基于FPGA技术的双创课程改造

李琳

摘要

科技是第一生产力，创新是一个国家的灵魂。本文以电子秒表电路设计为例，介绍了FPGA技术双创课程的改革基本思路，包括引导学生进行互联网+教学模式自主学习，通过合作学习，真实情景学习鼓励学生发挥学习主观能动性，培养自主探索的学习习惯，让学生做自我主动学习的主人。通过FPGA技术双创课程，学生可以掌握从事未来职业所需的知识和技能，提升岗位胜任力，为今后学生创造创业机会打下基础。

【关键词】FPGA技术 双创课程 互联网+教学模式

科技是第一生产力，创新是一个国家的灵魂。李克强总理在2015年2月提出“大众创业、万众创新”，以简政放权的改革为市场主体释放更大空间，让国人在创造物质财富的过程中同时实现精神追求，这是本届政府一直努力的方向。部分高职院校的教师认为双创教育就是培养学生自主创业开办自己的企业，其实这是一种对创新创业教育内涵理解的偏差。创新创业教育就是打破以往的传统教育模式，根据不同的专业特点和人才培养目标进行定位，在专业平台上融入基于岗位创业意识、创业知识，让学生毕业后快速融入到所从事的职业中，并创造一定的价值。

1 问题的提出

如今，高职毕业生的就业问题十分严峻，特别是计算机专业的学生毕业生总量很大，但目前工资水平一般在1050-2000元之间，很难达到学生3000元左右的预计值。通过企业的调研，我们了解到实际上附加值较高的电子产品都离不开FPGA，从事FPGA技术的人员薪水也是相当可观的，初级工，学历在大学专科及以上，起薪是4000元左右;工作三年以上，有一定工作经验的，工资在7000元到8000元左右;工作五年以上的，工资在10000元左右。面对现在高职生工作难找的压力，如果我们能很好地定位高职生学习FPGA的教学方向，势必会大大缓解学生的就业压力。

2 课程改革的基本思路

2.1 总体框架

如图1所示。

2.2 互联网+教学模式

通过走访武汉周边的智能楼宇企业，发现企业需要的是在项目设计上能独立思考，自主解决所遇到的问题的员工。而我们的学生长期在老师填鸭式教育地灌输下，缺乏课下主动查资料预习的习惯，遇到问题不会自己主动解决，而是过分依赖老师的帮助，这对于他们今后走上工作崗位或今后自主创业非常不利。

这门课程借鉴互联网+教学模式，即将上课培训内容、培训资料、培训器材及评价通过MGGC平台提前告知培训学生，让学生在课下主动查资料预习，让学生成为创意与实践的主人，让教师成为学生创新实践的设计者、引导者、支持者、辅导者和合作者。以电子秒表电路设计为例，设计电子设计需要掌握分频电路的设计，七段码译码显示设计，位扫描电路设计。老师在课堂上提示电子时钟的工作原理和给出系统模块图后，学生开始对照相应的模块设计查找资料并编写相应的模块程序。这样做的好处是可以鼓励学生独立思考，并发掘出电子秒表设计的更多创新方案。如果按照以往的教学模式去教学，学生将会过分依赖老师的编程思路，而不去独立思考，从而抹杀了某些学生的创造性思维。如图2所示。

2.3 合作学习，真实情景学习

学生进行完模块的设计后，进行小组讨论，每个小组成员互相展示自己在网上查找的相关资料，并展示自己的模块设计程序。根据小组讨论结果，小组成员讨论出最优化方案。接下来教师要求学生自己编制评价量表，小组成员根据各自表现进行打分。这样做更为注重同学们的学习效果，做到了从以往传统教学中以“教材、教师、教室”为中心到以“学生发展、学生学习和学习效果”为中心的转变，鼓励学生发挥学习主观能动性，培养自主探索的学习习惯，让学生做自我主动学习的主人，而教师的核心任务则更多地是注重课程的顶层设计及学生学习效果的评估。

