數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考核模式的改革與實(shí)踐

柴志軍，欒伯晗，王云霞

（黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080）

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考核模式的改革與實(shí)踐

柴志軍，欒伯晗，王云霞

（黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080）

本文總結(jié)分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式存在的問題,歸納了實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式改革的一些經(jīng)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上,對(duì)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)的考核方式進(jìn)行了改革,設(shè)計(jì)了更加合理的實(shí)驗(yàn)考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系,構(gòu)建了學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐平臺(tái),提出了全過程跟蹤的實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方法,取得較好的實(shí)踐效果。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；考核模式；測(cè)評(píng)指標(biāo)

引言

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)是數(shù)字電路課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)課程。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字電路的測(cè)試、分析、設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力具有很大作用。現(xiàn)在全國(guó)各高校都在對(duì)數(shù)字電子技術(shù)及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和體系進(jìn)行改革與調(diào)整，但是仍然無法滿足當(dāng)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展要求。隨著近年來高校的擴(kuò)招，畢業(yè)生數(shù)量大幅增加，用人單位對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)用性的要求隨之提高，因此培養(yǎng)在校生的各種技能，對(duì)學(xué)生的未來發(fā)展是大有好處的。

一、普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

存在的問題主要表現(xiàn)在：

1.理論課學(xué)時(shí)數(shù)壓縮，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)時(shí)數(shù)也不得不減少。由于受時(shí)間的限制，無法安排更多的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，大部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生無法得到數(shù)字電路設(shè)計(jì)的系統(tǒng)訓(xùn)練。

2.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多。由于數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課安排的內(nèi)容大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中基本上是“照葫蘆畫瓢”。他們普遍認(rèn)為實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單好做，所以不十分重視。一些學(xué)生實(shí)驗(yàn)前不預(yù)習(xí)，到了實(shí)驗(yàn)室才翻開實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，聽完教師講解后即動(dòng)手，出現(xiàn)故障也不會(huì)排除。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不能有效地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考問題和解決問題的能力。

3.學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告只是流于形式。由于對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告重視不夠，往往是抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，或相互抄襲，這同樣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

二、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容的改革

1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)在數(shù)字電子技術(shù)中的地位

為了適應(yīng)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)采用課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方法：一方面打牢理論基礎(chǔ)；另一方面通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和儀器應(yīng)用的能力，增加他們的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，以適應(yīng)未來就業(yè)需求。

2.合理安排實(shí)驗(yàn)課程比重

在以前的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課一直都是處于一種輔助地位，其課時(shí)通常占理論課時(shí)20%多，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外一些高校的調(diào)查，參考其它高校的課程設(shè)置比例，我們將部分理論課的課時(shí)放到實(shí)驗(yàn)課中去。因此實(shí)驗(yàn)課與理論課的占比達(dá)到1/3。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

為了使數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)適應(yīng)新形式需求，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容層次單一的局面，我們認(rèn)為數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有如下幾個(gè)層次組成：

（1）理論驗(yàn)證及基本操作技能培養(yǎng)

在這一層次里實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將主要是對(duì)課堂理論內(nèi)容的簡(jiǎn)單驗(yàn)證。由于學(xué)生在剛剛接觸數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)其還沒有充分、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器接觸也較少，有些學(xué)生甚至不能正確識(shí)別和使用基本器件和儀器，所以在教學(xué)中應(yīng)首先安排驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，初步掌握常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法。能按照預(yù)定的實(shí)驗(yàn)要求安排和完成一般驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，會(huì)查找和解決常見錯(cuò)誤。學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出較為規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（2）提高綜合運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)的能力

在這一層次里，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將主要圍繞數(shù)字電路教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一些綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。由于有了前一個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，教師已經(jīng)不必再詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在這一層次中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)一定的內(nèi)容深度和難度，比如完成一個(gè)小的課題或課程設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室提供必要的硬件條件（比如各種儀器設(shè)備，較常見的芯片、測(cè)試板等），實(shí)驗(yàn)教師提供關(guān)鍵內(nèi)容的指導(dǎo)。同學(xué)從查資料、選擇元器件、構(gòu)思實(shí)驗(yàn)步驟到調(diào)試電路都盡可能獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)教師負(fù)責(zé)最終的驗(yàn)收。這樣的實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，調(diào)動(dòng)了主動(dòng)參與性和加強(qiáng)了實(shí)踐能力的培養(yǎng)，受到絕大多數(shù)同學(xué)的歡迎。

（3）掌握高新技術(shù)能力的培養(yǎng)

學(xué)生應(yīng)利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，盡可能多地利用一些高新技術(shù)，比如單片機(jī)、可編程邏輯器件、計(jì)算機(jī)仿真等。這樣在工作崗位上就能夠迅速掌握工作需要的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，具有更強(qiáng)的創(chuàng)新性、更具有創(chuàng)新能力。

