试论独立学院《VHDL与可编程器件》课程一体化教学的探索

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论文摘要：《VHDL与可编程器件》课程是一门工程性、技术性和实践性都很强的课程，强化其教学对提高学生实践和创新能力非常重要,结合多轮课程教学实践，分析了《VHDL与可编程器件》课程教学实施的具体环节,指出了教学过程中出现的问题并对教学进行了若干探索，提出了一体化教学模式并提出了具体的解决方法。

论文关键词：独立学院；教学模式；一体化教学

一、前言

独立学院是公办院校同社会力量联合办学的成果,实行的是新的办学机制,经过几年实践,已经成为高等教育事业的一支新生力量。

我院是一所以工科为主的独立学院，以培养复合型应用人才为主要目标。电子信息类专业的培养目标是培养具有较扎实的电子与信息技术领域的理论基础和较强的工程实践能力，能从事电子设备和信息系统的设计、开发、应用、维护和管理的工程技术人才。

电子信息类专业的的生源来自全国各地，学生素质普遍较高，学生接受能力强，对学习新知识，掌握新技能的愿望非常强烈。“VHDL与可编程器件”课程是电子、通信、计算机、自动化等电子信息类专业的一门十分重要的专业基础课，课程受益面很宽，又是一门发展迅速、工程性强、须紧密结合技术发展前沿的现代电子设计技术课程。其先修课程为模拟电子电路，数字电路等电子学基础课程，后修的课程为一些实用性更强的应用性课程，如数字系统设计、SOPC可编片上系统设计、毕业设计等实践环节。因此,课程的教学质量、教学效果影响到学生对后续专业课的学习。在信息技术迅猛发展的今天,新技术、新产品层出不穷,只有不断进行改革、创新,才能与时俱进。另外,独立学院学生又有自身的特点,比如：综合素质较高,但文化基础相对较弱,社会活动能力强,但信心不足,学习充满激情,但毅力不足。因此,探索出一条适合独立学院学生,并合乎当今社会发展趋势的教学方法,具有重要的现实意义。

“VHDL与可编程器件”课程的具体目标是通过本课程及其它相关课程的学习，使学生能够掌握常用的QuartusII和ispEXPERT等EDA开发软件,及时将学科的最新成果引入教学中,将HDL硬件描述语言编程方法和FPGA的开发技术及符合工程规范的系统设计技术有机地融合在一起，强调理论和实际的联系，培养学生的创新能力和实验动手能力。

二、现有教学模式存在的问题

（一）过于强调理论知识的传授,忽略了解决问题的方法

传统的教学模式,重灌输、轻方法。主要以灌输学科知识为宗旨,把学习理解为在书本上的学习过程,过多地倚重“接受型”学习。独立学院的目的是培养新时代的应用型人才,学生应该在掌握基本原理的基础上,具有独立分析和解决问题的能力,让学生学会学习,而不是被动地接受知识。

（二）理论授课和实践结合不够紧密

以往的教学方式,重理论、轻实践,忽略了两者实质上是相互联系、相互补充的有机整体。独立学院的学生,基础相对薄弱,理论课上感到困惑的内容,常常需要在实验中进行消化。以前的数电课程,理论内容和实验内容虽然在时间上能够做到统一,但教学内容都相对独立,不能很好地进行互补。

（三）教学方法单一,不够生动

目前,“VHDL与可编程器件”课程的教学方式相对传统。随着教育教学手段的发展,也应当积极探索教学方法的改革,加大计算机、多媒体、网络技术等先进技术在课堂中的比重,实现课程教学方式的现代化。

三、“一体化”教学模式

(一)教学内容一体化

以培养学生分析、设计能力和科学的思维模式为主旨,将知识点有机地结合起来。做到以应用为中心,从大处着眼,突出重点,融会贯通。制定教学计划和教学大纲时,考虑当今社会的需求和应用,力求在有限的时间内传授给学生最贴近实际的知识和方法。根据教学计划和大纲,对教材内容进行重组,做到主次有序,重点内容多讲、精讲,次要内容言简意赅。

