FPGA技術教學改革論文
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針對課堂教學的局限性，鼓勵學生養(yǎng)成課外積極收集相關專業(yè)知識的主動自學能力；鼓勵學生積極參加各種設計競賽，將所學知識靈活應用于實踐，并使學生逐漸形成創(chuàng)新性思維，具有較高的工程素質(zhì)和實踐能力。
二、基于FPGA技術的課程教學改革策略
1.明確教學目標
即通過對集成電路相關企業(yè)進行調(diào)研，了解企業(yè)對集成電路專業(yè)學生在FPGA技術方面所需的應用技能，進一步明確FPGA技術的教學目標。往往每個企業(yè)的研究方向不同，所用的開發(fā)環(huán)境、仿真工具都各不相同。為了滿足學生就業(yè)需求，教學目標應該重基礎、求延伸。在基礎扎實的基礎上，在應用方向上尋求延伸，使學生多接觸各種常用的典型開發(fā)環(huán)境。
2.整合與FPGA技術相關的課程，設計教學內(nèi)容
由于幾門相關的課程由不同的教師在不同學期授課，同時存在著有些知識點重復講授，而有些重要知識點又在課程中沒有涉及到的現(xiàn)象。再加上對于硬件描述語言的學習僅僅通過課堂教學是遠遠不夠的，應該邊學邊練。根據(jù)專業(yè)特色、企業(yè)需求及修訂后的教學目標，對原FPGA技術相關的多門課程的教學內(nèi)容進行深入分析，依據(jù)教學內(nèi)容的關聯(lián)程度，制定課程整合方案，調(diào)整教學計劃，合理安排授課內(nèi)容，做好銜接，充分利用教學資源。主要包括“硬件描述語言”增設相應實驗課（modelsim仿真）；原“數(shù)字集成電路設計”的實驗內(nèi)容改為quartusii開發(fā)工具綜合項目設計實驗；“FPGA原理與應用”除了介紹原理應用方面外，另增設針對FPGA實驗箱的實驗項目（Xilinx的ise開發(fā)工具）；“SOPC設計技術”課程中要求學生熟練掌握sopcbuilder和XilinxEDK開發(fā)環(huán)境，使學生同時掌握并比較兩大公司的典型開發(fā)環(huán)境，以及系統(tǒng)級設計方法。
3.增設“ASIC綜合與時序分析”課程
現(xiàn)有的一部分FPGA教學實驗，僅僅停留在讓學生熟悉FPGA的設計流程、設計步驟，這遠遠不夠。綜合時序分析在電路設計中起著至關重要的作用，應進一步加強綜合時序分析環(huán)節(jié)，數(shù)字集成電路實驗不能僅停留在將RTL級代碼映射為電路結構的表面工作，應深入分析電路的時序、面積及功耗，讓學生具體體會各種約束在電路具體實現(xiàn)中的意義。因此，增設“ASIC綜合與時序分析”課程，針對ASIC設計購置了Synopsys軟件并建立了相應機房，使學生熟練掌握不同的設計軟件，以滿足設計需求。
4.調(diào)整實驗計劃，提高學生的動手能力
數(shù)字集成電路實驗通常以Modelsim仿真為主，學生只有在最后一個綜合實驗中才能用到FPGA開發(fā)板，開發(fā)板利用率不高，而且學生對開發(fā)板的熟悉程度根本不夠。應該增加FPGA開發(fā)實驗項目，讓學生熟悉開發(fā)板結構、核心器件及外設結構、連接方式，真正能熟悉開發(fā)工具，熟練掌握開發(fā)流程，鼓勵學生多動手、多實踐，真正做到活學活用。
5.加強師資隊伍建設
由于行業(yè)技術更新快，新技術、新工具層出不窮，而學校又存在講授知識老舊，教師技術參差不齊等諸多問題。因此必須加強師資隊伍建設，進行定期技術培訓，及時更新知識結構。通過定期培訓，可以為課程中實驗授課做較好的技術支持。同時支持教師參加培訓，使一線教師能有機會直接與各地從事集成電路數(shù)字設計的一線工程師（包括清華微電子所、中芯國際、華納電子、大唐微電子等知名單位的一線工程師）進行交流。及時了解行業(yè)新動態(tài)、新趨勢、新技術以及主流工具，更好地將最新的知識及相關信息傳授給學生，緊跟時代步伐。
6.變革教學方法
傳統(tǒng)的教學方法強調(diào)以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心，主要以講授為主，而忽視學生的積極性、主動性及創(chuàng)造性的發(fā)揮，這將影響FPGA技術的教學效果。而且這種方式過于枯燥，對FPGA技術教學遠遠不足。在FPGA技術的教學中，根據(jù)講授的內(nèi)容，采用不同的教學方法。除了課堂講授外，在講解具體實例時應采用演示法。FPGA技術的實踐性和應用性很強，設置相關課內(nèi)實驗應分為基礎性實驗、提高性實驗和綜合性實驗。在實踐教學中要堅持“重基礎與技能、求綜合與創(chuàng)新”的改革思路，加強學生工程思維訓練、調(diào)試和分析能力，提高實踐教學體系的創(chuàng)新性、綜合性。除課堂講授外，督促學生在教師指導下自學、自講，以討論為主的教學方式，并根據(jù)合作程序及自愿原則進行分組。針對“集成電路設計方法”課程教學內(nèi)容，建立課外創(chuàng)新小組，為每個小組的階段性成果在課堂上進行成果，鍛煉學生的語言表達能力，建立自信心。同時，由教師引導，對創(chuàng)新小組遇到的問題進行課堂討論、分析，調(diào)動每個學生的積極性，提高學生自行發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力，取得了很好的效果。教師通過與學生互動了解學生的興趣、難點所在，有目的地調(diào)整教學內(nèi)容，使課堂更靈活、更有效地解決學生在學習過程中的各種問題，
7.與企業(yè)合作
建立實訓基地，培養(yǎng)學生的團隊精神。有些能力較強的學生習慣于獨立完成某個項目，這違背了企業(yè)需要具有團隊協(xié)作精神成員的培養(yǎng)方針。實訓基地以分組形式分配項目，對每個學生進行明確分工，讓學生在每個項目中分別擔任項目團隊中的不同角色，承擔各自的任務，以團隊形式完成所分配的項目，并且每個學生在課程結業(yè)時必須完成項目團隊中不同角色的任務，得到相應學分。以實際項目為基礎，領著學生從立項到著手設計再到最終完成設計，讓學生熟練掌握項目完成的各個過程。在進行綜合項目實現(xiàn)的過程中，學生能體會到課堂知識用于實踐是遠遠不足的，這將促進學生查找相關資料進行自主學習，培養(yǎng)學生的自學能力、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。
8.制定FPGA應用能力評價標準
以教師通過每個學生在項目中完成任務比重、創(chuàng)新性思維，加上教師對學生宣講內(nèi)容及表現(xiàn)，以及學生互評的結果作為學生FPGA應用能力的綜合評價結果。從合作意識、動手能力、溝通能力、分析解決問題的能力等方面進行綜合評價。經(jīng)過教學試點評估，通過課程改革，一些參加創(chuàng)新項目的學生能順利通過就業(yè)招聘單位的筆試面試考核，就業(yè)率明顯提高。進入創(chuàng)新小組學習的學生中有1/3能獨立編寫程序，1/4能獨立完成小型創(chuàng)新設計，全部學生能夠掌握FPGA設計流程。
作者：胡靖杜西亮單位：黑龍江大學
