逻辑电路与FPGA应用上海师范大学.docx
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逻辑电路与FPGA应用上海师范大学
上海高校示范性全英语教学课程建设
项目申报表
学校名称(公章)上海师范大学
课程名称(中文)逻辑电路与FPGA应用
(英文)LogicCircuit&FPGAApplication
课程类别□专业基础课■专业课□基础课
课程对象(院系、专业)信息与机电工程学院电子信息工程
选用教材VerilogHDL:
AGuidetoDigitalDesignandSynthesis
开设学期第五学期
课程负责人杨敏
申报日期2016年3月
上海市教育委员会制
填写要求
一、以word文档格式如实填写各项,空缺项要填“无”。
二、表格文本中外文名词第一次出现时,要写清全称和缩写,再次出现时可以使用缩写。
三、涉密内容不填写,有可能涉密和不宜大范围公开的内容,请在说明栏中注明。
四、开设学期是指在教学计划中的开课学期。
五、表格空间不足的,可以扩展或另附纸张;均用A4纸打印,于左侧装订成册。
1.课程负责人情况
1-1
基本
信息
姓名
杨敏
性别
女
出生年月
1979年3月
最终学历
研究生
专业技术
职务
讲师
电话
1376408086
学位
硕士
行政职务
无
传真
所在院系
信息与机电工程学院
电气系
学科专业
电子信息工程
通信地址
上海奉贤海思路100号
邮编
201418
yangmin@
研究方向
系统综合设计、FPGA(FieldProgrammableGateArray,现场可编程门阵列)及嵌入式应用
1-2
教学
情况
近两年来授课、教学研究情况
授课情况
●逻辑电路与FPGA应用专业课3课时/周本科三年级每届约100人
●概率论与数理统计专业基础课3课时/周本科二年级每届约150人
●指导本科毕业论文每届6人
●2013-2015年指导上海市大学生创新项目4项
教学研究情况
项目:
●逻辑电路与FPGA(现场可编程门阵列)应用,2011年-2012年,上海师范大学主干课程建设项目,项目负责人
论文:
●面向工程应用的电子系统综合实践课程建设.杨敏,叶宏.电子电气课程系列报告会论文集2015(光盘版),2015.
●虚拟仪器在电子专业教学中的应.杨敏,叶宏,倪继峰,张相芬.中国教育技术装备2010年12月下,第36期,146-147.
●利用开放性“数字信号处理”课程设计培养学生的创新精神(汪春梅杨敏倪继峰王芳)实验室探索与研究2010年11月122~124
●参与式教学在电子信息工程专业英语教学中的应用.张相芬,杨敏,丁大刚,朱品昌,叶宏.,科技信息,第22卷,2010pp.10009.
1-3
学术
研究
科学研究情况
项目:
●ECC算法在FPGA上的并行处理应用研究2013年1月-2014年12月上海师范大学理工科校级科研一般项目项目负责人
论文:
●PracticabilityDiscussionandVerificationofUsingFPGAtoNANDFlash.YangMin.proceedingofISCEE,changsha,ISCEE2014.
●基于虚拟仪器的多功能电子秤设计.沈达媛,杨敏*,赵丹,胡昊.电子制作,2014.7.
●一种基于nextboard的声音采集系统设计.杨敏.科技创新导报,2013.8.
