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摘要：新时期的高等院校在人才培养目标上进行了革新，高技能、高素质的实践型应用人才是现在高校为中国特色社会主义主要输送的人才类型。数字逻辑课程是电子信息工程、通信工程、计算机科学技术等理工类专业的技术基础课程，是一门集理论知识和实验探究于一身的综合性课程。传统“灌输式”的教学模式在很大程度上抑制了学生的学习兴趣，基于高校现在的教育目标，传统教学模式已经不能满足企业对人才的需求，也不能满足学生学习需要，教学模式的变革已是必然，在新型教学方法的探索过程中，FPGA技术被运用于数字逻辑课程的教学过程中，该技术的应用可以将抽象的理论知识形象化，降低学生的学习难度，也可实现对学生实践能力和创新思维的培养，进而提升数字逻辑课程的教学质量。
关键词：FPGA技术;数字逻辑课程;有效应用
从计算机的层次结构上来说，数字逻辑课程是学生对计算机“内核”进行深层次了解和研究的基础课程，也是一门关键课程，数字逻辑课程具有较强的实践性，其教学目标主要是为了帮助学生领悟数字逻辑和系统的工作方法以及分析技巧，让学生可以做到自己分析设计一些重要的逻辑部件。熟练使用标准的集成电路，以及高密度可编程逻辑器件，对数字系统的基本设计方法有清晰的了解，以为深层次，大规模的集成电路学习奠定基础。FPGA技术在很多行业都有广泛的應用，功能全集成化，应用于高校数字逻辑教学中可以进行仿真验证，帮助学生对教学内容进行直观的感受，让学生在短暂的课堂学习时间中进行高效率，高质量的学习。
1 FPGA技术的内涵
FPGA是基于PLA、GLA等可编程器件上进行发展创新的产物，是集成电路中专用的一种半定制电路，FPGA技术的开发和应用不仅解决了定制电路的缺陷，还有效优化改善了原来可编程器件门电路数有限的不足。FPGA设计不只是对芯片的简单研究，更是一种产品设计模式。FPGA技术在通信行业有着广泛的应用，FPGA的基本结构多样，其中包含，可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核以及底层内嵌功能单元等，这也丰富了FPGA技术的功能。FPGA技术的重复编程度和集成度都很高，还拥有丰富的布线资源，而且不需要大数额的成本投资，这也使得该技术在通信行业、军事航天领域、汽车行业以及医疗行业等都有广泛的应用。FPGA技术有着非常好的发展前景，并可以在一定程度上促进我国科学技术水平再次提升[1]。
2 数字逻辑课程的教学现状分析
2.1 教学方法单一
传统的教学理念和教学模式使用的时间太长，在很多教师的脑海中已经根深蒂固，所以即便新课程改革在近些年进行大力的推进落实，但是教师和学生都需要时间去适应和转变。所以在部分高校中，还是有一些教师沿用着传统的“灌输式”教学方法，教师一言堂的现象还是很明显，理论知识本就相对枯燥一些，而实验知识更是需要动手实践才能融会贯通，这样的教学模式让学生在课堂学习的过程中提不起兴趣，积极性也大大受损，学生没有太多自我学习和自我探索的机会，也就使得数字逻辑课程的教学效率和质量不甚理想[2]。
2.2 理论与实践课程分离
理论是实践的基础，实践是理论的应用体现，二者之间是相辅相成的，尤其是在新时期的高校教育过程中，要培养应用型人才就必须要实现理论与实践的和谐统一，这样才能获得最佳教学效果，提升学生的实践能力和创新能力。但是在现阶段的数字逻辑课程教学过程中，理论知识课与实践课程的开展不成正比，很多理论知识课程都没有相应的实践课程进行辅助理解教学，而实践课程的开展也达不到对理论课程贯通的效果，所选择的实践教学也是以传统实验为主，没有针对行业的发展实际进行有效的拓展，学生在学习过程中不能与实际工程项目接触，这就使得很多学生参与工作后会出现很多“纸上谈兵”的状态和现象，缺乏解决实际问题的能力。
2.3 实验课程效果不佳