(二)教学方法一体化

EDA技术发展快，涉及面广、实践性强，对教师和学生的要求较高。掌握EDA技术，提高解决实际工程问题的能力需要一个不断积累、不断探索的过程。在“VHDL与可编程器件”课程教学方法上我们进行了革新，改变了过去以教师为中心、以课堂讲授为主、以传授知识为基本目的的传统教学模式，而采用教师讲授与学生实践相结合，理论知识与现实工程问题相结合的灵活的教学方式，留给学生充分的思考和实践时间，鼓励学生勤于思考，善于把握问题实质，不断提高自己解决实际问题的能力。"

讲课时突出重点、难点，注重知识点重组。既注重理论基础，又强调实践实用，即保持学术前沿性，又兼顾趣味性，师生互动。教学中重视培养学生的运用知识，解决实际问题的能力，课程中引入大量的EDA实际例题，充分调动了学生的学习积极性。实践表明，学生选修这门课的比例较高，参与电子竞赛的人数很多，取得的成绩是肯定的，多元化教学方法包括：

1、交互讨论式教学法：为调动学生独立思考的积极性，理论课教学中教师或学生提出问题，师生之间、学生之间互动讨论，调动学生的积极参与性；在设计与综合实验中，教师引导学生讨论方案、方法等。

2、目标驱动教学法：教师给出课外作业、实验项目及其目标，学生根据任务目标完成实验的各个环节，如资料查找、实验方案设计、仪器调试、实验结果测量与处理等。这种方法使学生任务目标明确，充分发挥学生的自主性，有利于培养其独力工作能力。

3、研究式教学法：采用研究的观点、研究的思路、研究的方法讲授课程内容，设置研究性的作业和实验项目。

4、现场不讲授只指导的方法：对于学生能够独立完成的实验项目，指导教师不统一讲授，只对学生提出的问题进行答疑指导。这种方法有利于学生自主学习，让学生独力思考，自主学习。

5、开放式自主实践教学法：开放实验室，学生自主实验，达到自主学习的目的。

6、课外科技活动指导方法：分小组进行实践活动，开展合作、研究性学习。

7、学生参与教师科研项目方法：学生在学习过程中可参与教师的科研，教师指导其学习与研究。

8、网络辅导方法：学生可通过网络与教师交流，教师通过网络进行辅导。

（三）教学手段一体化

1、突破传统的VHDL语言教学模式和流程，采用全新的教学理念和教学方式，将VHDL语言与EDA工程技术有机结合，以实现良好的教学效果，同时大大缩短了授课时数。

2、教学中以电子线路设计为基点，从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中，自然地给出完整的VHDL描述，同时给出其综合后的RTL电路图及表现该电路系统功能的时序波形图。通过一些简单、直观、典型的实例，将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚，使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容，并付诸设计实践。而传统的方法大多数是按部就班地讲解所有的VHDL语句，包括许多很少用到的非RTL语句，影响了效率。

3、根据EDA技术课程实践性强的特点，设计由浅入深、自主创新等开放类实验项目。各实验除给出详细的实验目的、原理、思考题和实验报告要求外，每个实验还包括多个实验项目（层次），即：第一实验层次是与该课内容相关的验证性实验，提供了详细的设计程序和实验方法，使学生能有章可循，快速入门；第二实验层次是在上一实验基础上提出一些要求，让学生能做进一步的自主发挥；第

三、第四实验层次属于自主设计或创新性质的实验，在其中给出实验的基本原理，实验功能，技术指标要求和设计提示等。实验题目包括一些全国大学生电子设计竞赛的典型赛题、工程实际项目等。

4、综合相关因素，优化教学效果。理论教学与创新实验相结合、创新能力培养与学生科技活动(包括电子设计竞赛)相结合、完成教学任务与适应人才市场专业需求相结合、和外校技术培训与经验交流相结合。教师和学生，教学互动，教学相涨，在不断提高教学水平，优化实验方法的同时，有效克服教学与实验中出现的各种难题，不断将教学效果推向更好的新的高度。

5、提高授课教师的理论水平和工程实践能力，通过大量的科研活动，包括鼓励教师积极参与各类横向和纵向科研项目，将教学实验和科研相结合，提高自身教学和科研能力。

四、结论

近几年来的教学实践表明：该课程的教学实现了教与学的有机结合，理论教学和实践环节高度统一有力地强化了学生的工程实践能力，创新成为学生作品的主题。学生在国内各类电子设计竞赛中屡创佳绩。