“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探究

摘要：造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才是“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的宗旨，也是當(dāng)前高校工科學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。針對(duì)目前“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)中存在的問題，黑龍江科技大學(xué)采用了“理論—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明，該模式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教學(xué)模式；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）12-0073-02

教育部推出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，旨在加強(qiáng)課程改革，提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程是電氣、自動(dòng)化、電子信息、通信等專業(yè)的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其特點(diǎn)是理論性和實(shí)踐性均很強(qiáng)，學(xué)生能否掌握好該課程直接影響著后續(xù)眾多專業(yè)課的學(xué)習(xí)。因此提高學(xué)生的分析及設(shè)計(jì)電子電路的能力、實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力對(duì)于提高整個(gè)專業(yè)的教學(xué)水平有著非常重要的作用。黑龍江科技大學(xué)（以下簡稱“我?！保┎扇×死碚摻虒W(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)三者相結(jié)合的模式，對(duì)“數(shù)字電子技術(shù)”課程進(jìn)行了一系列有益的改革嘗試，提升了教學(xué)效果，同時(shí)為培養(yǎng)學(xué)生就業(yè)所需要的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

一、“數(shù)字電子技術(shù)”課程現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師往往重視知識(shí)的理論性，輕視知識(shí)的實(shí)踐性；學(xué)生則更加重視考試分?jǐn)?shù)的高低，輕視實(shí)踐能力的鍛煉。在教學(xué)過程中，教師是課堂上的主體，而學(xué)生是被動(dòng)的接受者，知識(shí)單方向傳輸，這樣的模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，更不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為教學(xué)方法更加多樣化提供了條件，許多高等院校已經(jīng)將多媒體搬進(jìn)教室。除了講授法外，其他各種教學(xué)方法也應(yīng)運(yùn)而生，例如討論法、演示法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、項(xiàng)目教學(xué)法等教學(xué)方法因具有獨(dú)特的優(yōu)勢也越來越受到青睞。與此同時(shí)，數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展無疑給“數(shù)字電子技術(shù)”這門課程的任課老師帶來了更大的挑戰(zhàn)。超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拇蠓秶褂?、通過硬件描述語言進(jìn)行電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等，這些層出不窮的新知識(shí)、新技術(shù)逐漸使授課內(nèi)容變得更加分化和復(fù)雜，在不斷縮減授課學(xué)時(shí)的前提下，如何將這些知識(shí)完整而高效地傳授給學(xué)生，并且能夠進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是應(yīng)該繼續(xù)研究的問題。

二、完善理論教學(xué)體系，提高課堂教學(xué)質(zhì)量

1.教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的趨勢，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化、整合和更新。在我校新編的教材中，刪減了對(duì)集成門電路內(nèi)部電路的分析，側(cè)重?cái)?shù)字集成電路的邏輯功能和應(yīng)用，注重學(xué)生對(duì)實(shí)用性的要求。在數(shù)字電路的介紹中，采用當(dāng)前的主流芯片，并且加入了對(duì)VHDL硬件描述語言和Quartus II開發(fā)軟件的介紹，體現(xiàn)了時(shí)代性。該教材已被機(jī)械工業(yè)出版社出版，并被列入普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。

2.教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革

科學(xué)家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師?！比绻麑W(xué)生對(duì)一門課程產(chǎn)生了興趣，那么就會(huì)主動(dòng)去思考、去求知、去探索，進(jìn)而可以挖掘?qū)W生的潛力，使學(xué)生積累扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也有益于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者所在教研組對(duì)該課程的教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了一系列改革，具體包括如下幾個(gè)方面：第一，采用多媒體和板書相結(jié)合。利用傳統(tǒng)板書的優(yōu)勢呈現(xiàn)理論知識(shí)的深度，利用多媒體的圖文并茂體現(xiàn)知識(shí)的廣度，合理運(yùn)用兩種教學(xué)手段，在有限的課堂時(shí)間里既能使學(xué)生深刻理解知識(shí)的內(nèi)涵，又能開闊學(xué)生的視野。第二，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合。例如，門電路、邏輯代數(shù)等基礎(chǔ)內(nèi)容可以采用傳統(tǒng)的講授法；觸發(fā)器等章節(jié)可以采用討論法；組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路和脈沖波形的產(chǎn)生和整形等章節(jié)可采用項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法；在課堂上教師應(yīng)善于用啟發(fā)和提問的方式引導(dǎo)學(xué)生思考，用贊美的語言激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第三，將仿真技術(shù)引入課堂。使用硬件描述語言進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)是當(dāng)前發(fā)展的趨勢，我校將Quartus II開發(fā)軟件引進(jìn)課堂，用硬件描述語言及頂層原理圖設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電路的仿真，這既讓學(xué)生加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)又讓學(xué)生掌握了仿真軟件的使用方法，為學(xué)生今后獨(dú)立進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。第四，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多元化教學(xué)。我校電子學(xué)教研組為“數(shù)字電子技術(shù)”校級(jí)精品課程建立了網(wǎng)站，將教學(xué)大綱、教學(xué)課件、雙語教學(xué)、習(xí)題解答等內(nèi)容全部上傳到網(wǎng)站，并且具有交流平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)答疑，在很大程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3.開展電子技術(shù)知識(shí)競賽

