試論獨(dú)立學(xué)院《VHDL與可編程器件》課程一體化教學(xué)的探索
論文摘要：《VHDL與可編程器件》課程是一門工程性、技術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，強(qiáng)化其教學(xué)對提高學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力非常重要,結(jié)合多輪課程教學(xué)實(shí)踐，分析了《VHDL與可編程器件》課程教學(xué)實(shí)施的具體環(huán)節(jié),指出了教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題并對教學(xué)進(jìn)行了若干探索，提出了一體化教學(xué)模式并提出了具體的解決方法。
論文關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院；教學(xué)模式；一體化教學(xué)
一、前言
獨(dú)立學(xué)院是公辦院校同社會(huì)力量聯(lián)合辦學(xué)的成果,實(shí)行的是新的辦學(xué)機(jī)制,經(jīng)過幾年實(shí)踐,已經(jīng)成為高等教育事業(yè)的一支新生力量。
我院是一所以工科為主的獨(dú)立學(xué)院，以培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才為主要目標(biāo)。電子信息類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有較扎實(shí)的電子與信息技術(shù)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，能從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)和管理的工程技術(shù)人才。
電子信息類專業(yè)的的生源來自全國各地，學(xué)生素質(zhì)普遍較高，學(xué)生接受能力強(qiáng)，對學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新技能的愿望非常強(qiáng)烈�！癡HDL與可編程器件”課程是電子、通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等電子信息類專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程受益面很寬，又是一門發(fā)展迅速、工程性強(qiáng)、須緊密結(jié)合技術(shù)發(fā)展前沿的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程。其先修課程為模擬電子電路，數(shù)字電路等電子學(xué)基礎(chǔ)課程，后修的課程為一些實(shí)用性更強(qiáng)的應(yīng)用性課程，如數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、SOPC可編片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此,課程的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果影響到學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮,只有不斷進(jìn)行改革、創(chuàng)新,才能與時(shí)俱進(jìn)。另外,獨(dú)立學(xué)院學(xué)生又有自身的特點(diǎn),比如：綜合素質(zhì)較高,但文化基礎(chǔ)相對較弱,社會(huì)活動(dòng)能力強(qiáng),但信心不足,學(xué)習(xí)充滿激情,但毅力不足。因此,探索出一條適合獨(dú)立學(xué)院學(xué)生,并合乎當(dāng)今社會(huì)發(fā)展趨勢的教學(xué)方法,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
“VHDL與可編程器件”課程的具體目標(biāo)是通過本課程及其它相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握常用的QuartusII和ispEXPERT等EDA開發(fā)軟件,及時(shí)將學(xué)科的最新成果引入教學(xué)中,將HDL硬件描述語言編程方法和FPGA的開發(fā)技術(shù)及符合工程規(guī)范的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)有機(jī)地融合在一起，強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)際的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。
二、現(xiàn)有教學(xué)模式存在的問題
�。ㄒ唬┻^于強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的傳授,忽略了解決問題的方法
傳統(tǒng)的教學(xué)模式,重灌輸、輕方法。主要以灌輸學(xué)科知識(shí)為宗旨,把學(xué)習(xí)理解為在書本上的學(xué)習(xí)過程,過多地倚重“接受型”學(xué)習(xí)。獨(dú)立學(xué)院的目的是培養(yǎng)新時(shí)代的應(yīng)用型人才,學(xué)生應(yīng)該在掌握基本原理的基礎(chǔ)上,具有獨(dú)立分析和解決問題的能力,讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),而不是被動(dòng)地接受知識(shí)。
�。ǘ├碚撌谡n和實(shí)踐結(jié)合不夠緊密
以往的教學(xué)方式,重理論、輕實(shí)踐,忽略了兩者實(shí)質(zhì)上是相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充的有機(jī)整體。獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生,基礎(chǔ)相對薄弱,理論課上感到困惑的內(nèi)容,常常需要在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行消化。以前的數(shù)電課程,理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖然在時(shí)間上能夠做到統(tǒng)一,但教學(xué)內(nèi)容都相對獨(dú)立,不能很好地進(jìn)行互補(bǔ)。
�。ㄈ┙虒W(xué)方法單一,不夠生動(dòng)
目前,“VHDL與可編程器件”課程的教學(xué)方式相對傳統(tǒng)。隨著教育教學(xué)手段的發(fā)展,也應(yīng)當(dāng)積極探索教學(xué)方法的改革,加大計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在課堂中的比重,實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)方式的現(xiàn)代化。
三、“一體化”教學(xué)模式
(一)教學(xué)內(nèi)容一體化
以培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計(jì)能力和科學(xué)的思維模式為主旨,將知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來。做到以應(yīng)用為中心,從大處著眼,突出重點(diǎn),融會(huì)貫通。制定教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱時(shí),考慮當(dāng)今社會(huì)的需求和應(yīng)用,力求在有限的時(shí)間內(nèi)傳授給學(xué)生最貼近實(shí)際的知識(shí)和方法。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和大綱,對教材內(nèi)容進(jìn)行重組,做到主次有序,重點(diǎn)內(nèi)容多講、精講,次要內(nèi)容言簡意賅。
(二)教學(xué)方法一體化
EDA技術(shù)發(fā)展快，涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，對教師和學(xué)生的要求較高。掌握EDA技術(shù)，提高解決實(shí)際工程問題的能力需要一個(gè)不斷積累、不斷探索的過程。在“VHDL與可編程器件”課程教學(xué)方法上我們進(jìn)行了革新，改變了過去以教師為中心、以課堂講授為主、以傳授知識(shí)為基本目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式，而采用教師講授與學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合，理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)工程問題相結(jié)合的靈活的教學(xué)方式，留給學(xué)生充分的思考和實(shí)踐時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生勤于思考，善于把握問題實(shí)質(zhì)，不斷提高自己解決實(shí)際問題的能力。