通过讨论，学生将两位数字秒表的分频程序分成两部分，一个是定时分频，主要是用来产生100MHZ时钟脉冲，控制秒表的进位。另一个是扫描分频程序，用来使两位秒表的数字稳定地显示在七段码显示器上。

学生编写的定时分频程序如下所示：

p2：process（clk）

variable tempt：integer range 0 to5000000：=0;

begin

if（clk'event and cll='1'）then

if（temp2=2500000）then

temp2：=0;

clk2<=not clk2;

else

temp2：=temp2+1;

end if;

end if;

end process;

秒表有两个输出显示，分别是秒和10秒。学生在设计中设置了两个计数器，其中包括十进制计数器对应着秒的进位，六进制计数器对应着10秒的进位。2个计数器分别用不同的显示译码与之对应。学生讨论的这一结果虽然程序比以往的要多些语句描述，但整个程序的结构比以往设计的清晰易懂。秒的十进制程序和显示译码程序如下所示。

秒的十进制程序和六进制程序：

if（rest='1'）then

temp3：=0;

temp4：=0;

else

if（stop='0'）then

if（clk2'event and clk2='1'）then

if（temp3=10）then

temp3：=0;

temp4：rtemp4+1;

else

temp3：=temp3+1;

end if;

if（temp4=6）then

temp4：=0;

end if;

秒的显示译码程序：

case temp3 is

when 0=>temp31：="11111100";

when 1=>temp31：="01100000";

when 2=>temp31：="11011010";

when 3=>temp31：="11110010";

when 4=>temp31：="01100110";

when 5=>temp31：="10110110';

when 6=>temp31：="10111110';

when 7=>temp31：="11100000";

when 8=>temp31：="11111110';

when 9=>temp31：="11110110";

whenothers=>temp31：="ZZZZZZZZ";

end case;

学生最后利用IF语句和CASE语句的嵌套完成了两位秒表的定位和扫描，通过查看学生的定位和扫描的最佳方案，发现比以往的设计要巧妙的多。

if（clkl'event and clkl='1'）then

if（temp9=1）then

temp9：=0;

else

temp9：rtemp9+1;

end if;

case temp9 is

when 0=>dout<=temp41;

sel<="010";

when 1=>dout

sel<="011";

end case;

end if;

2.4 以產品制作为导向设计课程内容

在FPGA技术双创课程的改造中，以产品制作为导向设计的课程内容会使学生在制作产品时学习相应的理论知识，大大地提高了学生学习FPGA技术的学习兴趣。以电子秒表制作为例，在学习中学生需通过模块的设计掌握七段码显示的理论知识，需了解分频程序的设计原理，需巩固IF语句和CASE语句的混合应用。因为是在应用中学习的，所以相关知识点掌握起来比以往单纯地讲理论知识更容易接受。

3 小结

近几年，为了适应社会和经济的发展，培养学生的创业意识，创业精神，创业能力和创业技巧，学校已经把“创新意识”和“创新精神”纳入人才培养方案。学校教务处每年都进行“双创”课程的评选，形成了初步的创业教育体系。

通过《FPGA技术》的课程改造，使学生完成了从原有的只是单一掌握FPGA技术理论知识到能够基本掌握常用的嵌入式产品的制作与应用的过渡，为学生毕业后能以就业者的身份进入社会和企业，以及学生今后自主创业奠定了基础。双创课程的人才培养是高职院校人才培养的一个新课题，通过双创课程，学生可以掌握从事未来职业所需的知识和技能，提升岗位胜任力，为今后学生创造创业机会打下基础。

参考文献

[1]杨晓慧.我国高校创业教育与创新型人才培养研究[J].中国高教研究，2015.

[2]刘丽霞.双创教育背景下高职院校人才培养的多维思考[J].创新工场，2017.

[3]杨洪伟.“双创”背景下大学计算机基础课程体系改革探讨[J].科技视界，2016.

[4]郑莉.培养计算机思维，笃行创新实践一清华大学计算机公共课改革探索[J].计算机教育，2013.