基于FPGA技術的雙創課程改造

李琳

摘要

科技是第一生產力，創新是一個國家的靈魂。本文以電子秒表電路設計為例，介紹了FPGA技術雙創課程的改革基本思路，包括引導學生進行互聯網+教學模式自主學習，通過合作學習，真實情景學習鼓勵學生發揮學習主觀能動性，培養自主探索的學習習慣，讓學生做自我主動學習的主人。通過FPGA技術雙創課程，學生可以掌握從事未來職業所需的知識和技能，提升崗位勝任力，為今后學生創造創業機會打下基礎。

【關鍵詞】FPGA技術 雙創課程 互聯網+教學模式

科技是第一生產力，創新是一個國家的靈魂。李克強總理在2015年2月提出“大眾創業、萬眾創新”，以簡政放權的改革為市場主體釋放更大空間，讓國人在創造物質財富的過程中同時實現精神追求，這是本屆政府一直努力的方向。部分高職院校的教師認為雙創教育就是培養學生自主創業開辦自己的企業，其實這是一種對創新創業教育內涵理解的偏差。創新創業教育就是打破以往的傳統教育模式，根據不同的專業特點和人才培養目標進行定位，在專業平臺上融入基于崗位創業意識、創業知識，讓學生畢業后快速融入到所從事的職業中，并創造一定的價值。

1 問題的提出

如今，高職畢業生的就業問題十分嚴峻，特別是計算機專業的學生畢業生總量很大，但目前工資水平一般在1050-2000元之間，很難達到學生3000元左右的預計值。通過企業的調研，我們了解到實際上附加值較高的電子產品都離不開FPGA，從事FPGA技術的人員薪水也是相當可觀的，初級工，學歷在大學專科及以上，起薪是4000元左右;工作三年以上，有一定工作經驗的，工資在7000元到8000元左右;工作五年以上的，工資在10000元左右。面對現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習FPGA的教學方向，勢必會大大緩解學生的就業壓力。

2 課程改革的基本思路

2.1 總體框架

如圖1所示。

2.2 互聯網+教學模式

通過走訪武漢周邊的智能樓宇企業，發現企業需要的是在項目設計上能獨立思考，自主解決所遇到的問題的員工。而我們的學生長期在老師填鴨式教育地灌輸下，缺乏課下主動查資料預習的習慣，遇到問題不會自己主動解決，而是過分依賴老師的幫助，這對于他們今后走上工作崗位或今后自主創業非常不利。

這門課程借鑒互聯網+教學模式，即將上課培訓內容、培訓資料、培訓器材及評價通過MGGC平臺提前告知培訓學生，讓學生在課下主動查資料預習，讓學生成為創意與實踐的主人，讓教師成為學生創新實踐的設計者、引導者、支持者、輔導者和合作者。以電子秒表電路設計為例，設計電子設計需要掌握分頻電路的設計，七段碼譯碼顯示設計，位掃描電路設計。老師在課堂上提示電子時鐘的工作原理和給出系統模塊圖后，學生開始對照相應的模塊設計查找資料并編寫相應的模塊程序。這樣做的好處是可以鼓勵學生獨立思考，并發掘出電子秒表設計的更多創新方案。如果按照以往的教學模式去教學，學生將會過分依賴老師的編程思路，而不去獨立思考，從而抹殺了某些學生的創造性思維。如圖2所示。

2.3 合作學習，真實情景學習

學生進行完模塊的設計后，進行小組討論，每個小組成員互相展示自己在網上查找的相關資料，并展示自己的模塊設計程序。根據小組討論結果，小組成員討論出最優化方案。接下來教師要求學生自己編制評價量表，小組成員根據各自表現進行打分。這樣做更為注重同學們的學習效果，做到了從以往傳統教學中以“教材、教師、教室”為中心到以“學生發展、學生學習和學習效果”為中心的轉變，鼓勵學生發揮學習主觀能動性，培養自主探索的學習習慣，讓學生做自我主動學習的主人，而教師的核心任務則更多地是注重課程的頂層設計及學生學習效果的評估。

通過討論，學生將兩位數字秒表的分頻程序分成兩部分，一個是定時分頻，主要是用來產生100MHZ時鐘脈沖，控制秒表的進位。另一個是掃描分頻程序，用來使兩位秒表的數字穩定地顯示在七段碼顯示器上。

學生編寫的定時分頻程序如下所示：

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;

秒表有兩個輸出顯示，分別是秒和10秒。學生在設計中設置了兩個計數器，其中包括十進制計數器對應著秒的進位，六進制計數器對應著10秒的進位。2個計數器分別用不同的顯示譯碼與之對應。學生討論的這一結果雖然程序比以往的要多些語句描述，但整個程序的結構比以往設計的清晰易懂。秒的十進制程序和顯示譯碼程序如下所示。

秒的十進制程序和六進制程序：

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;

學生最后利用IF語句和CASE語句的嵌套完成了兩位秒表的定位和掃描，通過查看學生的定位和掃描的最佳方案，發現比以往的設計要巧妙的多。

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 以產品制作為導向設計課程內容

在FPGA技術雙創課程的改造中，以產品制作為導向設計的課程內容會使學生在制作產品時學習相應的理論知識，大大地提高了學生學習FPGA技術的學習興趣。以電子秒表制作為例，在學習中學生需通過模塊的設計掌握七段碼顯示的理論知識，需了解分頻程序的設計原理，需鞏固IF語句和CASE語句的混合應用。因為是在應用中學習的，所以相關知識點掌握起來比以往單純地講理論知識更容易接受。

3 小結

近幾年，為了適應社會和經濟的發展，培養學生的創業意識，創業精神，創業能力和創業技巧，學校已經把“創新意識”和“創新精神”納入人才培養方案。學校教務處每年都進行“雙創”課程的評選，形成了初步的創業教育體系。

通過《FPGA技術》的課程改造，使學生完成了從原有的只是單一掌握FPGA技術理論知識到能夠基本掌握常用的嵌入式產品的制作與應用的過渡，為學生畢業后能以就業者的身份進入社會和企業，以及學生今后自主創業奠定了基礎。雙創課程的人才培養是高職院校人才培養的一個新課題，通過雙創課程，學生可以掌握從事未來職業所需的知識和技能，提升崗位勝任力，為今后學生創造創業機會打下基礎。

參考文獻

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[2]劉麗霞.雙創教育背景下高職院校人才培養的多維思考[J].創新工場，2017.

[3]楊洪偉.“雙創”背景下大學計算機基礎課程體系改革探討[J].科技視界，2016.

[4]鄭莉.培養計算機思維，篤行創新實踐一清華大學計算機公共課改革探索[J].計算機教育，2013.