基于FPGA技術(shù)的雙創(chuàng)課程改造

李琳

摘要

科技是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是一個(gè)國(guó)家的靈魂。本文以電子秒表電路設(shè)計(jì)為例，介紹了FPGA技術(shù)雙創(chuàng)課程的改革基本思路，包括引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式自主學(xué)習(xí)，通過(guò)合作學(xué)習(xí)，真實(shí)情景學(xué)習(xí)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)自主探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣，讓學(xué)生做自我主動(dòng)學(xué)習(xí)的主人。通過(guò)FPGA技術(shù)雙創(chuàng)課程，學(xué)生可以掌握從事未來(lái)職業(yè)所需的知識(shí)和技能，提升崗位勝任力，為今后學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】FPGA技術(shù) 雙創(chuàng)課程 互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式

科技是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是一個(gè)國(guó)家的靈魂。李克強(qiáng)總理在2015年2月提出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”，以簡(jiǎn)政放權(quán)的改革為市場(chǎng)主體釋放更大空間，讓國(guó)人在創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富的過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)精神追求，這是本屆政府一直努力的方向。部分高職院校的教師認(rèn)為雙創(chuàng)教育就是培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)開辦自己的企業(yè)，其實(shí)這是一種對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育內(nèi)涵理解的偏差。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育就是打破以往的傳統(tǒng)教育模式，根據(jù)不同的專業(yè)特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行定位，在專業(yè)平臺(tái)上融入基于崗位創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)業(yè)知識(shí)，讓學(xué)生畢業(yè)后快速融入到所從事的職業(yè)中，并創(chuàng)造一定的價(jià)值。

1 問題的提出

如今，高職畢業(yè)生的就業(yè)問題十分嚴(yán)峻，特別是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)生總量很大，但目前工資水平一般在1050-2000元之間，很難達(dá)到學(xué)生3000元左右的預(yù)計(jì)值。通過(guò)企業(yè)的調(diào)研，我們了解到實(shí)際上附加值較高的電子產(chǎn)品都離不開FPGA，從事FPGA技術(shù)的人員薪水也是相當(dāng)可觀的，初級(jí)工，學(xué)歷在大學(xué)?？萍耙陨?，起薪是4000元左右;工作三年以上，有一定工作經(jīng)驗(yàn)的，工資在7000元到8000元左右;工作五年以上的，工資在10000元左右。面對(duì)現(xiàn)在高職生工作難找的壓力，如果我們能很好地定位高職生學(xué)習(xí)FPGA的教學(xué)方向，勢(shì)必會(huì)大大緩解學(xué)生的就業(yè)壓力。

2 課程改革的基本思路

2.1 總體框架

如圖1所示。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式

通過(guò)走訪武漢周邊的智能樓宇企業(yè)，發(fā)現(xiàn)企業(yè)需要的是在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上能獨(dú)立思考，自主解決所遇到的問題的員工。而我們的學(xué)生長(zhǎng)期在老師填鴨式教育地灌輸下，缺乏課下主動(dòng)查資料預(yù)習(xí)的習(xí)慣，遇到問題不會(huì)自己主動(dòng)解決，而是過(guò)分依賴?yán)蠋煹膸椭@對(duì)于他們今后走上工作崗位或今后自主創(chuàng)業(yè)非常不利。

這門課程借鑒互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式，即將上課培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)資料、培訓(xùn)器材及評(píng)價(jià)通過(guò)MGGC平臺(tái)提前告知培訓(xùn)學(xué)生，讓學(xué)生在課下主動(dòng)查資料預(yù)習(xí)，讓學(xué)生成為創(chuàng)意與實(shí)踐的主人，讓教師成為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的設(shè)計(jì)者、引導(dǎo)者、支持者、輔導(dǎo)者和合作者。以電子秒表電路設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)電子設(shè)計(jì)需要掌握分頻電路的設(shè)計(jì)，七段碼譯碼顯示設(shè)計(jì)，位掃描電路設(shè)計(jì)。老師在課堂上提示電子時(shí)鐘的工作原理和給出系統(tǒng)模塊圖后，學(xué)生開始對(duì)照相應(yīng)的模塊設(shè)計(jì)查找資料并編寫相應(yīng)的模塊程序。這樣做的好處是可以鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，并發(fā)掘出電子秒表設(shè)計(jì)的更多創(chuàng)新方案。如果按照以往的教學(xué)模式去教學(xué)，學(xué)生將會(huì)過(guò)分依賴?yán)蠋煹木幊趟悸?，而不去?dú)立思考，從而抹殺了某些學(xué)生的創(chuàng)造性思維。如圖2所示。

