二本院校FPGA课程教学现状分析与对策

邱杰　朱晓姝

【摘 要】当前，二本院校FPGA课程在实际的教学中仍存在一些问题，对此，应转变教学观念，注重培养学生兴趣；合理安排理论教学与实验教学；通过布置实验任务培养学生创新能力；关爱学生，鼓舞学生。

【关键词】FPGA 二本院校 课程教学 现状 对策

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）02C-0154-02

一、FPGA课程概述

FPGA课程是嵌入式开发必修的一门课程。FPGA即“现场可编程门阵列”，是高集成的可编程逻辑器件。它具有灵活的编程方式，是可以重复的现场的编程，并且具有强大的兼容功能，可以外接显示器、示波器、键盘等设备进行必要的开发设计。FPGA开发板的IP内核非常丰富，设计人员以IP内核为基础进行设计，可以缩短设计所需的周期，因此它的设计具有低成本、高效率的特点；其集成的门电路非常庞大，复杂的甚至会达到几百万门的超大规模集成电路；时钟的频率非常高速，时钟周期短使得它的运算速度非常快，并且具有强大的逻辑功能和复杂的时序电路处理功能，甚至用可编程门阵列设计出来的CPU都能达到比较高的频率。

由上所见，FPGA的作用与功能是强大的，而学好FPGA课程逐渐成为计算机与电子专业本科毕业生一个优势。公司与企业对于嵌入式方面的FPGA开发也是越来越重视，对这类人才提供的薪酬也在不断增加。而且多功能的数字系统设计已经无处不融入到我们的日常生活中，我们平时用到的很多电子产品都跟它息息相关，所以很多院校都在这门课程上投入大量的人力与物力，以更好地开发这门课程。因此，加强FPGA课程建设，对于本科院校来说也是十分重要的，特别是培养学生的自主设计与创新能力以及对这门课程的兴趣都是课程建设与改革的主要研究方向。

二、二本院校FPGA课程教学现状分析

目前，二本院校FPGA课程在实际的教学中存在以下一些问题：首先，FPGA的教学在理论与实验上的分配没有做到平衡与协调教学，有的教材或者有的高校比较注重实验的培养，这样的教学会使得课程缺乏理论知识的指引，那么培养的人才在接受编程语言更新或者新一代内核开发板的时候就会显得尤为吃力。而有的教材或者有的高校比较注重理论的培养，缺乏实验的支持和验证，并且不够注重学生的自主创新能力，到最后学生就会感觉到学到的东西好像没有什么用，无法与实际关联起来，他们往往在创新性实验以及动手能力上会显得尤为吃力。其次，FPGA课程并不如其他课程那样有很多精彩的举例，它的课堂有时候会显得异常乏味。老师讲解一些复杂的电路图的原理与设计思路，传授一门硬件描述语言或者电路图设计语言的时候，学生会觉得难懂和疲惫吃力，这样课堂就会变得很沉闷，导致学习效果较差。最后，学生的自身条件与外界影响不尽相同，学生的基础也不尽相同。在上FPGA课程之前，就要在数字电路与C语言等前置课程中把学生拉到差不多的水平上，这样学生在学习FPGA课程时才能如鱼得水。此外，由于网络环境的影响，很多学生沉迷于网络游戏中，对FPGA课程却缺乏兴趣，并且觉得很难，挂科现象不断出现。

三、对策

（一）转变教学观念，注重培养学生兴趣

在一般的教学当中，老师都是在讲台上演示PPT或者讲解实验步骤和内容，学生在讲台下往往兴趣不高，没有专心听讲。这样的教学中，老师的目的只是把要讲授的知识全部灌输给学生，并不考虑学生到底爱不爱学，这样就会使得学生缺乏兴趣，甚至出现上课睡觉或者逃课的现象。兴趣在学习上起到的作用是非常大的，那么在教FPGA这门课程之初，教师就应让学生对这门课程产生兴趣，一旦有了兴趣作为支撑，即使前面培养兴趣花了些时间而导致在后面的学习中进度慢了点，或没有把所有的实验做完，这些都不会影响学生以后对这门课程的求知。因为有了兴趣的支撑，学生甚至会自己去学习，通过报班培训或者网络平台学习，自学更新更多的知识，自己去尝试做实验，即使遇到难题也会主动去攻克。为了培养兴趣，教师在上这门课之初，就应该先给学生展示这门课程最后能让他们获得什么，在实际生活中有什么高科技的东西是与这门课程相关的，用目标驱动的方法激起学生的好奇心与兴趣。然后再给学生介绍一些有趣的实验，引出一些有趣的并值得思考的问题让他们去猜想，让他们做出实际有用的东西，给予他们成果以肯定，用成就感和赞扬来激发他们的兴趣。