实验课程是数字逻辑课程中的一项重要教学内容，实验课程是学生梳理和发散思维最直接的一种方式，但是在现阶段的高校数字逻辑教学中，很多地方院校的实验课程开设效果并不理想。一方面，一些学校因为资金、场地等因素影响没有开设实验课程，整个数字逻辑课程的学习全部依靠理论讲解和学生的自我消化。另一方面，很多院校开设了实验课程，但是实验设备和实验方式并不先进，导致实验教学的效果达不到理想的教学要求。已经设置实验课程的院校一般在实验教学上使用两种教学方式，一是基于硬件的传统实验教学，这也是使用最多的方法，传统实验教学可以让学生身处真实的实验环境中，对学生理解掌握数字逻辑相关的理论知识有很大的促进作用，但是传统实验方式也有其自身的很多局限性和不稳定影响因素。二是基于软件的虚拟实验教学，虚拟实验教学是依托于虚拟技术平台和软件实现的，其在很大程度上优化了传统实验教学的不足，并提升了数字逻辑实验课程的教学质量，但是虚拟实验还是和真实实验操作存在一定的区别，在一些特定知识的学习中虚拟实验就没有传统实验的效果好。这就是现阶段高校数字逻辑课程的教学现状[3]。
3 FPGA技术在数字逻辑课程中的应用
3.1 利用FPRA技术丰富教学方法
新时代的社会发展需要创新型人才，学生的创新思维培养很重要，开展数字逻辑课程的过程中，教师要打破传统单一的教学模式，利用任务教学法、合作学习法、情境教学法等新型教学方式实现数字逻辑课程的多元化开展，让学生摆脱传统课程教学中被动接受教育的现状，利用FPGA技术，将数字逻辑课程中抽象的理论知识形象化，提升学生的学习兴趣和实践积极性。比如：在组合逻辑电路设计的过程中，开展理论知识学习后，教师可以给学生布置一个控制水泵的组合逻辑电路任务，教师可以结合任务教学模式让学生有效利用FPGA技术，结合Quartus Ⅱ和Verilog HDL等知识对组合逻辑电路进行设计。首先，对电路设计要求进行分析，然后根据分析数据明确输入和输出信号，并确定二者之间的因果关系。其次，以输入和输出信号之间的关系为依据，利用Verilog HDL语言来对组合逻辑电路进行描述。然后，通过Quartus Ⅱ开发环境对已经描述好的组合逻辑电路做出编辑、翻译、综合与仿真。最后。利用FPGA技术将Quartus Ⅱ开发环境整理后的网表文件进行实践仿真验证。这样的丰富的教学方法可以让高校数字逻辑课堂活跃起来，改变传统安静的课堂氛围，活跃学生的思维，实现学生的个性化发展，进而提升整体教学质量[4]。 3.2 借助FPGA实现数字逻辑课程理论与实践相结合
信息技术和科学技术的发展速度不可谓不快，二者的发展离不开相关专业人员一次次的实践探索，这也说明了“实践出真知”的正确性。就目前的社会发展环境和大众生活环境而言，已经离不开各种科学信息技术，数字逻辑课程的重要性是不言而喻的，而FPGA技术的辅助教学作用和广阔的发展前景也是有目共睹的，所以借助FPGA技术实现数字逻辑课程中理论与实践相结合教学是新时期课程教学的正确方式。FPGA技术在现阶段有着广泛的应用，同时也还有很大的创新和挖掘空间，所以借助该基础进行课堂融合教学，是符合新时期的教育发展趋势的，同时还能结合教材中的理论知识实现实践学习的拓展，让学生尽可能地接触社会实际中的工程项目案例，让学生所学知识能与社会的发展需要实现有效的衔接，也能更好地保证学生在企业工作中可以尽快适应。比如：利用FPGA技术的超高计算能力，实现高速的数字信号处理;或者医院医疗设备中的电疗、血液分析仪、医疗检测设备等;软件无线电、蜂窝基础设施、宽带无线通信等。这些都是现阶段FPGA技术在各个行业领域的应用，当然这里的举例并不全面，该技术还在很多行业中起到了积极的作用。在数字逻辑课程中运用FPGA技术，不仅可以有效实现理论知识与实践知识的融会贯通，还能拓展学生的视野，助力学生思维拓展[5]。
3.3 通过融入FPGA技术提升实验教学质量
