，將本門課程的核心內(nèi)容融入項目中，所選項目的難度科學(xué)合理。讓學(xué)生在做項目的過程中學(xué)習(xí)必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識，同時加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)及應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。所選項目如表1所示。

以教師為指導(dǎo)，學(xué)生為中心，有順序的、有目的地完成好有代表性的、適合大多數(shù)學(xué)生理解的工程任務(wù)，讓學(xué)生在解決任務(wù)的過程中提高綜合能力。在共同完成任務(wù)的過程中，教師不僅有效地幫助學(xué)生取得學(xué)習(xí)成果，還清晰地知道每位學(xué)生的知識弱點及需要克服的難點。在課堂上，學(xué)生表現(xiàn)都很積極，課堂氣氛活躍，他（她）們很喜歡這種教學(xué)模式，綜合素質(zhì)得到很大提高[1]。

表1 所選項目

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在“新工科”背景下，教師要在教學(xué)過程中引入電子信息行業(yè)技術(shù)的前沿知識以及明確本行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求，及時對教學(xué)內(nèi)容和課程體系做出修正。本課程選用的教材是由筆者主編、行業(yè)企業(yè)人員副主編，清華大學(xué)出版社出版的《FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)》，教材分為兩篇，第一篇是基礎(chǔ)知識，全面介紹了FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)的基本知識；第二篇是應(yīng)用開發(fā)，由易到難完成10個項目。內(nèi)容全面、各章節(jié)條理清晰、重難點突出、例題具有典型性和代表性。教師盡量淡化基礎(chǔ)理論的難度，以能夠解決基本問題需要掌握的基礎(chǔ)知識為原則，以工程應(yīng)用為重點，在教學(xué)中，注重項目訓(xùn)練的系統(tǒng)性與完整性，從而加強(qiáng)學(xué)生的實際操作能力。

為了及時了解本行業(yè)前沿知識及拓展學(xué)生的知識面，本門課程在講述教材的基礎(chǔ)上，還會結(jié)合新興嵌入式技術(shù)以及各類大賽相關(guān)題目，增加課程的知識點。提高課程興趣度、學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，把握新工科人才的核心素養(yǎng)，從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展[2]。

3 豐富教學(xué)方法

“FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)”是一門內(nèi)容豐富、應(yīng)用廣泛、知識點綜合、實踐性強(qiáng)的學(xué)科。很多學(xué)生覺得學(xué)習(xí)起來難度較大，學(xué)習(xí)積極性不高。所以傳統(tǒng)的灌輸教學(xué)方法不再適應(yīng)本課程的教學(xué)，如何改革教學(xué)方法，采用更好的手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂效率，是教師值得深思的問題[3]。

基于工程教育理念，在課堂教學(xué)過程中，我們實現(xiàn)“五個轉(zhuǎn)變”，即：從傳統(tǒng)的滿堂灌轉(zhuǎn)變到對話課堂、從封閉課堂轉(zhuǎn)變到開放課堂、從知識課堂轉(zhuǎn)變到能力課堂、從重學(xué)輕思轉(zhuǎn)變到學(xué)思結(jié)合、從重教輕學(xué)轉(zhuǎn)變到教主于學(xué)。例如，在保證所學(xué)內(nèi)容覆蓋所有課程標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，對于比較簡單的章節(jié)，如第一章的了解FPGA/CPLD，簡單介紹兩種大規(guī)模邏輯器件的一些基本概念及基本結(jié)構(gòu)之后，可以讓學(xué)生分組討論，與教師對話舉例研究所學(xué)概念，同時，學(xué)生可以上網(wǎng)搜索查找不同公司的兩類器件，從而拓展知識面。教師在講授由易到難的上述10個項目時，可以借鑒CDIO工程教育理念，同時充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，配合多媒體，根據(jù)課程內(nèi)容的需要引入仿真、圖片、動畫、現(xiàn)場演示等，采用圖、文、聲、演示并茂的形式精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，課堂留下時間讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求編寫程序、下載調(diào)試、演示結(jié)果、討論問題、回答問題，從而提高學(xué)生的感性認(rèn)識、理解能力、分析問題及解決問題的能力。