●UsingNiosIItoDesignaWirelessOrderSystemforNoshery.Yangmin.Proceedingsof2010InternationalConferenceonIntelligentSystemDesignandEngineeringApplication,ISDEA2010,V2,p806-809(EI收录,检索号:
20111913973830)
知识产权:
●企业级交换机NVRAM配置软件v1.0授权号2013SR039306软件登记日期:
2013年1月10日
●以太网供电设备驱动软件v1.0授权号2013SR039224软件登记日期:
2012年12月16日
●杨敏,一种基于FPGA的服务器集群存储系统,2014年,中国,专利号:
20140873103.4
●杨敏,一种基于FPGA的服务器存储电路,2014年,中国,专利号:
201420873110.4
1-4
英语
水平
及
英语
教学
国外学习经历;英语教学经历(含课程名称、学时数、学生数、开设时间)
●2008年在美国Dayton大学做访问学者,从事电子工程技术方面的教学研究工作。
●2015年8月-9月在德国埃尔福特手工业协会进行专业教学法的培训并取得证书。
●2012-2013年《专业英语》课程学时:
60学生数:
30人
●2007年—至今每年作为助教配合《概率论与数理统计》或《ISP技术》(后改名为《逻辑电路与FPGA应用》)课程的外教学时:
54学生数:
约150人(概率)约50人(ISP)
1-5
获奖
情况
近两年教学、科研获奖情况
●2011年度上海师范大学毕业论文(设计)优秀指导教师
●2013年获上海师范大学第十届教学质量月活动本科毕业论文(设计)指导优秀教师奖
●2015年获第二届上海师范大学青年教师教学竞赛(自然科学组)二等奖
2.教学队伍情况
2-1
人员
构成
(含外
聘教师)
姓名
性别
出生年月
专业技术职务
学科专业
在教学中承担的工作
杨敏
女
1979.03
讲师
电子信息工程
负责人,主讲
龙艳花
女
1983.10
副研究员
电子信息工程
全英语教学设计
叶宏
男
1963.5
副教授
电子信息工程
课程资源建设
王芳
女
1979.03
实验师
信息与信号处理
实验教学
2-2
主讲
教师
情况
除课程负责人外的其他主讲教师情况简介(国外学习经历;近两年来授课、教学研究情况)
龙艳花
●国外经历
2011年10月-2013年5月,在英国剑桥大学工程系做博士后工作,主要研究自然语音处理方面的课题“NaturalSpeechTechnology”,并从事本科三年级“SpeechandLanguageProcessing”课程的助教工作。
2008年6月-2009年2月,在新加坡南洋理工大学交流学习,主要从事“鲁棒性语音识别和声纹识别”方面的研究工作。
●近两年授课
主要讲授数字语音处理、微处理器两门电子信息工程专业的专业基础课和专业课。
指导本科生毕业论文,每届7人,指导硕士研究生2人。
时间
课程名称
学生层次
学生人数
2015年3月-2015年6月
数字语音处理
本科
37
2014年2月-2014年6月
数字语音处理
本科
38
2013年9月-2014年1月
微处理器I
本科
38
●教学研究情况
《数字语音处理》课程成功申请了2015年上海高校示范性全英语教学课程建设项目。
2013年担任教师以来,对电子专业本科的数字语音处理和微处理器课程均进行了双语教学。
教学中探索使用了参与式教学、小组讨论式教学等多种教学模式。
并尝试将英国剑桥大学本科教学中的某些方法如指导自学法、小课题研究式教学、研讨性教学等运用于所教课程中且学生反馈较好。
叶宏
●国外经历
作为专业负责人,代表学院和本专业走访过多个欧美知名大学,积极推动本专业在全英语课程的教学改革、教学实践和实验教学设计等各方面的资源建设。
●近两年授课
《自动控制原理》课程的主讲,以及《自动控制原理》课程外教授课时的协助与辅导;本课程的实验教学工作;大学生电子设计竞赛辅导课程和指导工作。
●教学研究情况
作为专业负责人,编制了电子信息工程专业全英语课程建设的整体规划,组织协助了多门全英语课程建设工作,尤其在本课程的教学资源组织、教学方法改革、教学过程的实施等方面和主讲教师密切配合,开展了较深入的工作。