实验教学是数字逻辑教学课程中的重点内容，基于现阶段的实验教学质量，提倡院校可以将FPGA技术引入数字逻辑的实验课程教学中，传统实验教学弊端较多，影响实验效果的因素也多，引入FPGA技术可以有效实现传统实验教学和虚拟实验教学的融合，实现实验教学的最佳效果。FPGA技术可以有效优化传统实验教学中的一些弊端，像是对一些综合性、创新性较强的实验进行设计;摆脱真实实验环境中的环境复杂以及操作不当等因素;还可以降低因为插接连线过多引起触碰而导致实验失败的现象。FPGA虚拟实验教学不仅可以实现教学成本的降低，还能提供大量的虚拟元器件库，可以有效提升电路设计的灵活性和可重构性，提升实验成功率。需要注意的是传统硬件实验教学有其弊端，也有其可取之处，FPGA技术毕竟是虚拟实验，和真实实验环境还是存在一定差距的，在进行真实元器件识别和脚功能判断的时候还是需要真实的传统实验环境来让学生对实际电路元器件的链接和安全方法进行实践动手尝试，还有一些真实的仪表仪器的使用方法和技巧也需要传统实验环境完成，另外，在电路实验中，涉及元器件之间、连线间所产生的相互干扰问题也是FPGA技术所构建的虚拟实验不能有效表达的，所以在电路的调试和链接、元器件的识别以及各种真实仪器的操作方面，还是要通过传统实验教学来提升学生的实践运用能力[6]。
4 结束语
社会和企业对高素质、高技能综合性应用人才的需要是现阶段院校开展数字逻辑课程教学的目标的指南，落实对数字逻辑课程的教学改革是刻不容缓的，打破传统教学模式，一定要引进FPGA技术这样新型的、先进的、实用的科学技术和知识，以此来丰富课堂教学模式，调动学生学习的兴趣和积极性，提升学生的自主学习能力和实践探索能力。让学生可以将所学理论知识更好的掌握，同时提升学生的创新思维和能力，助力学生在工作实践中可以快速适应，并具备解决问题的能力。
参考文献：
[1] 龙夏，肖连军，何立新.面向能力培养的计算机专业数字逻辑课程改革与探索[J].电脑知识与技术，2019，15（16）：70-71，77.
[2] 李如春，金燕.数字电路与数字逻辑课程多课堂协同教学模式改革[J].计算机教育，2020（1）：164-167.
[3] 何敏龙，肖峻.基于FPGA的數字PID控制器研究与设计[J].数字制造科学，2020，18（3）：221-225.
[4] 杜勇.启发式教学在FPGA技术课程教学中的应用[J].四川工商学院学术新视野，2020（2）：16-19.
[5] 毛会琼，牛小玲，陈世海.EDA技术在“数字逻辑与数字系统设计”综合实验课中的应用[J].教书育人（高教论坛），2020（36）：100-101.
[6] 舒双宝，张育中.“FPGA技术及应用”课程教学研究与实践[J].高教学刊，2019（5）：80-82.
【通联编辑：谢媛媛】
关键词：FPGA技术;数字逻辑课程;有效应用
从计算机的层次结构上来说，数字逻辑课程是学生对计算机“内核”进行深层次了解和研究的基础课程，也是一门关键课程，数字逻辑课程具有较强的实践性，其教学目标主要是为了帮助学生领悟数字逻辑和系统的工作方法以及分析技巧，让学生可以做到自己分析设计一些重要的逻辑部件。熟练使用标准的集成电路，以及高密度可编程逻辑器件，对数字系统的基本设计方法有清晰的了解，以为深层次，大规模的集成电路学习奠定基础。FPGA技术在很多行业都有广泛的應用，功能全集成化，应用于高校数字逻辑教学中可以进行仿真验证，帮助学生对教学内容进行直观的感受，让学生在短暂的课堂学习时间中进行高效率，高质量的学习。
1 FPGA技术的内涵
FPGA是基于PLA、GLA等可编程器件上进行发展创新的产物，是集成电路中专用的一种半定制电路，FPGA技术的开发和应用不仅解决了定制电路的缺陷，还有效优化改善了原来可编程器件门电路数有限的不足。FPGA设计不只是对芯片的简单研究，更是一种产品设计模式。FPGA技术在通信行业有着广泛的应用，FPGA的基本结构多样，其中包含，可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核以及底层内嵌功能单元等，这也丰富了FPGA技术的功能。FPGA技术的重复编程度和集成度都很高，还拥有丰富的布线资源，而且不需要大数额的成本投资，这也使得该技术在通信行业、军事航天领域、汽车行业以及医疗行业等都有广泛的应用。FPGA技术有着非常好的发展前景，并可以在一定程度上促进我国科学技术水平再次提升[1]。