講課時(shí)突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，注重知識(shí)點(diǎn)重組。既注重理論基礎(chǔ)，又強(qiáng)調(diào)實(shí)踐實(shí)用，即保持學(xué)術(shù)前沿性，又兼顧趣味性，師生互動(dòng)。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)用知識(shí)，解決實(shí)際問題的能力，課程中引入大量的EDA實(shí)際例題，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。實(shí)踐表明，學(xué)生選修這門課的比例較高，參與電子競賽的人數(shù)很多，取得的成績是肯定的，多元化教學(xué)方法包括：
1、交互討論式教學(xué)法：為調(diào)動(dòng)學(xué)生獨(dú)立思考的積極性，理論課教學(xué)中教師或?qū)W生提出問題，師生之間、學(xué)生之間互動(dòng)討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極參與性；在設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)中，教師引導(dǎo)學(xué)生討論方案、方法等。
2、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法：教師給出課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及其目標(biāo)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)目標(biāo)完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如資料查找、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、儀器調(diào)試、實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量與處理等。這種方法使學(xué)生任務(wù)目標(biāo)明確，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，有利于培養(yǎng)其獨(dú)力工作能力。
3、研究式教學(xué)法：采用研究的觀點(diǎn)、研究的思路、研究的方法講授課程內(nèi)容，設(shè)置研究性的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
4、現(xiàn)場不講授只指導(dǎo)的方法：對于學(xué)生能夠獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，指導(dǎo)教師不統(tǒng)一講授，只對學(xué)生提出的問題進(jìn)行答疑指導(dǎo)。這種方法有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生獨(dú)力思考，自主學(xué)習(xí)。
5、開放式自主實(shí)踐教學(xué)法：開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，達(dá)到自主學(xué)習(xí)的目的。
6、課外科技活動(dòng)指導(dǎo)方法：分小組進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，開展合作、研究性學(xué)習(xí)。
7、學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目方法：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可參與教師的科研，教師指導(dǎo)其學(xué)習(xí)與研究。
8、網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)方法：學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)與教師交流，教師通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔導(dǎo)。
（三）教學(xué)手段一體化
1、突破傳統(tǒng)的VHDL語言教學(xué)模式和流程，采用全新的教學(xué)理念和教學(xué)方式，將VHDL語言與EDA工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，同時(shí)大大縮短了授課時(shí)數(shù)。
2、教學(xué)中以電子線路設(shè)計(jì)為基點(diǎn)，從實(shí)例的介紹中引出VHDL語句語法內(nèi)容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時(shí)給出其綜合后的RTL電路圖及表現(xiàn)該電路系統(tǒng)功能的時(shí)序波形圖。通過一些簡單、直觀、典型的實(shí)例，將VHDL中最核心、最基本的內(nèi)容解釋清楚，使學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)就能有效地掌握VHDL的主干內(nèi)容，并付諸設(shè)計(jì)實(shí)踐。而傳統(tǒng)的方法大多數(shù)是按部就班地講解所有的VHDL語句，包括許多很少用到的非RTL語句，影響了效率。
3、根據(jù)EDA技術(shù)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)由淺入深、自主創(chuàng)新等開放類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。各實(shí)驗(yàn)除給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、思考題和實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求外，每個(gè)實(shí)驗(yàn)還包括多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（層次），即：第一實(shí)驗(yàn)層次是與該課內(nèi)容相關(guān)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，提供了詳細(xì)的設(shè)計(jì)程序和實(shí)驗(yàn)方法，使學(xué)生能有章可循，快速入門；第二實(shí)驗(yàn)層次是在上一實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出一些要求，讓學(xué)生能做進(jìn)一步的自主發(fā)揮；第三、第四實(shí)驗(yàn)層次屬于自主設(shè)計(jì)或創(chuàng)新性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，在其中給出實(shí)驗(yàn)的基本原理，實(shí)驗(yàn)功能，技術(shù)指標(biāo)要求和設(shè)計(jì)提示等。實(shí)驗(yàn)題目包括一些全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的典型賽題、工程實(shí)際項(xiàng)目等。
4、綜合相關(guān)因素，優(yōu)化教學(xué)效果。理論教學(xué)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、創(chuàng)新能力培養(yǎng)與學(xué)生科技活動(dòng)(包括電子設(shè)計(jì)競賽)相結(jié)合、完成教學(xué)任務(wù)與適應(yīng)人才市場專業(yè)需求相結(jié)合、和外校技術(shù)培訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)交流相結(jié)合。教師和學(xué)生，教學(xué)互動(dòng)，教學(xué)相漲，在不斷提高教學(xué)水平，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法的同時(shí)，有效克服教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種難題，不斷將教學(xué)效果推向更好的新的高度。
5、提高授課教師的理論水平和工程實(shí)踐能力，通過大量的科研活動(dòng)，包括鼓勵(lì)教師積極參與各類橫向和縱向科研項(xiàng)目，將教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研相結(jié)合，提高自身教學(xué)和科研能力。
四、結(jié)論
近幾年來的教學(xué)實(shí)踐表明：該課程的教學(xué)實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)高度統(tǒng)一有力地強(qiáng)化了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，創(chuàng)新成為學(xué)生作品的主題。學(xué)生在國內(nèi)各類電子設(shè)計(jì)競賽中屢創(chuàng)佳績。
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