數(shù)字電路多元化實驗教學模式研究

唐勝春

北京信息科技大學 北京 100101

數(shù)字電路是電類專業(yè)學生必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，講授數(shù)字電路的基本概念、基本理論。通過該門課程的學習，學生應掌握數(shù)字電路的分析方法和設計方法。數(shù)字電路的實踐性、靈活性強，故該門課程的實驗環(huán)節(jié)尤為重要。

依據(jù)我校的培養(yǎng)目標—以培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才為主，需要重視實踐環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)中的作用。

1 多元化實驗教學模式的意義

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的發(fā)展速度很快，所以數(shù)字電路實驗教學的方法和模式也應隨之不斷改進。

傳統(tǒng)的實驗教學模式以教師為中心，教師給出實驗方案，并對實驗步驟進行詳細地講解，學生只要按照教師的安排，按步驟進行就能完成實驗。這種教學方式對學生來說屬于被動式地學習，沒有給學生分析問題和解決問題的機會，學生只是被動地接受教師所安排的實驗過程，缺乏主動思考的過程，學生做完實驗會感覺沒有太大的收獲。

傳統(tǒng)的實驗教學模式不能滿足培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的需要，所以我們采用多元化的實驗教學模式。

2 多元化實驗教學模式的具體措施

為了滿足培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要，必須對傳統(tǒng)的單一實驗教學模式進行改革，采用多元化的實驗教學模式。我們在實驗內(nèi)容、實驗教學方法、實驗途徑3個方面具體實施多元化的實驗教學模式。在教學中充分利用各種教學資源，實現(xiàn)多種教學模式的相互融合，提高實驗教學效果。

2.1 實驗內(nèi)容

在實驗內(nèi)容的選擇上，實驗項目要體現(xiàn)出多樣性、層次性和應用性，實驗內(nèi)容分為必做和選做兩種，使學生能夠根據(jù)自身的學習情況選擇自己感興趣的實驗項目。由此，學生不再是完全被動地接受教師的安排，而是可以發(fā)揮自己的主觀能動性，由被動地學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥劂@研、探索和研究。我們所開展的實驗共有4種類型。

2.1.1 基礎(chǔ)性實驗

基礎(chǔ)性實驗一般為必做實驗。這類實驗以功能電路為基礎(chǔ)，通過基礎(chǔ)性實驗的訓練，使學生掌握中規(guī)模集成單元電路的基本功能、參數(shù)和應用，掌握電路的電器特性，進一步掌握實驗的基本技能和測試方法[1]。如：集成邏輯門電路基本參數(shù)與邏輯功能的測試實驗，集成觸發(fā)器的功能測試等。

2.1.2 綜合設計性實驗

這類實驗具有綜合、設計的特點，不再是針對理論課上某一章節(jié)知識的應用，其目標是培養(yǎng)學生綜合運用知識、解決實際問題的能力。

2.1.3 研究創(chuàng)新性實驗

這類實驗是在基礎(chǔ)性實驗和綜合設計性實驗的基礎(chǔ)上開展的，有了前兩類實驗的基礎(chǔ)，學生應能對具體的實驗要求進行獨立研究，確定實驗方案，體現(xiàn)出創(chuàng)新意識。

2.1.4 開放性實驗

開放性實驗是在課堂以外進行的實驗項目，由學生利用課余時間完成。在每學期規(guī)定的時間內(nèi)，教師上報開放性實驗項目的題目和要求，由學生根據(jù)自己的實際情況選擇感興趣的實驗項目。已經(jīng)完成的實驗項目如數(shù)字式溫度計、多路搶答器、交通燈控制電路、彩燈控制電路的設計等，這些實驗項目更適合學生自主訓練。

實驗可以在教師指導下有步驟地進行，也可以由學生自主完成。教師不再給出具體的實驗步驟，學生可以根據(jù)實驗要求，自行確定實驗方案。如果學生確定的實驗方案中所需的器件缺乏，可以到電子市場購買。與硬件有關(guān)的實驗內(nèi)容在實驗室完成，與仿真有關(guān)的實驗可在實驗室外由學生自行完成。

這種開放式的實驗教學模式，可以使學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習。由于是在課余時間進行的實驗，學生不必受時間的約束，有充分的時間反復修正實驗方案，分析實驗中出現(xiàn)的問題，進而改進方案，完成實驗的目標。