在這一階段我們主要引入Multisim和Protel工具軟件。用仿真軟件中提供的虛擬儀器進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)也更加適合學(xué)生在課下進(jìn)行操作，既可以觀察電路的運(yùn)行情況，又能夠熟悉儀器的正確使用方法。利用仿真軟件進(jìn)行電路仿真的另一個(gè)好處是可以不用擔(dān)心電路連接錯(cuò)誤而造成器件損壞的問題，可以放心大膽的連接電路，能夠有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。例如在三——八線譯碼器實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)波形的設(shè)備主要是示波器，僅能夠同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)波形，為了達(dá)到良好的教學(xué)效果最好能夠同時(shí)觀測(cè)輸入和輸出的全部波形信號(hào)，利用仿真軟件中提供的邏輯分析儀就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全部信號(hào)的觀察，可以很直觀地看出輸入輸出信號(hào)間的關(guān)系。

三、豐富教學(xué)組織形式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

針對(duì)上面提到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三個(gè)層次，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師也應(yīng)該有針對(duì)性地提供不同的指導(dǎo)。

在基礎(chǔ)型的實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)主要提供儀器使用、簡(jiǎn)單的電路故障檢查及排除的指導(dǎo)，要求學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，遵守實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)有四分之一到一半的同學(xué)存在帶電連接線路的問題，雖然不會(huì)產(chǎn)生大的危險(xiǎn)，但是這樣的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣對(duì)于他們未來的工作來說是非常不利的。

在綜合設(shè)立類實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程是教師和學(xué)生互動(dòng)的一個(gè)雙邊過程，在課堂教學(xué)的組織上，不宜采用單純灌輸?shù)姆椒ńM織教學(xué)，應(yīng)盡量將啟發(fā)式教學(xué)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的主要作用是引導(dǎo)學(xué)生多動(dòng)腦思考，大膽嘗試，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象、故障等引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前進(jìn)行仔細(xì)預(yù)習(xí)，提前在計(jì)算機(jī)上利用Multisim或其他軟件將自己所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行模擬仿真，在仿真中學(xué)生可以大膽地發(fā)揮自己的想象，大膽地嘗試各種設(shè)計(jì)方案。這樣，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)原理等都有了深刻的理解，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的任務(wù)主要是將實(shí)物電路與虛擬電路進(jìn)行比較，因此可顯著提高教學(xué)效果，又可減少損壞儀器、器件的現(xiàn)象。

在創(chuàng)新實(shí)踐類的實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生完全放開，實(shí)驗(yàn)課的主體是學(xué)生而不再是指導(dǎo)老師。在這一層次教師應(yīng)注意發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)，因材施教，在實(shí)踐中安排適合的任務(wù)，使其得到充分的鍛煉。

四、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程考查方式

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一般的考核方式是按照學(xué)生實(shí)驗(yàn)的平時(shí)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出一個(gè)平均分?jǐn)?shù)。這樣的考核方式可能出現(xiàn)部分同學(xué)鉆空子，有老師注意自己的時(shí)候就認(rèn)真做，老師不注意自己的時(shí)候就找機(jī)會(huì)抄一下其他同學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)付老師檢查。

針對(duì)這種情況，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)課的考核方式作出如下改革。

1.實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)設(shè)課，不再計(jì)入數(shù)字電路理論課程。實(shí)驗(yàn)課程一人一組，獨(dú)立操作。

2.平時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，老師要抽查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況現(xiàn)場(chǎng)回答老師問題，并將實(shí)驗(yàn)情況作為平時(shí)成績(jī)登記在冊(cè)。

3.期末的時(shí)候，老師從本學(xué)期做過的實(shí)驗(yàn)中選擇部分典型實(shí)驗(yàn)，為平衡實(shí)驗(yàn)難度，對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置一些障礙，針對(duì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu(píng)分。考試時(shí)由學(xué)生隨機(jī)抽取實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際操作情況以及所提問題給出實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)，期末總成績(jī)由平時(shí)的60%和考試成績(jī)的40%構(gòu)成。

實(shí)踐表明，采取這種方法，能夠使學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的緊迫感，使他們?cè)谡n前進(jìn)行預(yù)習(xí)成為可能，在很大程度上提高實(shí)驗(yàn)效果。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革總結(jié)

通過幾年的努力，同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力的確有了一定程度的提高，尤其對(duì)轉(zhuǎn)變學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)態(tài)度有了很大作用，學(xué)生逐漸重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚興趣。但是在教學(xué)改革過程中還存在一定問題：

實(shí)驗(yàn)課時(shí)無法完全滿足需要，作為工科專業(yè)其實(shí)驗(yàn)課時(shí)與理論課時(shí)比最好能夠達(dá)到1：1。資金短缺，無法及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

［1］楊亞洲．論高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］．長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009,30（3）．

［2］程金林,吳斌,靳曉枝,黃錚．高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式的改革與實(shí)踐［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005．04．

［3］栗銳鋒．開放式創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的分析與設(shè)計(jì)［D］．西南交通大學(xué)，2010．

編輯∕高偉

柴志軍（1979－），男，講師，長(zhǎng)期從事電子線路應(yīng)用研究與教學(xué)。

本文為黑龍江大學(xué)新世紀(jì)教育教學(xué)改革工程《中俄學(xué)院雙語教學(xué)方法研究》資助項(xiàng)目成果