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的熱情，我校每年舉辦一次電子技術(shù)知識(shí)競賽，內(nèi)容包括數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)兩部分。由學(xué)完這兩門課程的大二學(xué)生和大三學(xué)生參加，每個(gè)班級(jí)選送五名同學(xué)，最后根據(jù)教師評(píng)定的成績，確定獲獎(jiǎng)的班級(jí)及個(gè)人。知識(shí)競賽的考核內(nèi)容更加符合社會(huì)實(shí)際需要，因此更能展現(xiàn)學(xué)生學(xué)以致用的能力，使學(xué)生在注重期末考試成績的同時(shí)，也注重培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力，進(jìn)一步提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

數(shù)字電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在傳統(tǒng)的教學(xué)體系中，學(xué)校通常會(huì)先安排學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)，然后再安排學(xué)生做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生更多的是按部就班完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的詳細(xì)步驟而不過多用心思考，與學(xué)習(xí)理論知識(shí)相比，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)敷衍了事的現(xiàn)象較為普遍。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程無法培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力，不利于學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，也不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我校的數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)類型分為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)三種，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了如下改革：第一，每個(gè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)均被安排在相對(duì)應(yīng)的理論教學(xué)之前，以觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)為例，教師要求實(shí)驗(yàn)課前學(xué)生自行預(yù)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)過程中記錄觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并在課后總結(jié)該數(shù)字電路的功能。在下節(jié)理論課上，教師鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論各個(gè)觸發(fā)器的功能，最后進(jìn)行總結(jié)。這樣的教學(xué)過程遵循由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的認(rèn)知規(guī)律，也有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二，采取開放式教學(xué)，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室從每天早上八點(diǎn)半到晚上十點(diǎn)開放，學(xué)生可根據(jù)每個(gè)人的具體情況選擇做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，從而使學(xué)生由傳統(tǒng)的“被動(dòng)學(xué)習(xí)”方式變成了“主動(dòng)思考”，學(xué)習(xí)狀態(tài)得到明顯改觀。第三，為進(jìn)一步提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，我校每年舉辦一次“校大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”。競賽吸引了大批同學(xué)踴躍參與電子制作，在同學(xué)們體會(huì)樂趣、建立信心的同時(shí)，也為參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽和黑龍江省電子設(shè)計(jì)競賽積累了經(jīng)驗(yàn)。

四、增加實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生綜合能力

為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視程度，進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合能力，我校增加了實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。以電子工程實(shí)踐教學(xué)基地、電子工藝實(shí)踐教學(xué)基地、EDA工程實(shí)踐教學(xué)基地、應(yīng)用電子工程實(shí)踐教學(xué)基地和FPGA工程實(shí)踐教學(xué)基地為依托，制訂了嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核制度，分別培養(yǎng)了學(xué)生調(diào)試電子電路的能力、進(jìn)行手工焊接和貼片焊接的能力、進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)及印制電路板的版面設(shè)計(jì)的能力、對(duì)復(fù)雜電子線路系統(tǒng)（如電視機(jī)等）故障分析的能力和在Quartus II軟件中運(yùn)用VHDL語言進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)和仿真的能力，為實(shí)現(xiàn)我校制訂的“雙師型”人才培養(yǎng)目標(biāo)提供了有力保障。

五、結(jié)束語

筆者所在教研組在不斷的探索與實(shí)踐過程中，貫徹了全新的教學(xué)改革理念，總結(jié)出一整套教學(xué)改革方法與措施。通過教學(xué)改革，教學(xué)質(zhì)量不斷提高，近幾年在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽和黑龍江省電子設(shè)計(jì)競賽比賽中屢創(chuàng)佳績，獲獎(jiǎng)率及獲獎(jiǎng)學(xué)生人數(shù)均位列黑龍江省前三名，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力所取得的成果已初步顯現(xiàn)，然而如何進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合能力需要繼續(xù)研究和探索。

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（責(zé)任編輯：王意琴）