數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案探討

楊輝媛　李方

摘 要：文章主要探討了學(xué)院在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，然后從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段等方面提出了改進(jìn)意見(jiàn)，以此提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的綜合能力水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)是數(shù)字電子技術(shù)課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生工程能力的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。學(xué)生通過(guò)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)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但目前學(xué)院的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置到教學(xué)方法的運(yùn)用都存在一些影響學(xué)生基本操作技能形成的不利因素，必要進(jìn)行改革。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，但是目前學(xué)院所使用的教材多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且偏重理論和實(shí)踐性的內(nèi)容較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單。內(nèi)容老化，手段單一，造成大部分學(xué)生動(dòng)手能力得不到加強(qiáng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析設(shè)計(jì)的能力，不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)應(yīng)用性、創(chuàng)新型人才的要求。

根據(jù)學(xué)生知識(shí)、能力培養(yǎng)的總體要求，合理編排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選定上，既有一定量的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，也有適量的設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)。兩者缺一不可，各自起作用，比如：集成邏輯門(mén)電路的功能測(cè)試。屬于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)主要是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)基本的邏輯芯片，驗(yàn)證基本邏輯芯片的功能，與此同時(shí)，在單純依靠實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)，可以適當(dāng)結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真軟件，增加適量仿真型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中，把每個(gè)實(shí)驗(yàn)都分成兩部分，第一部分是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)相關(guān)課程基本理論的理解，鞏固基本概念、提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力；第二部分是延伸實(shí)驗(yàn)，目的是進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)教學(xué)系統(tǒng)的理解、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的獨(dú)立工作能力，取得工程設(shè)計(jì)與組裝調(diào)試的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

實(shí)驗(yàn)過(guò)程機(jī)械化。實(shí)驗(yàn)過(guò)程一般是在實(shí)驗(yàn)箱上，學(xué)生按照老師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)分兩節(jié)課。從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、所用儀器，到實(shí)驗(yàn)步驟的安排，學(xué)生都沒(méi)有選擇的機(jī)會(huì)，處于一種相對(duì)被動(dòng)的地位。因此，實(shí)驗(yàn)給學(xué)生的印象較膚淺。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較陳舊、易損。 學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)室的資金投入不足，儀器質(zhì)量不佳、易損。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，元器件老化、損壞不可避免，但需要及時(shí)更新。檢查芯片的好壞和線(xiàn)路相當(dāng)復(fù)雜，每周的實(shí)驗(yàn)課時(shí)又多，嚴(yán)重影響教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)。鑒于上述等等原因，筆者提出一些改進(jìn)措施如下：

2.1 增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分別按 3∶4∶3分配 ，以全面提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、知識(shí)綜合能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。實(shí)行實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課與實(shí)驗(yàn)成績(jī)單獨(dú)計(jì)算 ，極大地提高了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)中的地位，改變過(guò)去實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是從屬于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足，綜合性實(shí)驗(yàn)偏少，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)缺乏，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的好壞對(duì)成績(jī)影響不大的弊端。

2.2 改革考核方式

為了做到對(duì)學(xué)生的全面評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、定量化。實(shí)驗(yàn)課程的最后一次實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)考試，實(shí)驗(yàn)考試內(nèi)容以考查學(xué)生完成綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)際能力為主旨，按A、B、C、D、E 評(píng)定成績(jī)，該成績(jī)占總成績(jī)40 %。其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總成績(jī)20%，平時(shí)的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，特別是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作及完成情況占總成績(jī)40% ，作為判斷學(xué)生能力和全面發(fā)展的一個(gè)重要依據(jù)，這樣提高廣大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，變被動(dòng)為主動(dòng)。

3 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

3.1 實(shí)施開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

由于以往實(shí)驗(yàn)室橫向定時(shí)開(kāi)放，學(xué)生不能長(zhǎng)時(shí)間的在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。橫向定時(shí)開(kāi)放指的是實(shí)驗(yàn)室只是根據(jù)課程表的安排，在規(guī)定的上課時(shí)間內(nèi)開(kāi)放。但是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不同于一般的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，需要的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。為了能讓學(xué)生學(xué)到更多的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，從而也很難提高其實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，必須開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，首先，要求學(xué)生熟悉并已經(jīng)掌握了簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。其次，要求學(xué)生在前一個(gè)星期就必須選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或者補(bǔ)做上課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。第三，要求學(xué)生必須嚴(yán)格遵守開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理?xiàng)l例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

3.2 仿真軟件的使用

Multisim仿真軟件具有豐富的元件庫(kù)、虛擬儀器與儀表功能以及強(qiáng)大的仿真功能。教師可以借助該軟件對(duì)數(shù)字電子技術(shù)中的部分設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生使用Multisim設(shè)計(jì)數(shù)字電路，是學(xué)生能夠通過(guò)反復(fù)修改設(shè)計(jì)，最終完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師通過(guò)使用Multisim仿真軟件，能夠在理論教學(xué)過(guò)程中對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示并分析，用Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)，教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種集成邏輯芯片的特性。演示小規(guī)模集成電路的工作情況。

4 結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)工作中，我們不僅注重實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，更注重邏輯思維能力、綜合運(yùn)用知識(shí)能力、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，更要學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)的主要程序和方法，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想。此外，如何將硬件和軟件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，如何利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的運(yùn)行和管理進(jìn)一步完善，這些都還需要繼續(xù)探討。

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作者簡(jiǎn)介：楊輝媛（1975—），女，副教授。