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[摘要]文中介绍了VHDL的主要特点，分析了妨碍学生实验兴趣发展的原因，阐述了如何培养学生的实验兴趣，提出了一些VHDL实验课的改革设想，给出了以VHDL为中心的实验教学培养大学生实践能力的方法。
[关键词]VHDL语言 实验兴趣 CPLD/FPGA
随着电子技术的飞速发展，越来越多的高速处理电路采用CPLD/FPGA来设计。由于其高速度、高可靠性、高集成度等优点已经被广泛应用在工业自动化控制，智能仪器仪表，数据采集、通讯、数字图象处理等领域，已成为现代工业领域中不可缺少的重要角色，所以学习硬件描述语言程序设计已成为电子信息类学生必选课之一。
在VHDL学习中，理论与实践是紧密联系，相辅相成的，用理论来指导实践，用实践来加强理论。在教学中，实验课占据很大的比例是非常重要的，因此在实验教学中如何激发学生的实验兴趣，将实验教学过程设计成为一个愉快的学习过程，发展学生动手能力，培养学生学习兴趣，值得我们深入研究。
一、VHDL语言的主要特点
VHDL语言最早由美国国防部提出的。用VHDL语言进行数字逻辑电路和数字系统的设计，是电子电路设计方法上的一次革命性变革。与传统设计方法相比，VHDL描述电路行为的算法有很多优点：（1）设计层次较高、用于较复杂的计算时，能尽早发现存在的问题，缩短设计周期。；(2)独立实现，修改方便，系统硬件描述能力强；(3)可读性好，有利于交流，适合于文档保存；(4) VHDL语言标准、规范、移植性强；(5) VHDL类型众多而且支持用户自定义类型，支持自顶而下的设计方法和多种电路的设计。
VHDL代码与一般计算机程序代码的异同：计算机程序是按CPU的时钟节拍顺序工作的，而VHDL是硬件描述语言的简称，它与计算机程序代码有本质的区别，它是硬件的描述，而硬件是并行工作的，不过VHDL语言也借鉴了计算机程序语言的部分功能。
二、妨碍学生实验兴趣发展的原因分析
1.实验课的内容与形式不能很好地调动学生的学习积极性。学生最感兴趣的是那些有所了解却又非完全已知、能够引起思考的东西，而教材中的实验大多具有已知程序、已知实验结果的特点，实验时只需查找代码后输入即可，很容易流于重复与枯燥。
2.实验课与考试内容脱节。由于实验课的内容在考试时很难体现或是体现很少，因此，学生将大部分精力与时间用于理论课学习。上实验时，心中无数，只求机械地模仿教师的操作过程以完成实验，很少考虑实验原理、实验中出现的各种问题等，不能主动地学习和思考。长此以往，实验也就失去了培养学生动手能力的意义。
3.教师的教育、教学思想和策略不当。不少学生在做实验时小心翼翼、缩手缩脚，不敢大胆实验，害怕自己一不小心把实验仪器给弄坏了，所以在实验时采取避而远之的态度，在实验课上不能全身心地投入学习，抱着不求有功，但求无过的态度。教师在实验中应以身示范，鼓励学生按照实验规则做实验，不要担心损坏实验仪器，使学生放下思想包袱。培养学生的自信心和勇于探索的精神。
三、如何激发学生的实验学习兴趣
兴趣是激发学生深入探索的动力源泉，因此培养学生的学习兴趣是我们实验教学之中的重中之重，CPLD/FPGA实验不仅能看到实验现象及结果，而且能与实际生活相联系。
1.发挥教师的引导作用。在CPLD/FPGA实验教学中，要着重引导学生有目标、有重点地进行训练，既重视硬件描述能力的培养，又注意养成科学思维方法。在实验教学中，教师要积极引导，使学生从内心体验到他们亲自动手实践而带来的喜悦和成就感。有意识、有目的地激发和培养学生持久的认知兴趣，使之不仅成为上好实验课的动力，也能成为促进学生心理品质良好发展的重要因素。