（二）合理安排理论教学与实验教学

有些人认为FPGA这门课程是一门以实验为主的课程，应该把大量的时间投入到实验的教学与讲解中去。其实事实并非如此，大专的教学可能是以实验为主，他们注重培养动手能力，但是二本院校对于这门课程的安排应该是理论与实验相辅相成，讲完理论课就能当场拿开发板出来用实验去验证理论的正确与错误，理论与实验是不可分割的有机整体。我们应该改变以往的理论分为理论上课，实验分为实验上课的思路。FPGA这门课程在理论上会给学生讲解很多各电路的功能，如D触发器、JK触发器、四选一多路选择器、状态机、分频器等，这些都是很笼统的，如果只是让学生看电路图或者是看源代码，他们就是陷入误区，有时候甚至不能区分一些器件的功能。只有讲解理论以后，再引导他们把这些功能器件做出来，然后配置好管脚，拨动输入，观察输出，学生才能更好地理解各功能器件，同时也方便他们在以后的数字系统设计中懂得如何去用这些功能器件。或者在理论讲解的过程中拿出开发板来演示实验过程，让学生也能动手模仿实验演示，这样来加深他们对各功能器件的理解。

（三）通过布置实验任务培养学生创新能力

FPGA课程是一门创新性比较强的课程，而创新能力对于学生来说是非常重要的。在一般的教学当中，老师都是按照实验讲义的内容安排学生做实验，学生也是按部就班地去做，没有自己的见解与创新。笔者认为，二本院校的学生是具有一定创新能力的学生，他们当中优秀的甚至在以后会成为出名的工程师。那么，为了培养学生的自主创新能力，教师在讲授理论知识对就应该拓展出一些引人深思的问题，比如讲完分频器以后，就引导学生怎么将分频器加入到他们以前所做的实验当中去，并引得他们观察这样做会得到的结果。在布置学生做实验的时候，要精心设计布置的实验。创新之前首先是模仿别人的实验，然后开始思考自己的新实验，让他们一步一步的做出自己想要的实验来。我们可以让学生先做出讲义上的实验，然后提示他们，按他们喜欢的方式加入分频器或者多路选择器等功能器件，最后让他们把自己做的实验结果写成报告。教师在看他们实验报告的时候再对以后的实验进行深思与设计，结合上一次的实验去做下一次的开发，把学生的创造性实验总结出来，这样一步一步引领学生和培养学生的创新能力。

（四）关爱学生，鼓舞学生

人都是有感情的，学生在平时的学习中需要老师的关心和帮助，因此，教师下课后应多了解学生对课程的理解程度，多跟学生沟通，了解他们学习上的困难，多给予正确性的意见与建议。只有师生之间的关系和谐了，学生才能在以后的课堂中更有学习热情和激情，才能学到更多知识。教师也应在平时多鼓励学生，不能因为他们实验没做出来或者没理解上课的内容而责怪他们，应教给他们更多有用的学习方法并给予态度上的肯定，提示他们如果课堂上有不懂的知识可以私下通过发邮件等方式来找老师解答。而对于学生的问题，教师该尽力去解答，给予学生足够的尊重与重视，如果不重视学生的问题，同样会使学生对这门课程产生抵触。

总之，实验创新性课程的教学改革是一项重大而艰巨并且长期的任务，它需要随着知识更新与社会进步不断调整。因此，教师需要不断学习新知识与反思教学中出现的问题，不断与学生接触和沟通，才能跟得上教学的步伐。同时也需要学校与老师及学生共同努力，使教学质量更上一层楼。

【参考文献】

[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011

[2]李辉.基于FPGA的数字系统设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008

[3]杨慧晶，等.基于FPGA课程的教学改革探究[J].黑龙江教育，2014（9）

【基金项目】玉林师范学院教学改革工程立项项目（15XJJG44）