大学教师的教学设计-郝老师.docx

教学设计方案
姓名
郝广涛
职称
讲师
课程名称
VHDL语言与FPGA
课程性质
专业核心选修课程
教材
《EDA技术实用教程—VHDL版（第五版）》潘松等 科学出版社
教学班级
自动化15
教材章节
第3.3节 4选1多路选择器及其VHDL描述
授课时间
2017.10.18第1节
教学基本内容
一、复习上节课内容（2分钟）
1.复习2选1多路选择器的基本结构。（0.5分钟）
2.复习2选1多路选择器的基本功能。（0.5分钟）
3.复习2选1多路选择器的VHDL描述。（1分钟）
二、引入新课（2分钟）
1. 4选1多路选择器的基本结构介绍，包括输入端口，输出端口，通道选择控制信号。（1分钟）
2. 4选1多路选择器与2选1多路选择器结构相同点、异同点，包括：
（1）相同点。（0.5分钟）
（2）异同点。（0.5分钟）
三、讲授新课（26分钟）
1. 根据4选1多路选择器的基本结构，讲授其基本功能：通道选择控制信号的4种组合对应的输出。（2分钟）
2. 讲授4选1多路选择器基本功能的VHDL描述，即CASE语句。包括：
（1）CASE结构。（4分钟）
（2）“WHEN=>”语句的含义。（2分钟）
（3）“WHEN OTHERS=>”语句的含义。（2分钟）
（4）“NULL”的含义。（1分钟）
（5）其它注意事项。（2分钟）
3. 讲授4选1多路选择器VHDL的整体程序结构，包括：
（1）引用库部分，包括：
a.程序包“USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL”的含义。（1分钟）
b. “SDT_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0) ”含义。（2分钟）
c. “STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 1)”的含义。（1分钟）
（2）实体部分PORT端口定义。（1分钟）
（3）结构体部分。包括：
a.信号定义方式、数据对象和数据类型的知识。（2分钟）
b.并置操作符的符号、举例说明。（4分钟）
c. CASE结构属于顺序语句，执行过程。（2分钟）
四、学生练习（12分钟）
1. 在QUARTUS II 软件上，使用CASE语句实现4选1多路选择器的功能。（8分钟）
2. 在QUARTUS II 软件上，使用IF-ELSE结构实现4选1多路选择器的功能。（4分钟）
五、总结与布置作业（3分钟）
1．总结本节课主要内容。（2分钟）
2. 布置作业。（1分钟）

教学目标
1. 掌握4选1多路选择器的基本结构。
2. 掌握4选1多路选择器的基本功能。
3. 掌握4选1多路选择器的VHDL描述，主要包含：
（1） CASE语句。
（2） IEEE库标准逻辑位与矢量。
（3） 信号。
（4） 并置操作符。
教学，重点和难点
一、教学重点：
1. 4选1多路选择器的基本结构、功能原理。
2. 4选1多路选择器功能的CASE语句编程方法。
二、教学难点：
1. 4选1多路选择器的CASE语句编程方法。
学情分析
自动化15班学生为大三学生，已经学习过C语言、MATLAB等编程语言，学习了数字电路、单片机等专业课，已经掌握软件、硬件及其结合的一些基本知识。
本课程是利用纯VHDL软件语言来设计电路，该电路能够应用到实际，具有与硬件结合的特点。
自动化15班的学生共有31人，男生21人，女生10人。通过前一段时间的学习，大部分同学对于本课程有了基本的了解，能够接受这种以软件设计硬件的学习模式，但仍有一部分同学对于VHDL编程语言感到陌生，不能掌握其基本语法，对于由VHDL语言设计形成的电路心理上不能接受，动手编写程序、编译、仿真的功底较薄弱。
对此，在学习本节课时，采用以下步骤：
1. 复习与本节课内容相关的上节课知识，重复以前的设计流程，以引导学生尽快进入学习新课的环境。
2. 对VHDL程序进行重点讲授，细化每一条代码。
3. 结合VHDL程序，讲解对应电路功能原理。
教学方法与教学模式
依据课堂教学顺序，依次采用如下的教学方法和教学模式：
1. 复习回顾法：根据本堂课所要学习的4选1多路选择器的基本结构和原理，选择与其具有相似结构和原理的第3.1节2选1多路选择器进行回顾，使学生巩固旧知识的同时，为新知识的学习做铺垫。
2. 演示讲解法。根据PPT上4选1多路选择器的基本结构，讲解其基本功能原理。
3. 实际编程序演示讲解法。根据4选1多路选择器的功能，使用QUARTUS II软件进行实际编程序讲解其每一条语句的含义。
4. 学生上机操作练习法。利用机房中的电脑，和学生的笔记本电脑，按步骤的指导学生在QUARTUS II软件平台上使用VHDL编程实现4选1多路选择器的功能。
5. 练习讨论法。在学生上机操作过程中，让学生充分的练习并能够师生、学生之间相互讨论。
6. 总结提高法。经过理论学习和上机实践，总结本节课的关键知识点、注意事项以及两种实现4选1多路选择器的异同点。
教学过程设计
1. 复习回顾，以提问和引导的方式引入新课；
2. 利用多媒体展示4选1多路选择器的基本结构和功能特点；
3. 通过板书和多媒体实现4选1多路选择器的VHDL功能描述；在重点部采用板书，学过部分采用多媒体展示。
4. 采用上机、有步骤的形式教授试下实现学上学习生使用VHDL编程序实现4选1多路选择器的功能实现。
5. 练习使用多种方法编程实现4选1多路选择器的VHDL描述，讲评各个特点。
6. 小结，并布置作业。
作业与考核
一、作业
1. 采用WHEN-ELSE方法实现4选1多路选择器的功能描述。
二、考核
1. 课堂上被提问的同学，答对问题在“课堂表现成绩”中为“优秀”；答错和没有被提问的同学都为“中等”。
2. 在课堂实际编程中，独立完成练习题在“课堂表现成绩”中为“优秀”，其它按情况给予“良好”和“中等”。
其他说明
1. 在“教学基本内容”栏目中，所设计的时间安排跟实际可能存在误差，总误差控制在1分钟内。