數(shù)字電子技術(shù)課程群教學(xué)模式改革初探

李 鋒，陳 迅，張尤賽

(江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003)

數(shù)字電子技術(shù)包含了DSP、SOPC、EDA、嵌入式系統(tǒng)、軟件無線電和硬件智能演化等技術(shù)，多是當(dāng)前的核心技術(shù)[1]。與數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)的課程的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)手段和教學(xué)模式等，直接關(guān)系到相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。但是，這些課程存在教學(xué)內(nèi)容跟不上技術(shù)發(fā)展，教學(xué)模式落后、理論與實(shí)踐脫離等問題。為提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，我校開展了基于實(shí)踐項(xiàng)目導(dǎo)引的理論與實(shí)踐一體化的教學(xué)改革，對數(shù)字電子技術(shù)課程群的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、考核方式等進(jìn)行了一系列創(chuàng)新實(shí)踐，旨在全面推動(dòng)該課程群的改革和發(fā)展。

1 數(shù)字電子技術(shù)課程群現(xiàn)狀

由于數(shù)字電子技術(shù)飛速發(fā)展，針對與其相關(guān)的各課程教學(xué)，國內(nèi)外知名高校都根據(jù)自身情況進(jìn)行了形式多樣的教學(xué)改革，引入了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式、多元化、信息化、啟發(fā)式等方法和手段，全面推動(dòng)這些課程的建設(shè)和發(fā)展[2-5]。

然而，我國一些院校數(shù)字電子技術(shù)課程群相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，教學(xué)方法比較落后。教材中仍然以中、小規(guī)模器件的組合和時(shí)序邏輯電路手工分析和設(shè)計(jì)作為課程的核心內(nèi)容;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程應(yīng)用距離大，存在諸多偏離工程實(shí)際的偽命題;不能形成現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的一般性理論和實(shí)踐依據(jù)，從而影響了教學(xué)質(zhì)量。

為了解決這些問題，我們利用學(xué)校人才培養(yǎng)方案修訂的機(jī)會(huì)，對數(shù)字電子技術(shù)課程群相關(guān)課程設(shè)置做了大幅度調(diào)整，對相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，并由此將數(shù)字電子技術(shù)課程群的教學(xué)改革推向深入。

2 課程設(shè)置與課程內(nèi)容優(yōu)化

(1)調(diào)整課程的開設(shè)時(shí)間

我們將“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程安排在本科第二學(xué)期，相關(guān)課程如“FPGA與EDA技術(shù)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“單片機(jī)技術(shù)”、“DSP”、“嵌入式系統(tǒng)”等緊隨其后，安排在第三至第五學(xué)期。這種安排可以讓學(xué)生提前接觸現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)工程實(shí)踐訓(xùn)練，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)留下充裕的時(shí)間并打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(2)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，減少理論教學(xué)時(shí)數(shù)

我們將“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論授課學(xué)時(shí)壓縮到48學(xué)時(shí)或56學(xué)時(shí)，并采用“基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的理論與實(shí)踐一體化”的教學(xué)模式，將課堂理論教學(xué)、單元研討、課外實(shí)踐作業(yè)和創(chuàng)新實(shí)踐等環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合。研究了各相關(guān)課程的基本知識、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排和設(shè)計(jì)項(xiàng)目等銜接問題，讓該系列課程構(gòu)建成一個(gè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程群整體。為進(jìn)一步提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，讓他們從一年級開始就參與到電子協(xié)會(huì)、本科生創(chuàng)新計(jì)劃SRTP及大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽等實(shí)踐訓(xùn)練中。

3)調(diào)整課程內(nèi)容

由于課程開設(shè)時(shí)間安排大幅度提前，為降低課程的學(xué)習(xí)門檻，減少對“高等數(shù)學(xué)”、“電路”、“模擬電子技術(shù)”等基礎(chǔ)課程的依賴，在“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中只介紹數(shù)字電路的基本工作原理，大幅減少邏輯門底層電路結(jié)構(gòu)，將TTL等內(nèi)部電路的分析整合到后續(xù)的模擬電路等課程中。為了提高課程的層次，以數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、原理和方法為基礎(chǔ)，注重?cái)?shù)字邏輯的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，注重將理論教學(xué)與EDA實(shí)踐密切結(jié)合。

