職業(yè)教育論文-項目教學法在ＶＨＤＬ語言與數(shù)字電路設計課中的應用.doc

職業(yè)教育論文-項目教學法在語言與數(shù)字電路設計課中的應用【摘要】本文介紹了高職院校項目式教學改革的重要性，分析了VHDL語言課程實行項目教學的可行性，介紹了VHDL語言項目教學中項目設計的原則和方法，并詳細說明了項目教學過程。【關鍵詞】職業(yè)教育教學改革項目教學法VHDL語言項目教學法是一種切合職業(yè)教育特點，采用項目式組織形式實施課程教學的方法。項目教學法把理論與實踐教學有機地結合起來，鼓勵學生通過實踐活動獲得知識，激發(fā)學生的學習動機，發(fā)掘學生的創(chuàng)造潛能，因而得到很多高等職業(yè)院校教師和學生的青睞，逐步成為高等職業(yè)教育教學改革的發(fā)展方向。本文主要介紹項目教學法在VHDL語言與數(shù)字電路設計課中的應用。一、實施項目式教學法的歷史背景和原因當前，隨著生產力的發(fā)展和技術的提高，用人單位對高素質技能人才的要求也越來越高。然而，在實際教學過程中，高職學生普遍都存在文化基礎差，學習自覺性不夠或不會尋找較好的學習方法，上課注意力不夠集中易開小差，學習被動，尤其對理工科課程的邏輯推理很難適應和接受。另一方面，高職院校的教師自身面臨理論與實際結合不夠緊密，教學和科研水平不高等方面的缺陷，因此，如何改進教學方法，提高教學質量，提高學生的職業(yè)技能，是我們處在教學第一線的老師所必須面對的問題。VHDL語言與數(shù)字電路設計課程是一門理論性和實踐性很強的課程，既要求學生有扎實的數(shù)字電路功底，又要求有較強的高級程序語言能力，還必須有一定的芯片設計的知識。在傳統(tǒng)的教學方法中，一般先介紹VHDL語言與數(shù)字電路設計的基礎理論，然后進行實踐教學。這種教學方法，由于學生缺少對真實職業(yè)情境的體驗以及必要的經驗基礎而無法提起興趣。因此高職生在學習這些課程時普通反映比較“難懂”，而擔任該課程的老師也反映“難教”。如果在VHDL語言與數(shù)字電路設計課程引入項目教學法，從完成職業(yè)任務的需要出發(fā)，以提高學生職業(yè)技能為目標，通過“先做后學”，“在做中學”，這樣可以大大激發(fā)學生的學習動機，從而大大提高教學質量。二、VHDL項目式教學改革的可行性對一門課程引入項目教學方法，是需要具備一定條件的，并不是所有的課程都非常適合項目式教學。項目教學法首先是要能將整個課程劃分為若干個項目。VHDL語言的數(shù)字電路設計課的內容主要有邏輯電路設計、程序編寫、編譯仿真、芯片引腳鎖定和下載等，完全能將這些知識點按照從簡單到復雜，從單一到綜合的原則融入教學的能力目標中，用項目的方式組織起來進行教學。其次，工科的課程的項目式教學還需要一定的教學儀器和場所等條件，就VHDL語言課程來說，必須有專門的電腦機房和多媒體教室，還要有FPGA/CPLD實驗開發(fā)平臺，教師完全可以在帶有實驗開發(fā)系統(tǒng)的機房現(xiàn)場講解、演示并讓學生動手操作。因此，有了這些具備項目教學的基本實驗條件，實施項目式教學應該是完全可行的。三、VHDL語言課程項目式教學的項目設計原則和方法項目教學法中的項目，不同于實際生產和商業(yè)服務中的工程項目，而是指以生產一種具體的、具有實際應用價值的產品或服務為目的的任務。這個任務必須有一定的應用價值，用于學習特定的教學內容，能將教學的理論知識和實踐技能結合在一起，學生有獨立動手實踐的機會，并且還必須有一定的難度。完成這個任務不是已有知識和技能的運用,而是學生利用已有知識在一定范圍內學習新的知識和技能,解決過去從未遇到過的實際問題。因此進行項目設計需要把握幾個原則。1.循序漸進的原則項目設計遵循的第一點是循序漸進過程。