自顶向下课程设计模式和实现,该文是关于自顶向下论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
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【摘 要】本文首先给出《可编程逻辑器件及应用》课程的知识教学目标和能力目标.接着,研究了该课程目前的教学状况,在对照传统“自底向上”教学模式的基础上,为引入新的课程设计模式-“自顶向下”模式,指出该模式的优点,并将该模式应用到《可编程逻辑器件及应用》课程.实践证明,该方法对高职学生是行之有效的.
【关键词】自顶向下 课程设计 可编程逻辑
《可编程逻辑器件及应用》课程是我院电子信息工程技术专业的一门专业方向必修课.本课程的任务是：通过本课程的学习使学生具备FPGA基础开发、实例开发和高级应用的能力,提高工程实践能力,学会应用FPGA技术解决一些简单的电子设计问题.
一、课程知识教学目标和能力目标
1.知识教学目标
第一,了解EDA技术的由来、可编程逻辑器件的发展历程、传统的电子线路设计和EDA技术的区别及联系,了解可编程逻辑器件PLD结构、特点、功能描述、输出配置、一般性测试等.
第二掌握Quartus Ⅱ的安装,掌握在Quartus Ⅱ的软件平台上进行逻辑设计的几种输入方法、掌握设计项目的编译、仿真、定时分析、引脚设置和下载等.
第三,掌握硬件描述语言VHDL的程序结构、语言要素、描述风格、仿真、综合等.
第四,掌握几种有限状态机设计方法,包括Moore型有限状态机和Mealy型有限状态机.
第五,掌握SOPC和数字系統相关的概念,例如SOPC和MCU,SOPC和Nios,FPGA和SOPC的联系和区别,了解SOPC设计的特点和优势.
第六,熟悉SOPC设计流程,掌握SOPC builder硬件设计流程和Nios IDE软件开发原理.
第七,了解Nios体系结构,掌握数字系统硬件开发和软件联系和区别；了解Avalon总线的基本概念和工作原理.
第八,了解Nios II软件设计流程及方法.
第九,掌握SOPC系统 设备的添加和配置,并了解其工作原理.
2.能力目标
通过《可编程逻辑器件及应用》的实践教学,应能使电子信息工程技术专业的学生借助Quartus II软件进行一般数字电路和系统FPGA设计.通过教学应使学生获得以下的能力.
第一,基本组合逻辑电路和时序逻辑电路的VHDL描述.
第二,简单数字电路的设计,如7段数码显示译码器设计、简易分频器设计等.
第三,能设计简单有限状态机,如交通信号灯控制器设计等.
第四,对于简单的数字系统能迅速得出其需求分析表,列出其硬件组成和软件构思等.
第五,能够借助Quartus Ⅱ开发平台完成一些简单的SOPC嵌入式系统的设计,包括Nios系统基础实验（流水灯实验,JTAG UART通信实验、按键中断实验、计数显示实验）和综合实验（电子乐器实验）.
第六,培养学生软件和硬件协同开发的能力以及团队合作精神.
二、课程教学现状
以本课程知识教学目标和能力目标的引导下,传统的《可编程逻辑器件及应用》教学模式越来越跟不上时代的步伐,主要问题在于：
1.“自底向上”的教学模式难以激发学生的学习兴趣,不能满足人才培养目标的要求
传统的教学模式,将整个知识系统分割成一个个基本知识单元,先从基本单元分析,然后讲解由基本单元组成的基本模块,再到子系统乃至整个知识系统,采用“自底向上”的方式.该方法思路清晰,内容包含全面,教师授课流畅.这种教学模式较为常见,也比较成熟,但在电可编程逻辑器件日新月异的今天,这种教学模式缺点也非常鲜明.
可编程逻辑器件技术纷繁复杂,在现有的学时安排下,不可能面面俱到,过分纠缠于底层实现细节只能造成重点内容不突出等问题.同时,多数学生在学习细节过程中,尚未看到结果已经丧失了兴趣,因此该模式不利于实现人才培养目标.
2.教学案例多数为实验验证,不利于学生实践和创新能力的培养
实验大多为验证性实验,学生几乎都能完成实验.学生很少动脑,削弱了培养学生以系统观念进行设计、仿真的实践能 力,不利于学生工程能力和创新能力的提高.另外在《可编程逻辑器件及应用》课程的教学中仍采用传统的教师传授为主的教学形式,课堂的中心始终是教师,学生处于教学活动的参和者地位,是知识的被动接受者,难以激发学生的学习兴趣,慢慢的学生就会觉得课程枯燥,失去学习的积极性.
3.教学内容设计不合理,仍然是本科高等教育的压缩型
当前教学内容仍然延续本科培养的模式,是对本科课程的简单压缩.实际上,高职课程是受教育者得到全面发展,并按照国家职业标准来主动掌握知识、发展能力、提高素质,进而实现高职教育培养目标的一系列有序的学习活动（工学结合或理论实践一体化的课业及其进程）.按照这样的定义,高职课程既不是本科课程的简单压缩,也不是工作过程的简单复制.
三、新的课程模式探索
1.“自顶向下”教学模式
所谓“自顶向下”教学模式,就是指基于五层混合结构,由“网络体系结构概述—>应用层—>运输层网络层—>数据链路层—>物理层”的顺序组织教学内容.
“自顶向下”教学模式具有以下优点.
第一,从全局走向局部,尽早激发学生的学习热情.例如,课程的第一堂课,就是给学生演示智能小车或者小型机器人,详细说明操作要领及其功能,主要说明各功能对应的的基本原理框架.这样,从课程的开始就吸引学生的眼球,并引起学生浓厚的兴趣,但也从一开始就给学生一点点渗透课程的基本内容,既生动又不失深度,区别于纯粹的只讲操作不讲原理的实践操作类课程.
第二,以可编程逻辑器件为研究对象,紧扣实践应用环境.学生在看到可编程逻辑器件的应用实例之后,同学们在产生浓厚兴趣的同时也为课程提供了“看得见摸得着”的目标.
第三,内容重点突出,割舍底层的实现细节等难以验证的原理和技术,淡化相关基础理论的作用,突出能够解决实际问题的核心理论内容.
2.教学模式改革实践
笔者在讲授《可编程逻辑器件及应用》三个学期的经历中,依托所选取的教材及教学案例,采用“自顶向下”的教学模式,实践证明,该方法对于高职学生是行之有效的.其具体实施方案如下：
第一,根据目前的教学大纲,制定合适的教学案例作为贯穿所有理论知识的实践载体.
第二,根据商定的教学案例,采用“自顶向下”的教学方法修改大纲实施方案.以基本放大电路部分为例,如图1.
第三,和企业工程师一起合作开发教学实践载体.
第四,学生通过完成企业工作任务、参加竞赛、参加企业培训等,获得实践技能.
第五,根据目前的教学方案设计,制定合适的课程考核评价机制.
第六,将设计的教学方案、考评机制等引入新学期本门课程的实际教学中,完善课程教学讲义等教学文档.
四、结论
本文将依托所选取的教材及教学案例,在《可编程逻辑器件及应用》三个学期中采用“自顶向下”课程设计模式,并配套设计相应的教学改革措施,实践证明,该方法对高职学生是行之有效的,有助于培养学生的兴趣,实现教学目标.
参考文献
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结论：关于本文可作为相关专业自顶向下论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文solidworks自顶向下论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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