基于STEAM的FPGA技术课程教学,该文是课程教学方面有关在职研究生论文范文和课程教学和FPGA和STEAM有关在职毕业论文范文.
课程教学论文参考文献：
摘 要STEAM 是一种新的教育理念,它将科学、技术、工学、艺术及数学综合在一起培养学生,注重学生实践过程中动手能力的提高,让学生在制作自己感兴趣的作品的过程中构建科学、技术、工程、艺术和数学相关的知识.本课题研究FPGA 技术课程基于STEAM 的教学设计模式,对教学环境、教学目的、教学方法以及对象的教学设计方案进行探索和研究,设计出适合民办高校的教学设计模式.
关键词STEAM 教学改革教学模式
Research on the Teaching Innovation of FPGA Technolo原gy Course Based on STEAM // Peng Min
Abstract STEAM is a new educational concept integrating science,technology, engineering, art and mathematics to developstudents. It emphasizes the improvement of students´ hands-onskills in the process of practice and allows students to build therelevant knowledge of science, technology, engineering, art andmathematics in the process of making works in which they areinterested. This paper researches the teaching design pattern ofFPGA technology course based on STEAM, exploring and studyingthe teaching environment, teaching objectives, teachingmethods and education objects, aiming to design a teaching designpattern suitable for private colleges and universities.Key words STEAM;teaching reform;teaching mode
1 引言
STEAM 指的是科学（Science)、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）五门学科的简称,它并不是这五个方面的简单组合,而是包含运用这五门学科的相关能力,把学习到的零碎知识与机械过程转变成真实世界相互联系的不同侧面的综合能力.学生在经过STEAM 教育之后,能把所学知识与实际生活相结合,在解决实际技术相关问题的过程中,转换以及扩展学生的思维视角.
之所以选择FPGA 技术这门课程来做基于STEAM 的教学改革,是因为在电子设计领域,可编程逻辑器件（如FPGA）的应用非常广泛,可编程逻辑器件可以通过软件编程对其内部的硬件结构和工作方式进行重构,使得数字系统的设计由传统的手工设计迈向自动化设计,从而使数字电子技术的设计方法和设计理念发生了翻天覆地的变化,打破了软、硬件的设计界限,使得硬件的设计也可以像软件设计那样方便.基于此,以FPGA 技术课程改革作为全面实施STEAM教育的切入点与突破口,进行STEAM 教学资源设计与开发,以适应电类专业培养高素质、应用型人才的专业核心能力的培养目标.
2 研究的内容
“互联网+”进一步的推动教学方式突破时空的限制,促进教与学的双重改革,构建了没有围墙的校园,汇聚了海量的知识资源,为学生们提供了更多优质、个性化、多样化的学习支持,这一时代背景为发展STEAM 教育提供了良好基础,并深入地改变着教师的教学模式与学生的学习模式.
目前STEAM 主流的教育内容是机器人、编程、以及3D打印等,以开展项目的模式进行课堂教学,通过做项目的过程让学生自然而然的运用到综合的知识.
以FPGA 硬件系统控制的智能小车为例,学生需要在最开始的时候学习简单的编程知识,可以是开源的积木式编程方式,或者学习VHDL 硬件描述语言,然后学生会发现实际应用中出现的各种问题,比如智能小车的加速、减速、拐弯等会用到一定数学逻辑,需要去具体的设置.在智能小车的制作过程中,学生们会用到设计艺术方面的知识,在智能小车拼装的时候又会用到工程的知识等等,因此,学生们在设计并制作完成一个智能小车之后就已经独立运用到很多学科的知识了.
2.1 课堂教学改革
STEAM 教育改变了基于标准化考试的传统教育理念,STEAM 更注重学生的学习过程,而不是仅仅只看考试结果,它是一种现代的教育理念.我们要敢于让学生在学习的过程中犯错,让他们听到不同的观点,让他们尝试不同的想法,我们希望学生学会能够应用于实际生活的知识,而不是为了考试.因此STEAM 教育是在有木板、电线、电路板、芯片、打印机、锉刀、笔等教育辅助工具的实验室上课,而不是在桌椅整齐的教室.
