近日，西南民族大学电子信息工程学院FPGA工程实训顺利完成。作为电子信息工程专业（获评2025中国四星级专业）实践教学体系的关键环节，本次实训以”循迹避障蓝牙小车”为核心载体，通过模块化设计与分层教学，系统培养学生的硬件开发能力与工程思维，为民族地区电子信息产业发展储备高素质技术人才。
模块化项目设计：构建四层能力培养体系
实训项目创新性地将智能小车系统分解为四大功能模块，形成循序渐进的能力培养路径。基于超声波测距的避障模块采用HC-SR04传感器实现0.2-2m测距，当检测距离≤30cm时自动触发转向避障逻辑，学生通过状态机设计（空闲-触发-等待回波-测量）掌握实时信号处理方法。红外循迹模块则利用TCRT5000传感器的光反射特性，通过四路平行布局方案实现10mm黑线识别，在软硬件协同调试中深化对模拟电路与数字逻辑转换的理解。
蓝牙遥控模块采用JDY-31无线通信模块，通过UART串口协议开发实现前进、后退等基础指令传输，创新性增加手机APP控制界面，使学生掌握嵌入式系统的人机交互设计方法。最具挑战性的硬件图像识别模块，要求学生基于FPGA搭建SoC系统，通过Verilog硬件描述语言实现图像采集与算法加速，这一环节直接对接《FPGA技术应用》课程标准中”掌握可编程逻辑块、布线资源等硬件结构”的核心要求。
教学价值重构：从知识传授到能力生成
本次实训严格遵循”理论-设计-实现-优化”的工程教育闭环，在教学实践中凸显三大核心价值。其一，强化理论与实践的转化能力，学生需运用数字电路中的时序逻辑知识，解决电机抖动（通过10kHz PWM频率优化）、蓝牙断连（AT指令重连机制）等实际问题，将Verilog语法规则转化为可综合的硬件逻辑。正如实训指导书强调：”通过故障排查与参数调试，理解FPGA并行处理特性与嵌入式系统的分层实现思想。”
其二，培养团队协作与系统思维。根据课程标准要求，实训采用3-4人小组制，成员需分别承担硬件设计、逻辑编程、联调测试等角色，通过每日站会同步进度、解决冲突。某小组在集成图像识别模块时，创造性提出”硬件加速+软件补偿”的混合架构，既发挥FPGA的高速并行优势，又通过嵌入式软件实现复杂决策逻辑，体现了跨学科的系统设计思维。
其三，构建民族地区特色育人模式。作为国家民委直属高校，西南民族大学将”铸牢中华民族共同体意识”融入实践教学，组织藏、羌、彝等多民族学生共同参与项目开发。在调试红外循迹模块时，来自凉山州的学生结合家乡山地地形特点，提出增加坡度补偿算法的改进方案，使小车在非平整路面仍保持稳定循迹，展现了民族文化与工程实践的创新性结合。
产教融合延伸：为新工科建设提供实践范本
本次实训成果已形成可推广的教学模式，其创新点在于：一是虚实结合的教学手段，采用Xilinx Vivado仿真工具与ZYNQ开发板联动，使学生在虚拟环境中验证逻辑设计后再进行硬件实现；二是阶梯式能力评价体系，从模块功能实现（基础层）、系统集成优化（进阶层）到创新应用拓展（卓越层）设置三级考核标准；三是校企协同的项目来源，部分实训案例源自合作企业的真实需求，如基于图像识别的民族手工艺品缺陷检测算法开发。
近年来，西南民族大学电子信息工程专业依托”全国创新创业典型经验50强高校”平台优势，持续深化实践教学改革。FPGA工程实训作为”课程实验-工程实训-创新竞赛”三级体系的关键环节，已培养出30余名学生在省级以上电子设计竞赛中获奖。正如实训总结报告所指出：”通过智能小车这一具象化载体，学生不仅掌握了FPGA设计流程，更建立了从需求分析到产品实现的工程思维，为民族地区电子信息产业发展注入新动能。”
未来，学校将进一步拓展实训内容与民族文化的结合点，计划开发基于FPGA的藏文识别、民族服饰纹样生成等特色项目，让先进技术与传统文化在实践教学中实现创造性转化。
