浅析FPGA在数字电路与系统课程教学应用.pdfVIP

浅析ＦＰＧＡ在数字电路与系统课程教学中的应用 １ ２ 潘昕畅 　武津城 （１天津师范大学教育科学学院；２天津师范大学物理与电子信息学院　天津　３００３８７） 　数字电路与系统是一门对理论与实践都要求较高的课程，且其内容繁多，理 解困难，实现手段多样化，现今高等教育又由精英化逐步转向为大众化，这 些都加大了教学的难度。本文阐述了数字电路与系统教学中存在的问题，并 借助 “经验之塔”的理论，运用ＦＰＧＡ为辅助平台对教学进行改善，旨在培 养学生的实际工程应用能力与自主创新意识，使学生成为理论联系实际的应 用型人才。 　ＦＰＧＡ；数字电路与系统；经验之塔；实践教学 随着新器件、新方法的不断出现，电子学课程的教学内容在增加、深度也在增加。面对 各种专业知识高度综合的实践工程，仅靠入门课程中微薄的理论基础，是不能高质量完成实 践工程的。这就要求学生能够善于思考，勤于实践，在教学体制上，应改变传统的验证性实 验的格局，加入当今电子实验的流行因素，加强实践环节［１］。目前，掌握ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的专 业人才在就业市场上供不应求，这赋予了 “数字电路与系统”课程教学更加重要的现实 意义。 一、“数字电路与系统”课程教学中存在的问题 （一）理论教学与实践课程联系不紧凑 现今电子元器件已由分立化、模拟化逐步转向为集成化、数字化。基础理论课程所讲的 都是电路的基本原理、基本性质，即使提升到实践，也是较为简单的实验，且实验类型单 一，不能起到举一反三的教学效果，这违背了应用型人才的培养目标。学生看到一个经典的 电路结构，会知道它的属性、功能与特性；但在元器件上稍作改动，便不能应对，远不能达 到课程的要求，提升到工程应用层面。 （二）课程内容重微观轻宏观 这类课程历来把大量的课时投入到电路分析的各种方法及元器件特性的讲解，而对于宏 观的系统电路分析很少涉及，许多现代电子工程中实用的概念及全新的应用技术也未作介 绍。工科专业毕业的学生，需要熟练掌握本专业的一些实践技能，仅把大量课时投入到理论 讲授，不能达到预期的教学效果。  潘昕畅，男，１９８８年生，天津，硕士研究生在读，主要从事现代教育技术研究与嵌入式系统开发。 ·４２５· （三）教学方法和教学手段比较单一 目前，虽然各大高校已逐渐运用多媒体技术辅助教学，克服了板书教学速度慢、效果单 一、教学面窄的缺点。但是，由于各种原因，许多使用多媒体的教学工作者，只是单纯使用 演示文稿与电子文档，教师在讲课的时候，难以把握讲课速度，学生也有走马观花之感，不 利于知识的吸收。久而久之会使学生产生厌学情绪，导致学生理论知识基础差，无法指导实 践工程的进行，分析问题、解决问题的能力欠缺。最终导致许多学生 “学而不知其用”，丧 失学习兴趣，从事本专业的就业率不可观。 二、经验之塔理论对教学的启发 （一）经验之塔的由来 第一次世界大战以后，随着科技的进步，越来越多的媒体应用于教育。有声电影和录音 的出现最终在美国教育界促成了 “视听教学运动”。而戴尔的以 “经验之塔”为核心的 《教 学中的视听方法》则是视听教学理论的代表作。 （二）经验之塔的观点 ① 宝塔最底层的经验最具体，越往上升则越抽象。但不是说获得任何经验都必须经过 从底层到顶层的阶梯，也不是说下一层的经验比上一层的经验更有用。化分阶层是为了说明 各个经验的具体或抽象的程度。 ② 在学校中，应用各种教学媒体，可以使学习更为具体，从而导致更好的抽象。 ③ 位于宝塔中层的视听媒体，较语言、视觉符号更能为学生提供具体和易于理解的经 验，并能冲破时空的限制，弥补其他直接经验方式之不足。 （三）经验之塔对电路类课程教学的启发 经验之塔理论很适合作为电路类课程教学的模型，运用ＦＰＧＡ演示实验即观察的经验， 学生课余利用ＦＰＧＡ进行自主实验则是做的经验，二者相辅相成，有效加深学生记忆，帮助 学生理解抽象的理论知识。经验之塔已经为我们提供了理论指导。