2014.5在教育部电气工程教学指导委员会暨教学研讨会上发表论文《以国际化理念培养电子信息工程专业人才》。
王芳
●国外经历
2014年7月-8月,美国戴顿大学交流访学,进行电子技术等课程的配套实验
●近两年授课
担任电子技术、通信原理、工程检测、FPGA等课程的实验教学。
担任外教主讲《数字电子技术》课程的助教。
●教学研究情况
2011年-2012年,参与上海师范大学主干课程建设项目——逻辑电路与FPGA(现场可编程门阵列)应用。
3.课程描述
3-1本课程教学理念与目标
《逻辑电路与FPGA》课程是高校电子类相关专业必不可少的专业课程之一,教授如何使用以FPGA(FieldProgrammableGateArray,现场可编程门阵列)为代表的可编程逻辑器件设计数字电路系统的原理、方法和实用技巧。
作为新一代的超大规模数字逻辑器件,FPGA的技术本身也在不断的进步和发展,国外最新的产品、应用、创新层出不穷。
想要用好这门技术,需要从事本领域教育、研究和开发工作的专业人员站在国际化的高度对相关的理论和方法进行探索。
通过开设示范性全英语课程,使学生能够了解可编程逻辑器件的发展历史和现状,掌握复杂可编程逻辑器件FPGA的原理和开发流程,并能用硬件描述语言VerilogHDL编程实现常见的中等规模数字电路以及大规模高难度的数字系统。
在纯英语模式下学习,使学生能够更快地适应国际通用的标准开发环境,反复地阅读英文原版教材和电子教案,主动地按照英文模式思考与作业,用英文专业术语与老师与同学交流,提高在专业应用上的国际交流能力。
培养出具有国际化思维和国际交流能力的高水平工程人才的同时,也将促进本专业的长远发展。
3-2教学内容选择与安排
结合教材章节内容以及FPGA领域最新动态,对本课程的教学内容与学时做了安排,具体分配如下(总48学时,每学时45分钟):
教学内容
学时
1.IntroductiontoFPGA
3
2.OverviewofDigitalDesignwithVerilogHDL
1
3.HierarchicalModelingConcepts
4
4.BasicConcepts
4
5.ModulesandPorts
4
6.Gate-LevelModeling
6
7.DataflowModeling
4
8.BehavioralModeling
6
9.Switch-LevelModeling
1
10.User-DefinedPrimitives
1
11.LogicSynthesiswithVerilogHDL
2
Experiments
12
3-3教学方法、手段(举例说明采用的各种教学方法及手段的使用目的、实施过程、实施效果)
《逻辑电路与FPGA应用》课程是以数字电子技术为基础的专业课,不仅要使用数字逻辑的基本原理和设计方法,更注重对编程语言及电路综合技巧的熟练运用以及启发对新设计的思考。
教学过程中只使用传统的板书、课件和课内实验无法充分调动学生的学习积极性,教师也很难掌握学生对于重点难点内容的吸收情况。
课堂和课后结合、线上与线下同步、个人与小组协作才能促使学生将学到的知识进行反刍与思索,不间断地独立练习,真正将FPGA技术学到手。
本课程将综合采用以下教学方法:
●课堂提问和讨论
对上一堂课教授的内容进行提问并记录,借此复习巩固已经讲过的重点知识,记录结果将计入平时成绩。
或者对某一个尚未完全掌握的难点展开讨论,鼓励学生说出自己的认识,列举出不同的观点加以论证。
对问题的深入探讨会给学生留下深刻印象。
●课内外作业
根据教学进度布置在课堂完成或课后完成的作业。
课堂作业时老师巡视督促每一位学生认真思考,完成后请几位同学讲解,再请另外的同学点评,让他们在独立思考后能互相启发和借鉴,也作为参与式教学的一部分。
课后作业不仅布置文字性内容,也有程序,要求学生在自己的电脑上将程序作业调试成功,这样能将平时陆续讲解的知识转化为编程技能,让学生熟练使用开发软件,为后面大的实验和设计做好准备。
●实验任务
课程实验是本课程的重要组成部分,为了学生在有限的学时里能学到实用的训练,教师设定的实验内容不能只满足与演示与验证。
本课程的实验内容有大量的设计性内容,教师负责制定实验要求、指导软件使用等,具体设计和实现由学生独立完成,甚至可延续到课后完成。