對于新擴(kuò)充的一些前沿知識，可以采用信息化教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課堂、MOOC、微課等新興的教學(xué)手段，既提升了教師的教學(xué)水平，還培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓寬了學(xué)生的知識面，一舉多得[4]。

綜上所述，在教學(xué)過程中，教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，針對不同的教學(xué)內(nèi)容采取不同的教學(xué)手段。以立德樹人為引領(lǐng)，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。

4 強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

依據(jù)新工科的培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生在掌握專業(yè)理論知識的基礎(chǔ)上，需加強(qiáng)實踐教學(xué)。因此，對實踐教學(xué)各個環(huán)節(jié)進(jìn)行整體設(shè)計，形成合理的實踐教學(xué)模塊，建立與理論教學(xué)體系相輔相成、結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化的實踐教學(xué)體系，是新工科實踐教育發(fā)展的重要基礎(chǔ)和保障。同時，在新工科建設(shè)指南中，引導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)正逐步納入高校工科學(xué)生培養(yǎng)體系中。如何在實踐教學(xué)中融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)元素，完成從普通工科培養(yǎng)模式向新工科培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)換是最為關(guān)鍵性的問題[5]。

對于本課程，實驗學(xué)時占總學(xué)時的40%，是課程項目作業(yè)實踐環(huán)節(jié)；一周的課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，占用30學(xué)時；校內(nèi)技能大賽環(huán)節(jié)、課外興趣小組項目設(shè)計環(huán)節(jié)、校外大賽環(huán)節(jié)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽環(huán)節(jié)。實踐體系如圖1所示。

圖1 本課程實踐體系

（1）課內(nèi)實訓(xùn)采用Altera公司的DE1開發(fā)板演示教學(xué)。讓學(xué)生完成基礎(chǔ)實驗，學(xué)會使用硬件設(shè)備，鍛煉學(xué)生的動手能力。同時，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高他們的創(chuàng)新能力和設(shè)計能力。

（2）課程設(shè)計會結(jié)合“數(shù)字電路技術(shù)”“模擬電路技術(shù)”等專業(yè)基礎(chǔ)課所學(xué)內(nèi)容，給出一些綜合性課題，讓學(xué)生自己設(shè)計方案，完成測試，寫出實訓(xùn)報告。

（3）把創(chuàng)新實驗室作為開放實驗室，向?qū)W生全天開放。為了與行業(yè)發(fā)展同步，同時為加強(qiáng)校企合作交流，由企業(yè)向?qū)W生提供合適的課題；為了加強(qiáng)校校合作，可以與兄弟院校的同學(xué)相互交流、共同進(jìn)步。

（4）結(jié)合各類大賽，匯聚行業(yè)部門、科研院所、企業(yè)優(yōu)勢資源，完善科教結(jié)合、產(chǎn)學(xué)融合、校企合作的協(xié)同育人模式，建設(shè)教育、培訓(xùn)、研發(fā)一體的共享型協(xié)同育人實踐平臺。

新工科實踐教學(xué)相比傳統(tǒng)的實踐教學(xué)有以下特點[6]。

（1）項目設(shè)計創(chuàng)新化。采用“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新思想，針對相關(guān)企業(yè)的用人需求和詳細(xì)的崗位要求，以創(chuàng)新為引領(lǐng)、以專業(yè)為基礎(chǔ)、組建團(tuán)隊以發(fā)揮每位學(xué)生所長為目的，開展創(chuàng)新型實驗，由教師和學(xué)生共同討論，選擇方案，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，擴(kuò)展思維活動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（2）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系統(tǒng)化。從思想導(dǎo)入、政策解讀、專業(yè)融入，到系統(tǒng)訓(xùn)練、領(lǐng)域分析、項目指導(dǎo)、深入進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)工作，以對接實戰(zhàn)。

綜上，我們必須加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

5 結(jié)語

本文根據(jù)新工科建設(shè)的要求，結(jié)合“FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)”課程本身的特點，在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)等幾個方面做出了改革。學(xué)生的綜合素質(zhì)、工程實踐能力明顯提高，工程意識和工程實踐能力增強(qiáng)。今后，我們會繼續(xù)踐行新工科理念，為培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才做出努力。