2 数字逻辑课程的教学现状分析
2.1 教学方法单一
传统的教学理念和教学模式使用的时间太长，在很多教师的脑海中已经根深蒂固，所以即便新课程改革在近些年进行大力的推进落实，但是教师和学生都需要时间去适应和转变。所以在部分高校中，还是有一些教师沿用着传统的“灌输式”教学方法，教师一言堂的现象还是很明显，理论知识本就相对枯燥一些，而实验知识更是需要动手实践才能融会贯通，这样的教学模式让学生在课堂学习的过程中提不起兴趣，积极性也大大受损，学生没有太多自我学习和自我探索的机会，也就使得数字逻辑课程的教学效率和质量不甚理想[2]。
2.2 理论与实践课程分离
理论是实践的基础，实践是理论的应用体现，二者之间是相辅相成的，尤其是在新时期的高校教育过程中，要培养应用型人才就必须要实现理论与实践的和谐统一，这样才能获得最佳教学效果，提升学生的实践能力和创新能力。但是在现阶段的数字逻辑课程教学过程中，理论知识课与实践课程的开展不成正比，很多理论知识课程都没有相应的实践课程进行辅助理解教学，而实践课程的开展也达不到对理论课程贯通的效果，所选择的实践教学也是以传统实验为主，没有针对行业的发展实际进行有效的拓展，学生在学习过程中不能与实际工程项目接触，这就使得很多学生参与工作后会出现很多“纸上谈兵”的状态和现象，缺乏解决实际问题的能力。
2.3 实验课程效果不佳
实验课程是数字逻辑课程中的一项重要教学内容，实验课程是学生梳理和发散思维最直接的一种方式，但是在现阶段的高校数字逻辑教学中，很多地方院校的实验课程开设效果并不理想。一方面，一些学校因为资金、场地等因素影响没有开设实验课程，整个数字逻辑课程的学习全部依靠理论讲解和学生的自我消化。另一方面，很多院校开设了实验课程，但是实验设备和实验方式并不先进，导致实验教学的效果达不到理想的教学要求。已经设置实验课程的院校一般在实验教学上使用两种教学方式，一是基于硬件的传统实验教学，这也是使用最多的方法，传统实验教学可以让学生身处真实的实验环境中，对学生理解掌握数字逻辑相关的理论知识有很大的促进作用，但是传统实验方式也有其自身的很多局限性和不稳定影响因素。二是基于软件的虚拟实验教学，虚拟实验教学是依托于虚拟技术平台和软件实现的，其在很大程度上优化了传统实验教学的不足，并提升了数字逻辑实验课程的教学质量，但是虚拟实验还是和真实实验操作存在一定的区别，在一些特定知识的学习中虚拟实验就没有传统实验的效果好。这就是现阶段高校数字逻辑课程的教学现状[3]。
3 FPGA技术在数字逻辑课程中的应用
3.1 利用FPRA技术丰富教学方法
新时代的社会发展需要创新型人才，学生的创新思维培养很重要，开展数字逻辑课程的过程中，教师要打破传统单一的教学模式，利用任务教学法、合作学习法、情境教学法等新型教学方式实现数字逻辑课程的多元化开展，让学生摆脱传统课程教学中被动接受教育的现状，利用FPGA技术，将数字逻辑课程中抽象的理论知识形象化，提升学生的学习兴趣和实践积极性。比如：在组合逻辑电路设计的过程中，开展理论知识学习后，教师可以给学生布置一个控制水泵的组合逻辑电路任务，教师可以结合任务教学模式让学生有效利用FPGA技术，结合Quartus Ⅱ和Verilog HDL等知识对组合逻辑电路进行设计。首先，对电路设计要求进行分析，然后根据分析数据明确输入和输出信号，并确定二者之间的因果关系。其次，以输入和输出信号之间的关系为依据，利用Verilog HDL语言来对组合逻辑电路进行描述。然后，通过Quartus Ⅱ开发环境对已经描述好的组合逻辑电路做出编辑、翻译、综合与仿真。最后。利用FPGA技术将Quartus Ⅱ开发环境整理后的网表文件进行实践仿真验证。这样的丰富的教学方法可以让高校数字逻辑课堂活跃起来，改变传统安静的课堂氛围，活跃学生的思维，实现学生的个性化发展，进而提升整体教学质量[4]。 3.2 借助FPGA实现数字逻辑课程理论与实践相结合