2.对学生采取分层教学及个性化教学的方式。由于在实验过程中因学生的素质和接受能力的不同，如果采用相同的题目会造成有的学生来不及做而有的学生无事可做的情况，因此除做好规定实验外，还可对部分学生增加探索性实验，综合性设计实验等，以多种方式来培养学生的实验兴趣。
3.注重培养学生的思维能力及严谨的实验态度。由于CPLD/FPGA的灵活性较强，可以根据实际条件设立一些无现成教材，学生可自由发挥的实验题目，这样可以培养学生以科学的思维方式来观察和独立地分析实验中出现的问题，既有利于激发学生的学习兴趣又有利于加深对理论的理解。同时，在CPLD/FPGA实验中会由于诸多原因（如源代码错误，或是目标代码错误，接线错误，等等）造成学生在实验中不能获得预期的结果，这时一定要引导学生自己独立地分析失败原因，以培养学生独立思维的能力和严谨认真的实验态度。
4.重视教师专业业务能力的锻炼。CPLD/FPGA在各个领域得到了的广泛应用。而我们的教师更多的是从学校走进学校，未经过业务上的实践或实践较少。所以实验教师更应走出去，接触较为先进的一线工厂实际，锻炼自己的业务能力。
四、对现有CPLD/FPGA实验的一些改革设想
1.改革实验教学内容。（1）设计实验内容时注意其可比性。例如，在学习运用VHDL语言描述硬件电路时，由于这种语言不仅具有硬件特性而且还具有软件特性，所以在学习时可以对比以前学过的C语言来理解其硬件描述思路。（2）设置必做实验和选做实验项目，给学有余力的学生发挥创造性和个性特长的条件。例如，在三相步进电机驱动实验中，可将实验设计成三相三拍驱动和三相六拍驱动。（3）鼓励、引导学生提出不同的设计方案和解题途径，并能从中优选最佳方案和途径。
2.改革教学方法。（1）明确实验课的地位和目的，增强实验教学的趣味性，让学生重视实验课，变“要我学”为“我要学”。（2）突出学生的主体地位。实验课教学要精讲多练，在教师的有效引导和组织下，以学生独立活动为主，教师教授为辅。
3.重视发挥实验课的实践作用。CPLD/FPGA有着广泛的社会应用。把实验课堂与社会课堂结合起来，组织课外参观见习、技术创新等活动，既拓展了学生的创新精神，培养了创新能力，又能使学生毕业后，适应未来的工作打下坚实的基础。
4.改革教学实验设备。现在，大多数学校的CPLD/FPGA实验设备都是从各个公司购买的成套的实验箱，这种设备在一定程度上能够锻炼学生的硬件描述能力而无法锻炼学生的硬件配置和芯片内部资源运用能力。因为从公司购买的成套实验设备，我们只能按照开发人员预先设定的实验电路进行实验，而且没有硬件设计图纸，我们对器件之间的接口，硬件之间的信号传递无从了解。因此，我们有必要自制一些CPLD/FPGA实验设备，通过自制的CPLD/FPGA实验设备讲解硬件描述和芯片资源分配，不仅能使学生在硬件语言描述方面而且还能使学生在硬件电路设计方面以及芯片资源分配等方面得到实践的锻炼，使学生在CPLD/FPGA应用方面得到质的提高，为以后工作中应用CPLD/FPGA打下坚实的基础。
总之，在实验教学中，只要我们教师怀着高度的责任感，注意探索实验教学的规律，启迪学生的学习兴趣，营造一种轻松、和谐的教育氛围，便能为培养学生的动手能力、创造力、思维能力等方面创造有利的条件，从而使知识与能力同步增长，把素质教育落到实处。
参考文献：
［1］潘松，王国栋.VHDL实用教程.电子科技大学出版社，2001，7.