教师在验收时严格把关,采用问答制,督促学生动脑动手,这样学生能深切体会到编程语法是如何使用在电路设计中,以及各种开发技巧的融会贯通,有效地提高电路编程水平。
通过大幅提高实验成绩的比重,所有的学生都会重视每一次实验,投入足够精力认真完成。
●分组合作
有些实验允许学生采用小组的形式进行讨论与合作,要求学生自由选择合作伙伴,并进行分工,各自完成一个子程序,再通过顶层设计汇集在一起。
这样学生不仅能够学到复杂电路的设计模式,也能感受到现代电子企业中的团队合作的意义。
●课后答疑
给学生专门的答疑时间。
有时涉及到程序纠错等问题需要较长的时间,还需要电脑和软件作为辅助,因此除了在当天课间或课程结束之后学生可以请教问题之外,在另一个该班学生没有课的时间里专门抽出一节课留给他们详细解答。
●网络互动
通过完善网络教学平台,学生可以在课后通过网络资源复习课堂知识,进行查漏补缺。
通过微信、邮件等方式,教师可以随时随地解答学生存在的问题,进行有效沟通。
3-4考核(考试)方法
期末最终考核将综合平时表现、历次实验成绩和笔试成绩三个部分,分别占总成绩的20%,30%和50%。
经实践比较,这样分配能够让学生充分重视每一次实验和作业。
试卷试题和作业均为英文,同样要求学生使用英文答题。
实验指导和参考手册也使用英文版本。
3-5教材(含英语教材使用与建设;扩充性英语资料使用情况)
●教材
VerilogHDL:
AGuidetoDigitalDesignandSynthesis(SecondEdition).SamirPalnitkar.PublishedbyPearsonEducation,Inc,publishingasPrenticeHallPTR.2003.
●教参
[1]AdvancedDigitalDesignwiththeVerilogHDL(SecondEdition).MichaelD.Ciletti.PublishedbyPearsonEducation,Inc,publishingasPrenticeHallPTR.2011.
[2]DigitalVLSIDesignwithVerilogATextbookfromSiliconValleyTechnicalInstitute.JohnWilliams.PublishedbySpringer,2010.
[3]DigitalFundamentals(NinthEdition).ThomasL.Floyd.PublishedbyPearsonEducation,Inc,publishingasPrenticeHallPTR.2006.
[4]AlteraDE2-70DevelopmentandEducationBoardUserManual.TerasicTechnologies.Version1.08,2009.
3-6网络资源(含网络硬件环境,网上资源名称列表、网址链接及在教学中的使用情况)
在上海师范大学课程中心网站可以找到《逻辑电路与FPGA应用》课程的网络资源,包含课程介绍、教学队伍、教学大纲、部分实验及习题指导、教学资料、电子读物、互动栏目(建设中)等。
会在开学第一时间告知学生,学生用电脑或手机都可以打开下列网址,在整个学期的学习过程中随时进行辅助指导。
教师还通过电子邮箱、微信等网络方式进行答疑和互动。
3-7教学效果(学生评教指标和校内管理部门提供的近两年的学生评价分数及评语;课程负责人教学录像要点)
●评价分数(满分:
5分)
学期
参评学生数
参评率%
总体评价
2014-2015
(1)
34
97.14
4.91
2014-2015
(2)
35
74.86
4.83
●学生评语
“杨老师的FPGA课上,教学内容清晰易懂,所使用的硬件描述语言极为有用,教会使用FPGA硬件开发板实现多种功能要求,对今后找工作有极大帮助。
”
——2013级电子信息工程黄钰
“老师根据本课程知识结构的特点,重点突出、层次分明,将理论和实践相结合,通过实验使知识更条理化。
批改作业认真及时。
上课不厌其烦,认真讲解,使学生有所收获。
”
——2012级电子信息工程沈达媛
“对FPGA课程有着独到深入的讲解,并结合多种教学手段,使我们对知识掌握得更深刻,并且很注重互动,课堂气氛也很好。
”
——2011级电子信息工程夏璐