3 教學(xué)方法改革

(1)理論與實(shí)踐相結(jié)合的模塊化教學(xué)

為提高教學(xué)效果，將教學(xué)內(nèi)容分為數(shù)字邏輯基礎(chǔ)和基本數(shù)字電路、組合邏輯電路及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件等幾個(gè)單元，不同單元采用不同的教學(xué)方法。如數(shù)字邏輯基礎(chǔ)部分以理論教學(xué)為主，后續(xù)單元?jiǎng)t采取理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合、開展單元分組研討與任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的模式。在課堂學(xué)時(shí)減少的情況下，通過實(shí)驗(yàn)及課外實(shí)踐訓(xùn)練加強(qiáng)學(xué)生的理論知識的理解，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力。

(2)分組研討與任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合

運(yùn)用分組研討與任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的模式，將全班學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，每組3人左右。各單元教學(xué)中給每組學(xué)生布置不同的學(xué)習(xí)和實(shí)踐任務(wù)，要求學(xué)生在完成實(shí)踐作業(yè)的基礎(chǔ)上參加組內(nèi)和班內(nèi)研討。增加自主學(xué)習(xí)和階段性研討環(huán)節(jié)，在各單元教學(xué)中學(xué)生被要求圍繞如何實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行相關(guān)知識的匯報(bào)和軟硬件演示、研討與交流。

(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與“口袋實(shí)驗(yàn)室”相結(jié)合

為培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)空間、解決實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限的問題而推行“口袋實(shí)驗(yàn)室”。每組學(xué)生都配備低成本便攜式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以隨時(shí)隨地將課程中的實(shí)例、實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練以及自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)在系統(tǒng)上運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)之外，教師根據(jù)教學(xué)需要布置課外實(shí)踐訓(xùn)練作業(yè)，要求學(xué)生以組為單位完成不同的設(shè)計(jì)型與創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)，演示最終結(jié)果并提交相關(guān)及實(shí)踐報(bào)告。教師則利用答疑時(shí)間給予原理和方法指導(dǎo)。

(4)考核方法改革

為加強(qiáng)對課程實(shí)踐訓(xùn)練的要求，實(shí)施理論與實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)考核，將課外實(shí)踐成績納入實(shí)驗(yàn)課中考核。理論課程考核有平時(shí)成績(占總成績10%)、理論考試成績(占總成績60%)、各單元項(xiàng)目研討成績(占總成績30%)三部分構(gòu)成。其中平時(shí)成績，包括課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)和課后作業(yè)分?jǐn)?shù);各單元項(xiàng)目研討成績?yōu)楦鞔窝杏懗煽兊募訖?quán)和，其中包括了各次研討課準(zhǔn)備的充分性、積極性和仿真結(jié)果及研討報(bào)告的質(zhì)量等。

4 結(jié)語

本文提出的數(shù)字電子技術(shù)課程群教學(xué)改革方案已在個(gè)別班級進(jìn)行了初步的教學(xué)實(shí)踐，收到了較為明顯的教學(xué)效果[6]。由于在課程設(shè)置、授課內(nèi)容和教學(xué)方法上做了一系列改革，使得學(xué)習(xí)門檻明顯降低、課程理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練結(jié)合更為緊密，學(xué)生對數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)課程及數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的興趣明顯提高，他們大多數(shù)能夠獨(dú)立完成課程要求。

[1]潘明，潘松 編著.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社，2008.

[2]郭玉華，龐學(xué)民，岳彩青.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)理論實(shí)踐一體化教學(xué)改革初探[J].北京:中國電力教育，2012，14:69～70

[3]寧改娣，金印彬，劉濤等.“”數(shù)字電子技術(shù)“”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35(4):102～103

[4]Electrical Engineering and Computer Sciences University of California，Berkeley.EECS150-Digital Design:http://www-inst.Eecs.berkeley.edu/～ cs150/

[5]Xilinx 大學(xué)計(jì)劃:http://china.xilinx.com/support/university/index.htm

[6]萬毅.《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)評價(jià)體系和評價(jià)方法的研究[J].成都:實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(5):122～124