這一過程很重要，因為學生在學習過程中是需要成功來激勵的。比如，下面的一段程序：Libraryieee；Useieee.Std_logic_1164.all；Entitynand2isPort(a,b:inbit；Y:Outbit)；Architecturenand2_1ofnand2isY=anandb；Endnand2_1；上面的程序是一個簡單的與非門電路的源程序。在學習前，很多同學特別是一些英語基礎較差的同學對“Entity”、“Architecture”等單詞覺得難“懂”。因此在教學過程中，要根據(jù)學生學習基礎較差的狀況，簡單而通俗易懂的介紹與非門電路設計的完整過程，包括Quartus編程軟件的基本使用、程序的編寫、編譯、引腳的鎖定、程序的下載等，特別讓學生在課堂上動手實踐。對“Entity（實體）”、“Architecture（構造體）”，只要先告訴這些只是VHDL語言必須包含的兩個基本單元，而“Libraryieee”只是VHDL語言中中一些庫的集合，類似于UNIX和DOS中的目錄，至于“Useieee.Std_logic_1164.all”則是VHDL語言的包集合，其作用跟C語言中的“Include”相同。學生剛學的時候沒有必要詳細了解它的確切的含義、具體內容或者適用的范圍，只要了解這個與門電路的源程序中，主要的設計就是使用了“Nand”這個“與非”邏輯運算符進行了運算而已。通過這樣的講解學生就不會對“Entity”、“Architecture”等長度較長，且在日常交流中應用比較少單詞覺得“發(fā)秫”，就會覺得VHDL語言容易“上手”。2.由單一到綜合的原則項目設計遵循的第二點就是由單一到綜合。訓練應從單項訓練開始，然后再過渡到綜合訓練。數(shù)字時鐘的設計，可以先從簡單的10進制開始逐漸過渡到60進制，然后再增加清零、調節(jié)小時、分鐘以及整點報時（甚至音樂報時）以及鬧鐘等一系列功能，這樣可以大地提高學生的動手能力，實操性很強，學生開始進入狀態(tài)。3.知識與技能的結合原則項目設計遵循的第三點是將基本知識與設計技能有機結合。在教學的不同階段，完成不同基礎知識與VHDL程序設計方法的項目教學。如在介紹VHDL最基本知識的項目中，可借助學生過去學過的數(shù)字電路知識，使用電路原理圖的方法程序設計。如下圖所示：在掌握了VHDL基本知識后，比如VHDL語言程序的基本結構（Entity、Architecture、Configuration等）和VHDL語言的描述方式時，項目就可以用RTL、行為描述等方式來設計。根據(jù)項目設計的原則，因此選擇數(shù)字時鐘、交通燈的控制這些人們熟悉且隨處可見對象作為項目教學的主要內容，是十分適合的。表1列出了VHDL語言項目式教學的部分項目：四、VHDL語言項目課程組織過程和教學過程在項目教學法中,項目的選取是關鍵。教學的整個過程和所有的內容都要以項目來貫徹,項目確定后,整個教學過程也就確定下來。在項目實施中,學習過程成為一個人人參與的帶有創(chuàng)造性的實踐活動,它注重的不是最終的結果,而是完成項目的過程,這就要求盡可能地確立優(yōu)秀實用的項目。VHDL語言在傳統(tǒng)的教學過程中，一般來說，是要先利用一次課的時間介紹VHDL語言的基本知識，再在課堂上介紹VHDL語言進行數(shù)字邏輯電路設計的方法，但不會讓學習動手實踐，因為傳統(tǒng)的教學觀念認為，剛接觸這個課程的學生還不掌握VHDL基礎知識，根本不具備編寫程序進行數(shù)字電路設計的理論基礎和能力。接下來，就會花大量的課時介紹VHDL語言程序的基本結構、數(shù)據(jù)類型、運算操作符、語言的描述方式、主要描述語句等，再介紹VHDL的編程語言（如Quartus）的