［2］ 徐玓 .HDL硬件描述语言教学实践[J].安徽电子信息职业技术学院党报，2007，（01）.
（作者单位：吉林长春理工大学电子信息学院）
[关键词]VHDL语言 实验兴趣 CPLD/FPGA
随着电子技术的飞速发展，越来越多的高速处理电路采用CPLD/FPGA来设计。由于其高速度、高可靠性、高集成度等优点已经被广泛应用在工业自动化控制，智能仪器仪表，数据采集、通讯、数字图象处理等领域，已成为现代工业领域中不可缺少的重要角色，所以学习硬件描述语言程序设计已成为电子信息类学生必选课之一。
在VHDL学习中，理论与实践是紧密联系，相辅相成的，用理论来指导实践，用实践来加强理论。在教学中，实验课占据很大的比例是非常重要的，因此在实验教学中如何激发学生的实验兴趣，将实验教学过程设计成为一个愉快的学习过程，发展学生动手能力，培养学生学习兴趣，值得我们深入研究。
一、VHDL语言的主要特点
VHDL语言最早由美国国防部提出的。用VHDL语言进行数字逻辑电路和数字系统的设计，是电子电路设计方法上的一次革命性变革。与传统设计方法相比，VHDL描述电路行为的算法有很多优点：（1）设计层次较高、用于较复杂的计算时，能尽早发现存在的问题，缩短设计周期。；(2)独立实现，修改方便，系统硬件描述能力强；(3)可读性好，有利于交流，适合于文档保存；(4) VHDL语言标准、规范、移植性强；(5) VHDL类型众多而且支持用户自定义类型，支持自顶而下的设计方法和多种电路的设计。
VHDL代码与一般计算机程序代码的异同：计算机程序是按CPU的时钟节拍顺序工作的，而VHDL是硬件描述语言的简称，它与计算机程序代码有本质的区别，它是硬件的描述，而硬件是并行工作的，不过VHDL语言也借鉴了计算机程序语言的部分功能。
二、妨碍学生实验兴趣发展的原因分析
1.实验课的内容与形式不能很好地调动学生的学习积极性。学生最感兴趣的是那些有所了解却又非完全已知、能够引起思考的东西，而教材中的实验大多具有已知程序、已知实验结果的特点，实验时只需查找代码后输入即可，很容易流于重复与枯燥。
2.实验课与考试内容脱节。由于实验课的内容在考试时很难体现或是体现很少，因此，学生将大部分精力与时间用于理论课学习。上实验时，心中无数，只求机械地模仿教师的操作过程以完成实验，很少考虑实验原理、实验中出现的各种问题等，不能主动地学习和思考。长此以往，实验也就失去了培养学生动手能力的意义。
3.教师的教育、教学思想和策略不当。不少学生在做实验时小心翼翼、缩手缩脚，不敢大胆实验，害怕自己一不小心把实验仪器给弄坏了，所以在实验时采取避而远之的态度，在实验课上不能全身心地投入学习，抱着不求有功，但求无过的态度。教师在实验中应以身示范，鼓励学生按照实验规则做实验，不要担心损坏实验仪器，使学生放下思想包袱。培养学生的自信心和勇于探索的精神。
三、如何激发学生的实验学习兴趣
兴趣是激发学生深入探索的动力源泉，因此培养学生的学习兴趣是我们实验教学之中的重中之重，CPLD/FPGA实验不仅能看到实验现象及结果，而且能与实际生活相联系。
1.发挥教师的引导作用。在CPLD/FPGA实验教学中，要着重引导学生有目标、有重点地进行训练，既重视硬件描述能力的培养，又注意养成科学思维方法。在实验教学中，教师要积极引导，使学生从内心体验到他们亲自动手实践而带来的喜悦和成就感。有意识、有目的地激发和培养学生持久的认知兴趣，使之不仅成为上好实验课的动力，也能成为促进学生心理品质良好发展的重要因素。