2.3 合作學(xué)習(xí)，真實(shí)情景學(xué)習(xí)

學(xué)生進(jìn)行完模塊的設(shè)計(jì)后，進(jìn)行小組討論，每個(gè)小組成員互相展示自己在網(wǎng)上查找的相關(guān)資料，并展示自己的模塊設(shè)計(jì)程序。根據(jù)小組討論結(jié)果，小組成員討論出最優(yōu)化方案。接下來(lái)教師要求學(xué)生自己編制評(píng)價(jià)量表，小組成員根據(jù)各自表現(xiàn)進(jìn)行打分。這樣做更為注重同學(xué)們的學(xué)習(xí)效果，做到了從以往傳統(tǒng)教學(xué)中以“教材、教師、教室”為中心到以“學(xué)生發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果”為中心的轉(zhuǎn)變，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)自主探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣，讓學(xué)生做自我主動(dòng)學(xué)習(xí)的主人，而教師的核心任務(wù)則更多地是注重課程的頂層設(shè)計(jì)及學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估。

通過(guò)討論，學(xué)生將兩位數(shù)字秒表的分頻程序分成兩部分，一個(gè)是定時(shí)分頻，主要是用來(lái)產(chǎn)生100MHZ時(shí)鐘脈沖，控制秒表的進(jìn)位。另一個(gè)是掃描分頻程序，用來(lái)使兩位秒表的數(shù)字穩(wěn)定地顯示在七段碼顯示器上。

學(xué)生編寫的定時(shí)分頻程序如下所示：

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;

秒表有兩個(gè)輸出顯示，分別是秒和10秒。學(xué)生在設(shè)計(jì)中設(shè)置了兩個(gè)計(jì)數(shù)器，其中包括十進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)著秒的進(jìn)位，六進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)著10秒的進(jìn)位。2個(gè)計(jì)數(shù)器分別用不同的顯示譯碼與之對(duì)應(yīng)。學(xué)生討論的這一結(jié)果雖然程序比以往的要多些語(yǔ)句描述，但整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)比以往設(shè)計(jì)的清晰易懂。秒的十進(jìn)制程序和顯示譯碼程序如下所示。

秒的十進(jìn)制程序和六進(jìn)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;

秒的顯示譯碼程序：

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;

學(xué)生最后利用IF語(yǔ)句和CASE語(yǔ)句的嵌套完成了兩位秒表的定位和掃描，通過(guò)查看學(xué)生的定位和掃描的最佳方案，發(fā)現(xiàn)比以往的設(shè)計(jì)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(chǎn)品制作為導(dǎo)向設(shè)計(jì)課程內(nèi)容

在FPGA技術(shù)雙創(chuàng)課程的改造中，以產(chǎn)品制作為導(dǎo)向設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容會(huì)使學(xué)生在制作產(chǎn)品時(shí)學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識(shí)，大大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)FPGA技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。以電子秒表制作為例，在學(xué)習(xí)中學(xué)生需通過(guò)模塊的設(shè)計(jì)掌握七段碼顯示的理論知識(shí)，需了解分頻程序的設(shè)計(jì)原理，需鞏固IF語(yǔ)句和CASE語(yǔ)句的混合應(yīng)用。因?yàn)槭窃趹?yīng)用中學(xué)習(xí)的，所以相關(guān)知識(shí)點(diǎn)掌握起來(lái)比以往單純地講理論知識(shí)更容易接受。

3 小結(jié)

近幾年，為了適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)，創(chuàng)業(yè)精神，創(chuàng)業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)技巧，學(xué)校已經(jīng)把“創(chuàng)新意識(shí)”和“創(chuàng)新精神”納入人才培養(yǎng)方案。學(xué)校教務(wù)處每年都進(jìn)行“雙創(chuàng)”課程的評(píng)選，形成了初步的創(chuàng)業(yè)教育體系。

通過(guò)《FPGA技術(shù)》的課程改造，使學(xué)生完成了從原有的只是單一掌握FPGA技術(shù)理論知識(shí)到能夠基本掌握常用的嵌入式產(chǎn)品的制作與應(yīng)用的過(guò)渡，為學(xué)生畢業(yè)后能以就業(yè)者的身份進(jìn)入社會(huì)和企業(yè)，以及學(xué)生今后自主創(chuàng)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。雙創(chuàng)課程的人才培養(yǎng)是高職院校人才培養(yǎng)的一個(gè)新課題，通過(guò)雙創(chuàng)課程，學(xué)生可以掌握從事未來(lái)職業(yè)所需的知識(shí)和技能，提升崗位勝任力，為今后學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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