信息技术和科学技术的发展速度不可谓不快，二者的发展离不开相关专业人员一次次的实践探索，这也说明了“实践出真知”的正确性。就目前的社会发展环境和大众生活环境而言，已经离不开各种科学信息技术，数字逻辑课程的重要性是不言而喻的，而FPGA技术的辅助教学作用和广阔的发展前景也是有目共睹的，所以借助FPGA技术实现数字逻辑课程中理论与实践相结合教学是新时期课程教学的正确方式。FPGA技术在现阶段有着广泛的应用，同时也还有很大的创新和挖掘空间，所以借助该基础进行课堂融合教学，是符合新时期的教育发展趋势的，同时还能结合教材中的理论知识实现实践学习的拓展，让学生尽可能地接触社会实际中的工程项目案例，让学生所学知识能与社会的发展需要实现有效的衔接，也能更好地保证学生在企业工作中可以尽快适应。比如：利用FPGA技术的超高计算能力，实现高速的数字信号处理;或者医院医疗设备中的电疗、血液分析仪、医疗检测设备等;软件无线电、蜂窝基础设施、宽带无线通信等。这些都是现阶段FPGA技术在各个行业领域的应用，当然这里的举例并不全面，该技术还在很多行业中起到了积极的作用。在数字逻辑课程中运用FPGA技术，不仅可以有效实现理论知识与实践知识的融会贯通，还能拓展学生的视野，助力学生思维拓展[5]。
3.3 通过融入FPGA技术提升实验教学质量
实验教学是数字逻辑教学课程中的重点内容，基于现阶段的实验教学质量，提倡院校可以将FPGA技术引入数字逻辑的实验课程教学中，传统实验教学弊端较多，影响实验效果的因素也多，引入FPGA技术可以有效实现传统实验教学和虚拟实验教学的融合，实现实验教学的最佳效果。FPGA技术可以有效优化传统实验教学中的一些弊端，像是对一些综合性、创新性较强的实验进行设计;摆脱真实实验环境中的环境复杂以及操作不当等因素;还可以降低因为插接连线过多引起触碰而导致实验失败的现象。FPGA虚拟实验教学不仅可以实现教学成本的降低，还能提供大量的虚拟元器件库，可以有效提升电路设计的灵活性和可重构性，提升实验成功率。需要注意的是传统硬件实验教学有其弊端，也有其可取之处，FPGA技术毕竟是虚拟实验，和真实实验环境还是存在一定差距的，在进行真实元器件识别和脚功能判断的时候还是需要真实的传统实验环境来让学生对实际电路元器件的链接和安全方法进行实践动手尝试，还有一些真实的仪表仪器的使用方法和技巧也需要传统实验环境完成，另外，在电路实验中，涉及元器件之间、连线间所产生的相互干扰问题也是FPGA技术所构建的虚拟实验不能有效表达的，所以在电路的调试和链接、元器件的识别以及各种真实仪器的操作方面，还是要通过传统实验教学来提升学生的实践运用能力[6]。
4 结束语
社会和企业对高素质、高技能综合性应用人才的需要是现阶段院校开展数字逻辑课程教学的目标的指南，落实对数字逻辑课程的教学改革是刻不容缓的，打破传统教学模式，一定要引进FPGA技术这样新型的、先进的、实用的科学技术和知识，以此来丰富课堂教学模式，调动学生学习的兴趣和积极性，提升学生的自主学习能力和实践探索能力。让学生可以将所学理论知识更好的掌握，同时提升学生的创新思维和能力，助力学生在工作实践中可以快速适应，并具备解决问题的能力。
参考文献：
[1] 龙夏，肖连军，何立新.面向能力培养的计算机专业数字逻辑课程改革与探索[J].电脑知识与技术，2019，15（16）：70-71，77.
[2] 李如春，金燕.数字电路与数字逻辑课程多课堂协同教学模式改革[J].计算机教育，2020（1）：164-167.
[3] 何敏龙，肖峻.基于FPGA的數字PID控制器研究与设计[J].数字制造科学，2020，18（3）：221-225.
[4] 杜勇.启发式教学在FPGA技术课程教学中的应用[J].四川工商学院学术新视野，2020（2）：16-19.
[5] 毛会琼，牛小玲，陈世海.EDA技术在“数字逻辑与数字系统设计”综合实验课中的应用[J].教书育人（高教论坛），2020（36）：100-101.
[6] 舒双宝，张育中.“FPGA技术及应用”课程教学研究与实践[J].高教学刊，2019（5）：80-82.
【通联编辑：谢媛媛】