●教学录像要点
Chapter1IntroductionofFPGA
1.DevelopmentofEDATechnology
2.WhatisFPGA
3.DesignFlowofFPGA
4.课程建设规划
4-1本课程四年内的建设规划(含课程网站建设规划)
●加强教师队伍建设,项目组成员不定期地展开讨论,互通有无,提高整个队伍的口语能力和英文教学水平。
●借鉴现有的教学模式和《专业英语》的教学经验,不断探索更好的英文教学模式运用于专业课程,将各种教学手段与考核方式相结合,促使学生能够认真地阅读英文原版教材和电子教案,主动地按照英文模式思考与作业。
●研究原版教材和教参的内容,建立一套适合本专业学生使用的全英文教案、作业和试题,并不断跟踪本领域内最新的资料和讯息,对教学内容做到及时更新,与市场紧密贴合。
●设计一个全新的实验体系,所设计的实验内容经多届学生使用验证过之后,制作全英文实验指导书。
实验内容兼具趣味性与实用性,有丰富的实验层次,适合不同学习程度的学生选择使用。
●通过慕课学习至少一门国外知名大学教授主讲的电子设计相关课程,如coursera上马里兰大学帕克分校开设的《硬件安全》课程,既提升教师自身的英语教学水平,又能够深入了解FPGA更多的应用领域。
●完善课程网站上的全英文教学内容,使网络资源更加丰富,重点在教学课件、学习资料、实验指导和课后作业几个栏目。
充分利用网络的方式增加与学生之间的互动交流。
●通过与本领域的国外教授、学者保持沟通和交流,尝试在教学和学术上开展进一步合作,拓展师生的国际化视野,突破思维局限。
4-2聘请国外教师(专家)来华授课计划
项目建设期间,计划聘请1-2位国外知名教授或专家为电子信息工程专业进行每年约6-10个学时的授课或举行学术报告和研讨会,介绍电子系统设计及芯片运用方面的最新进展。
4-3学校鼓励全英语教学课程建设的政策措施及实施情况
我校领导一直高度重视课程建设,分管教学校长亲自领导该项工作,各项工作由教务处统一管理,全面组织建设和检查(包括课程网站建设);各学院院长、教学院长督促课程负责教师做好各项具体建设工作。
学校拨出专款用于课程建设项目的投入及教学奖励。
自2001年起,我校以专业建设为抓手,以课程改革与建设为载体,有计划、有目的地建设一批辐射性强、影响力大的优秀课程、精品课程、重点课程、双语课程,成为我校实施教学改革工程,提高本科教学质量的重要组成部分。
校、院两级十分重视英语教学课程的建设,并采取一系列措施切实加强这项工作:
●教学规划:
2011年,我校试行了《上海师范大学全英语教学课程建设项目管理办法》,对全英语教学课程的管理更加规范和科学化,在项目申报、内容验收和经费审核过程中做到有据可依。
我院也就英语课程教学制定了相关规定,尤其重视双语教师的选拔、考核和课程实施效果。
●教学管理:
在分管教学的校长领导下,课程建设的各项工作由教务处统一管理,依照学校制定的相关政策,实行自上而下有序的分级管理。
教务处通过视导员反馈和学生评议获得教师上课效果的第一手数据,学院还能通过公开课、学生座谈、教师互评等方式了解全英语课程教师教学过程的具体情况。
●教学资助:
学校教务处建立了课程中心网络平台,供专业教师对课程教学资源进行整合,提供课后学习所需的教案和作业等资料,将教学管理、课程展示、互动教学、教学效果分析于一体,方便师生之间的互动与交流。
在课程建设项目完成之后,学校和学院有配套的一次性奖励,根据完成情况进行发放。
我院对于双语授课的教师,评定教学绩效时会按照一定比例增加。
●教师进修:
学校每年派出骨干教师到海外进行英语教学课程的培训,在访学之前先统一在校进行外语培训。
学院支持和鼓励各专业教师申请国外大学的交流访学、不定期组织国外学习活动,提倡开展英语教学研究。
5.学校意见
5-1课程负责人
本人承诺:
表中所填内容均真实有效。
签字:
日期:
5-2教务处意见
本课程符合申报条件,申报材料已于年月日至年
月日在学校网站上公示。
负责人签字(盖章):
日期:
5-3学校意见
主管校长签字(盖章):
日期:
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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