2.对学生采取分层教学及个性化教学的方式。由于在实验过程中因学生的素质和接受能力的不同，如果采用相同的题目会造成有的学生来不及做而有的学生无事可做的情况，因此除做好规定实验外，还可对部分学生增加探索性实验，综合性设计实验等，以多种方式来培养学生的实验兴趣。
3.注重培养学生的思维能力及严谨的实验态度。由于CPLD/FPGA的灵活性较强，可以根据实际条件设立一些无现成教材，学生可自由发挥的实验题目，这样可以培养学生以科学的思维方式来观察和独立地分析实验中出现的问题，既有利于激发学生的学习兴趣又有利于加深对理论的理解。同时，在CPLD/FPGA实验中会由于诸多原因（如源代码错误，或是目标代码错误，接线错误，等等）造成学生在实验中不能获得预期的结果，这时一定要引导学生自己独立地分析失败原因，以培养学生独立思维的能力和严谨认真的实验态度。
4.重视教师专业业务能力的锻炼。CPLD/FPGA在各个领域得到了的广泛应用。而我们的教师更多的是从学校走进学校，未经过业务上的实践或实践较少。所以实验教师更应走出去，接触较为先进的一线工厂实际，锻炼自己的业务能力。
四、对现有CPLD/FPGA实验的一些改革设想
1.改革实验教学内容。（1）设计实验内容时注意其可比性。例如，在学习运用VHDL语言描述硬件电路时，由于这种语言不仅具有硬件特性而且还具有软件特性，所以在学习时可以对比以前学过的C语言来理解其硬件描述思路。（2）设置必做实验和选做实验项目，给学有余力的学生发挥创造性和个性特长的条件。例如，在三相步进电机驱动实验中，可将实验设计成三相三拍驱动和三相六拍驱动。（3）鼓励、引导学生提出不同的设计方案和解题途径，并能从中优选最佳方案和途径。
2.改革教学方法。（1）明确实验课的地位和目的，增强实验教学的趣味性，让学生重视实验课，变“要我学”为“我要学”。（2）突出学生的主体地位。实验课教学要精讲多练，在教师的有效引导和组织下，以学生独立活动为主，教师教授为辅。
3.重视发挥实验课的实践作用。CPLD/FPGA有着广泛的社会应用。把实验课堂与社会课堂结合起来，组织课外参观见习、技术创新等活动，既拓展了学生的创新精神，培养了创新能力，又能使学生毕业后，适应未来的工作打下坚实的基础。
4.改革教学实验设备。现在，大多数学校的CPLD/FPGA实验设备都是从各个公司购买的成套的实验箱，这种设备在一定程度上能够锻炼学生的硬件描述能力而无法锻炼学生的硬件配置和芯片内部资源运用能力。因为从公司购买的成套实验设备，我们只能按照开发人员预先设定的实验电路进行实验，而且没有硬件设计图纸，我们对器件之间的接口，硬件之间的信号传递无从了解。因此，我们有必要自制一些CPLD/FPGA实验设备，通过自制的CPLD/FPGA实验设备讲解硬件描述和芯片资源分配，不仅能使学生在硬件语言描述方面而且还能使学生在硬件电路设计方面以及芯片资源分配等方面得到实践的锻炼，使学生在CPLD/FPGA应用方面得到质的提高，为以后工作中应用CPLD/FPGA打下坚实的基础。
总之，在实验教学中，只要我们教师怀着高度的责任感，注意探索实验教学的规律，启迪学生的学习兴趣，营造一种轻松、和谐的教育氛围，便能为培养学生的动手能力、创造力、思维能力等方面创造有利的条件，从而使知识与能力同步增长，把素质教育落到实处。
参考文献：
［1］潘松，王国栋.VHDL实用教程.电子科技大学出版社，2001，7.
［2］ 徐玓 .HDL硬件描述语言教学实践[J].安徽电子信息职业技术学院党报，2007，（01）.
（作者单位：吉林长春理工大学电子信息学院）