中国现代教育装备
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 实验室建设  
硬件描述语言综合实验平台的研制与应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2020-7-27 18:37:39
  [导读]为克服现有计算机类硬件教学设备不能满足硬件描述语言实验教学需求的弊端,研制了一套硬件描述语言综合实验平台,主要由输入模块、显示模块、存储模块、配置及通信模块、电源模块及蜂鸣器模块构成,可以开展基础性、综合性和自主设计性实验。教学应用实践表明,平台在提高学生综合设计能力和创新能力方面效果明显。

  硬件描述语言课程是电子信息类、计算机类等相关专业开设的一门实践性很强的重要课程,其相应的实验课程在培养学生硬件开发能力、创新能力等方面发挥着重要作用[1-2]。新工科背景下的人才培养模式,更加注重提高学生的学习兴趣和参与度,更加注重培养学生的实践能力、应用能力和创新能力[3-5]。实验教学仪器是开展实验教学的硬件基础,高校在实验教学仪器购置和使用方面的情况,能间接反映出教学成效的好坏[6-7]。

  目前,高校计算机硬件实验设备大多经由实验室招标采购,这些实验设备集成度较高,设备的底层硬件设计机制对于实验技术人员、任课教师和学生都是封装的,实验过程只能按照设备厂家预先设定的实验电路进行,很难进行自主设计,不利于学生动手能力的提高和创新能力的培养[8]。为兼顾多门硬件类课程使用,外购的硬件实验教学设备着重通用性设计,针对性不强。以河北大学网络空间安全与计算机学院为例,计算机原理实验室外购的硬件设备以满足原理性课程需求为主,无专门针对硬件描述语言实验课程的教学设备,致使该课程实验教学效果不佳,无法达到培养应用型、创新型人才的目标。因此,在调研实验教学需求的基础上,立足教学实际情况,发挥实验技术人员特长,进行自制实验教学仪器研发,对提高教师专业技术水平,学生综合实验能力、自主学习能力及创新能力有重要意义,从而为培养新工科创新型人才奠定基础[9-12]。本项目组结合多年理论和实践教学经验,研制开发了硬件描述语言综合实验平台(简称自制平台)。

  1 自制平台研发的主导思想

  2 硬件系统设计

  3 实验项目开发

  4 教学应用效果

  5 结语

  自制平台以现代教育理念为指导,精心设计和开发基于平台的实验内容,将分散的知识点融合到一起,全面体现了实践教学改革的特色和成果。教学应用实践表明,自制平台投入使用后,增加了实验室的实验设备,改善了学生的实验条件,丰富了实验教学内容,使学生由被动参与变成主动参与,大大提高了学习的积极性,为改善理论教学效果、提高实验教学质量奠定了基础。同时,通过自制平台的研制,实验技术人员和任课教师的业务能力得到提升,为后续研究工作做好了技术储备。本研发小组将不断扩展自制平台的功能,增加对其他实验课程的兼容性,充分发挥自制平台的优势,为提高实验教学水平和促进实验教学改革做出贡献。

  参考文献

  [1] 卢庆利.将VHDL硬件描述语言引入数字电路教学的探索[J].实验室研究与探索,2000(5):67-70.

  [2] 杨光,冯涛,秦永左.VHDL实验教学的研究与探索[J].中国校外教育,2008(8):81-82.

  [3] 陈世海,王军,代伟,等.综合性实验教学改革探索[J].高教学刊,2018(19):150-152.

  [4] 林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究,2017,38(2):26-35.

  [5] 王长远,霍晓奎,刘琦,等.自制仪器对促进教学改革的作用[J].实验室研究与探索,2012,31(1):117-118,187.

  [6] 鲍艳,李鸿儒,张羽,等.“新工科”背景下以自制教仪服务于实验教学的探讨与实践[J].实验技术与管理, 2018,35(9):239-242.

  [7] 陈勇,邱隆伟,任拥军,等.专业课教学实验室功能定位与建设的思考[J].实验技术与管理,2014,31(11):229-230,237.

  [8] 严家德,王成刚,安俊琳.以仪器自制为抓手促进实践教学改革[J].教育教学论坛,2016(33):80-81.

  [9] 宋丽梅,高艳艳,王红一,等.自制教学仪器在研究生教学中的应用:以在机器视觉课程教学中的应用为例[J].中国教育技术装备,2015(24):48-49.

  [10] 王忠辉,李艳红,范浩军.以培养新工科人才为目标的综合教学实验探索[J].实验技术与管理,2018,35(10):177-180.

  [11] 鲁梦阳,沈佐湘.利用自身优势自制实验设备的探索[J].实验技术与管理,2003,20(6):103-105.

  [12] 李如琦,贺秋丽,王辑祥,等.自制实验教学仪器设备促进实验教学改革[J].高等理科教育,2009(1):71-74.

  [13] 郭翠梨,胡瑞杰,胡彤宇,等.自主研发实验设备,创建高水平的示范实验室[J].化工高等教育,2010,27(5):47-49,52.

  [14] 石飞,陈娟,王建英,等.口袋式单片机实验系统研制与应用[J].实验技术与管理,2019,36(4):92-95.

  [15] 张远岐,任茂林,刘国昌.电路模拟数字综合实验箱的研制[J].实验室研究与探索,2000,19(5):19-83.

  [16] 叶秉良,戴文战,杨蔚琪.基于创新能力培养目标的实验教学体系的构建[J].实验技术与管理,2008,25(11):131-134.

左丽娜 王亮 伊开 张旭东 河北大学网络空间安全与计算机学院


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