《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)的課程改革

◆秦桂賢

(衡水學(xué)院分院)

《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)的課程改革

◆秦桂賢

(衡水學(xué)院分院)

本文根據(jù)衡水學(xué)院電子類幾年來的教學(xué)并借鑒其他兄弟院校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了幾點(diǎn)關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革建議，以建立適合衡水學(xué)院教育培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，建立完善的考核機(jī)制，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)字電子技術(shù) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是學(xué)好數(shù)字電子技術(shù)的至關(guān)重要的課程，也是學(xué)生更深入的認(rèn)識了解這門課程的重要一環(huán)，所以數(shù)字電子技術(shù)這門課學(xué)得好不好不是單憑一門理論就能說明的了問題的，還要看是實(shí)驗(yàn)課的表現(xiàn)好不好。學(xué)生通過驗(yàn)證、自行設(shè)計(jì)電路、安裝、調(diào)試電路、排除電路故障，初步掌握數(shù)字電子技術(shù)的原理，并能根據(jù)需要合理選用所需集成電路，設(shè)計(jì)并制作出實(shí)際電路，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高動手操作能力和創(chuàng)新能力，提高了運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力有著重要作用。

一、完善實(shí)驗(yàn)手段

計(jì)算機(jī)及其軟件帶來的現(xiàn)代化教育資源為硬件課程的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)向創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺。因此在《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)手段上我們采用了實(shí)驗(yàn)室硬件、EDA軟件仿真和開放式硬件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

學(xué)生在課堂時(shí)間，利用實(shí)驗(yàn)室提供的硬件資源如實(shí)驗(yàn)箱、導(dǎo)線、芯片等，在實(shí)驗(yàn)室里完成全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。一般只有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)才完全采用這種實(shí)驗(yàn)手段。

目前使用的EDA工作軟件有EWB，它虛擬了一個可以對電子電路進(jìn)行模擬仿真的工作臺，具有較完善的各種器件模型庫和常用分析儀器，能進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)，并能對電子電路進(jìn)行較詳細(xì)的分析，它幾乎可以完成在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的所有數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，并且與實(shí)驗(yàn)情況非常貼切。EWB仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，具有快速、安全、省材等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提中工作效率。用仿真軟件中提供的虛擬元件、虛擬儀器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，既可以觀測電路的運(yùn)行情況，便于選擇儀器及修改參數(shù)，又能熟悉儀器的正確使用。由于仿真軟件在使用時(shí)學(xué)生不必?fù)?dān)心設(shè)計(jì)電路可能存在的錯誤或接錯電路損壞元器件或儀器，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中大膽地連接電路，有利激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。由于虛擬實(shí)驗(yàn)不受工作場地、儀器設(shè)備和元器件品種、數(shù)量的限制，便于開設(shè)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，所以既打破了實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏帶來的局限，又解決了課堂上未能解決的問題，這對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到了很好的互補(bǔ)作用。

開方式硬件實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)開始前將一個班的同學(xué)分成若干個組，每組發(fā)放一個簡易實(shí)驗(yàn)箱，每個人發(fā)兩塊面包板和做相應(yīng)實(shí)驗(yàn)需要的元器件。實(shí)驗(yàn)布置后，首先，學(xué)生利用課余時(shí)間按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)并在自己的面包板上搭建電路。其次，在本組發(fā)放的實(shí)驗(yàn)箱上自行調(diào)試、查找錯誤，直到電路運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求為止。最后，將帶有實(shí)驗(yàn)電路的面包板帶到實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行并由指導(dǎo)教師驗(yàn)收。除基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生設(shè)計(jì)三種或者三種以上電路，選擇其中兩種采用開放式硬件與實(shí)驗(yàn)室硬件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，其余實(shí)驗(yàn)采用EDA軟件仿真實(shí)現(xiàn)。

二、完善教學(xué)內(nèi)容

我們主要從以下方面進(jìn)行考慮:考慮教學(xué)對象的具體情況，因材施教;與數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，鞏固和加深學(xué)生對理論知識的理解與掌握;兼顧到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)用性、創(chuàng)新性。在總結(jié)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編寫上我們采用設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)為主，驗(yàn)證性、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為輔的多層次教學(xué)模式。純粹的驗(yàn)證會使學(xué)生感覺枯燥乏味，而單純的應(yīng)用又缺少扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，顯然也不可取。兩者的有機(jī)結(jié)合對課堂教學(xué)效果是至關(guān)重要的。

首先，開設(shè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的基本技能。通過開設(shè)1～2個基礎(chǔ)性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉基本實(shí)驗(yàn)裝置如數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱、面包板、芯片等的使用。掌握基本門電路邏輯功能的測試方法、判斷數(shù)字電路故障的基本方法以及數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)和搭建方法。

其次，開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

最后，采用綜合研究性實(shí)驗(yàn)。當(dāng)各專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)全部結(jié)束后，要求學(xué)生完成一個綜合研究性實(shí)驗(yàn)。要盡可能地用到數(shù)字電子技術(shù)所學(xué)過的所有知識;要有總體電路圖和各部分電路的邏輯功能及具體電路，并且需要通過EDA軟件仿真和答辯通過。

通過這樣設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)一個由淺入深，由易到難，循序漸進(jìn)的過程。并且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系也非常緊密，比如數(shù)字鐘、搶答器等，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

三、完善教學(xué)方式

多年來，實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)一直都采用被動式的教學(xué)模式，總是在實(shí)驗(yàn)課前教師盡可能地準(zhǔn)備好一切儀器設(shè)備，課中教師對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、要求、?shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)儀器的使用、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理以及如何操作等等，做詳細(xì)的講解甚至演示一遍，學(xué)生只是機(jī)械地模仿。這種教學(xué)方式，學(xué)生完全處于被動地位，缺乏主動學(xué)習(xí)與探索精神，極大地限制了學(xué)生的思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，且容易挫傷學(xué)生的創(chuàng)新性、積極性、主動性和獨(dú)立性。因此，數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)應(yīng)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，在時(shí)間和空間上給學(xué)生一定的自由度，使他們獨(dú)立思考、自己動手，在主動學(xué)習(xí)中得到鍛煉、提高能力。

四、完善考核方式

以往實(shí)驗(yàn)課附設(shè)在理論課中，實(shí)驗(yàn)考核在課程考核中占極小的比例，且一般以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的平均分計(jì)算成績，這種考核方式不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，不能使學(xué)生重視數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)重影響了人才的培養(yǎng)。因此，要改變這種以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績定優(yōu)劣的只注重結(jié)果而忽視過程的考核方式，構(gòu)建多種形式有機(jī)結(jié)合的動態(tài)的全方位的評價(jià)體系。應(yīng)將該實(shí)驗(yàn)課總成績分為平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績和實(shí)驗(yàn)考試成績兩部分，平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績占實(shí)驗(yàn)總成績的50%，實(shí)驗(yàn)考試成績占實(shí)驗(yàn)總成績的50%，其中:平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績=20%考勤+50%實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)完成情況+30%實(shí)驗(yàn)報(bào)告;實(shí)驗(yàn)考試成績=50%操作+50%筆試成績。各部分的成績按比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而得到較為客觀的實(shí)驗(yàn)成績。這樣對提高職學(xué)生的操作能力和解決實(shí)際問題的能力都有很大的幫助，這種考核辦法增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐意識，使他們充分重視能力的培養(yǎng)。

綜上所述，完善數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，從而提高他們的專業(yè)實(shí)踐能力。

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［3］楊云.《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)改革探索［J］.無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，2(3).