這種類型的實驗，可很好地調(diào)動學生的積極性，能夠使動手能力強、創(chuàng)新能力強的學生脫穎而出。利于教師進行重點培養(yǎng)，因材施教。近3年來的教學實施過程充分表明開放性實驗對于提高學生的創(chuàng)新能力起到了很好的作用。經(jīng)開放性實驗選拔的學生多次在各類電子大賽中取得較好的成績。我們希望通過更多的開放性實驗項目將更多的學生吸引到實驗室中來，形成一種努力鉆研、勇于實踐的氛圍，提高教學的整體效果。

2.2 實驗教學方法

在教學方法上實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)變：由單純性的實驗講解的教學方式轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式教學方式，由注重實驗結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙嶒炦^程。

傳統(tǒng)的實驗教學方法是在實驗進行前由教師詳細講解實驗過程，學生再按照講解的步驟完成實驗內(nèi)容，缺乏自主思考的過程。我們在實驗中采取啟發(fā)式的教學方式，由教師啟發(fā)性地引導學生思考，不再詳細講解實驗步驟，而是引導學生完成實驗過程。

傳統(tǒng)的實驗教學過分看重實驗結(jié)果，忽視了實驗過程。我們注重實驗過程中學生所表現(xiàn)出的一些具體情況，如教學中及時發(fā)現(xiàn)學生在實驗過程中表現(xiàn)出的創(chuàng)新點，鼓勵其做更深入的思考，堅持一學期，學生會有很大的收獲。

2.3 實驗途徑

2.3.1 在數(shù)字電路實驗板上實現(xiàn)

根據(jù)具體的實驗內(nèi)容，將所用的集成芯片或其他器件插接到電路板上，用導線相連，實現(xiàn)實驗結(jié)果。這種實驗途徑的優(yōu)點是直觀，且利于培養(yǎng)學生的動手能力。如果實驗中出現(xiàn)問題，還可以鍛煉學生查找錯誤的能力。

但是這種實驗方式需要在實驗前將實驗所需的所有器件都準備好才能進行，對于那些有多種實驗方案的實驗項目并不適合，而且如果實驗板陳舊破損，即使正常插接器件，也有可能無法得出正確的實驗結(jié)果，影響實驗的正常進行。

2.3.2 采用EDA技術(shù)進行數(shù)字系統(tǒng)實驗和設計

將EDA(Electronic Design Automation，電子設計自動化)技術(shù)引入數(shù)字電路的實驗教學[2]，使數(shù)字電路的實驗教學模式和教學內(nèi)容產(chǎn)生了很大的變化。

隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路實驗的實現(xiàn)手段不再局限于僅能通過在實驗板上插接器件來實現(xiàn)。將計算機仿真技術(shù)引入數(shù)字電路實驗教學，可以構(gòu)筑一個虛擬實驗室[3]。只要有一臺計算機，學生就可以在方便的時候隨時進行實驗項目，利于學生對同一個實驗項目研究不同的實驗方案，鍛煉了思維，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，且可以提高復雜實驗的成功率。這種實驗方式不需要在實驗前準備實驗設備和器件，節(jié)省了實驗準備時間，提高了實驗的效率。

如在計數(shù)、譯碼、顯示的實驗中，先讓學生在計算機上用Multisim軟件仿真，驗證自己的設計是否正確，而且可以在仿真階段改進電路，最后在電路板上驗證實驗結(jié)果。

實踐證明，將EDA技術(shù)引入數(shù)字電路實驗教學，大大增加了可開出的實驗項目數(shù)量，利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語

總結(jié)了我校數(shù)字電路多元化實驗教學模式的具體教學情況，包括在實驗內(nèi)容和教學方法上的一些具體措施。

隨著多元化實驗教學模式的深入進行，在對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面已經(jīng)取得一定的效果。我們將繼續(xù)不斷探索更有效的教學方法，以期在學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上取得更大的進步。

[1]侯建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗、綜合設計實驗與課程設計[M].第一版.北京:高等教育出版社,2007.

[2]李洪海.EDA技術(shù)在數(shù)字電路課程實踐教學中作用的研究[J].科技信息,2009(5):86.

[3]張旭珍,武曄.數(shù)字電路實驗教學的改革與實踐[J].科技信息,2011(31):25.