本课程可以将传统的课堂教学改在仿真实验室进行STEAM 课堂,直接采用理论知识通过实践教学的方式.因为本门课程的实践操作性较强,纯课堂理论教学让学生感觉枯燥无味最后当成一门语言课来学习,而且理论与实践严重脱节.本门课的重要的三个知识点：硬件,软件,语言.硬件直接利用开发板进行现场教学,让学生有一个很直观的认识；软件在实验室,老师可以直接给学生演示,学生也可以直接在课堂上就掌握软件的使用方法,课下可以自己进行操作,所有课堂作业课后作业都可以直接通过编程实践的方式来完成,而克服以往通过作业本写程序的弊端；语言的教学方法从以往的老师灌输式变成学生自主学习.在此过程中,重点研究的是如何基于项目或基于问题的组织课堂教学内容.
2.2 实践教学改革
在FPGA 技术的实验教学中采用中心项目模式,教师主导,将STEAM 学科知识整合到某一个具体的任务中去,并进行直接教学,而学生进行分组,协作解决问题.教师在直接教学过程中,讲授学生们必备的核心知识概念,学生在小组协作解决问题的过程中,围绕某一个核心任务,根据发现的问题来整合不同学科的知识,发现这些知识点之间的联系,讨论和设计出解决问题的最终方法.
在FPGA 技术课程设计教学过程中采用学生主导项目的模式,由学生自己选定课程设计的题目,而不是教师直接给定.学生选定题目后,需要仔细思考课程设计涉及的每个学科的相关知识点,然后按照实际应用中的设计流程来完成自己设定的设计任务,而教师在整个过程中为不同层次的学生提供相应指导.
2.2.1 实验模式与实验内容的重新设定
长期以来,我们的实验教学都是采用比较传统的实验箱教学模式,根据实验指导书上指定的实验题目、实验内容、实验步骤以及注意事项,教师先进行讲解,然后学生按照教师的讲解步骤被动的重复一次实验,学生的动手能力和实际应用能力并没有得到实质性提高,反而对上实验课没有多大的兴趣.而一般实验箱会用好几年,这几年期间,实验指导书、实验方法几乎没有更新,没有开发新的实验项目,综合性、设计性实验项目不足,已有实验项目并没有各种新技术的引入,无法调动学生上实验课的积极性.
课程设计部分,开发“CPLD/FPGA 课程设计”裸芯片开发平台,扩展电路需要学生自己动手设计、焊接、调试,不再依赖原有实验箱.
2.2.2 理论课与实验课的衔接与落实
FPGA 技术是一门实践性较强的课程,应用领域很广泛,传统的授课模式是先理论后实践,这中间很容易造成理论与实践的脱节,比如课堂教学中的一些应用很抽象,不能生动形象地展现给学生看,学生就不能深刻地理解所学知识.因此,把理论课堂搬到实验室进行STEAM 课堂,在实验室中教师集中课堂的一部分时间结合实例演示来讲授理论知识,然后由学生进行实验的操作,最后再针对实验操作中出现的问题集中讲解.从理论到实践,再从实践到理论,采用这种模式将理论知识融入到实践中去.学生通过自己实际动手的过程发现一些问题,在同学讨论或者教师解答后及时解决,能够更加深刻地理解和掌握所学的理念知识,也提高了学生学习的积极性.
现代电子信息行业飞速发展,产业结构也随之变化,FPGA 技术的相关原理和基本技术虽然近几年内没有根本改变,但是新的FPGA 器件层出不穷,研究和应用往往牵涉到社会生活的新兴领域,若我们的专业知识不及时更新,会直接导致学生的职业竞争能力下降,因此,教材要随着器件更新而不断改进.
3 研究途径
基于STEAM 的FPGA 技术课程教学创新研究途径,如图1 所示.首先,根据学生的层次和特征,确定电子类相关专业FPGA 技术课程教学STEAM 融合应具备的理论知识和实践能力目标,以应用型人才培养为核心,分为基础知识理论教学设计和实践内容设计两条路径,经过总结、反馈、修订来强化理论教学与实践教学.
4 结语
结合实践教学改革的需要,将理论教学从以往呆板的课堂教学改在仿真实验室进行STEAM 课堂,让学生可以边听边做,边学边练,学做合一,理实一体,充分激发学生的学习兴趣,让学生变被动学习为主动学习.
简而言之，上文是关于对不知道怎么写课程教学和FPGA和STEAM论文范文课题研究的大学硕士、课程教学本科毕业论文课程教学论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料.
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