數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

胡博文

摘 要：數(shù)字電子技術(shù)邏輯性和實(shí)踐性都較強(qiáng)，本位在總結(jié)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上融入現(xiàn)代化教學(xué)理念，結(jié)合高等教育需求，針對數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)具體問題，提出一系列改革舉措，從而提高教師對數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的授課質(zhì)量和學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)的積極性、主動性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子了技術(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0156-02

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)體系的改革

1.1 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

（1）整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，理論和實(shí)驗(yàn)獨(dú)立授課。傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是嵌入到理論課中的。實(shí)驗(yàn)課和理論課分開授課后，把兩門課在同一學(xué)期開設(shè)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，包括驗(yàn)證、設(shè)計(jì)和綜合三種類型實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證基本邏輯運(yùn)算和邏輯器件的特性；綜合性實(shí)驗(yàn)是通過所學(xué)的知識的前后結(jié)合綜合設(shè)計(jì)一個(gè)具體邏輯電路；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡單的邏輯電路，并通過搭建電路模型，仿真驗(yàn)證其正確性，然后焊接完成電路的制作。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，注重邏輯器件參數(shù)與特性的測試及實(shí)驗(yàn)儀器的使用，讓學(xué)生真正的懂得實(shí)踐的目的，掌握實(shí)驗(yàn)儀器各部分的功能及使用方法。

（2）注重元器件的使用，合理進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。為了夯實(shí)理論基礎(chǔ)，在掌握儀器使用的基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能的必要性。如驗(yàn)證譯碼器芯片74LS138、編碼器74LS148、移位寄存器74LS194等的功能。

（3）因材施教，注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在授課過程中，雖然理論和實(shí)驗(yàn)是分開授課的，但是必須明確理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的密切配合關(guān)系，在理論授課的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這樣才能使學(xué)生在掌握理論的前提下大幅度提高動手能力。在實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，編寫配套的《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》，因材施教，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

（4）加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)的操作。綜合性實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識，從工程觀念角度分析問題，從而解決問題。這些實(shí)驗(yàn)一般讓學(xué)生把所學(xué)的不同邏輯模塊，通過模塊之間的邏輯關(guān)聯(lián)特性，從總體上構(gòu)思，設(shè)計(jì)出新的邏輯單元，實(shí)現(xiàn)新的邏輯功能，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。如“流水彩燈”、“搶答器”和“秒表電路”等。通過開設(shè)此類綜合性實(shí)驗(yàn)，將組合電路、時(shí)序電路、A/D轉(zhuǎn)換器 、D/A轉(zhuǎn)換器、555定時(shí)器、可編程邏輯期間等有效的綜合，大幅度提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力，為后續(xù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

（5）增設(shè)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。由老師布置聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的題目及要求，學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案、繪制電路、仿真運(yùn)行，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后進(jìn)行元器件焊接，直至做出設(shè)計(jì)成品。整個(gè)過程學(xué)生獲得了成就感，提高了學(xué)習(xí)熱情，體驗(yàn)了工程操作的模擬，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐動手能力。如交通信號燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)、汽車尾燈控制電路、籃球競賽30S計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)等。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革

（1）增加學(xué)時(shí)量。以往實(shí)驗(yàn)課附屬于理論課，學(xué)時(shí)較少，獨(dú)立授課后增加了學(xué)時(shí)量，制定了新的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大綱。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)按5∶6∶5分配，全面提高學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合的能力、知識綜合運(yùn)用的能力和創(chuàng)新思維的能力。

（2）改革實(shí)驗(yàn)方式。以往數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)都是老師在實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)著學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)在除了這種方式之外，進(jìn)行了開放式前導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、開放式后續(xù)實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)授課等多種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平參差不齊，通過開放式前導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，操作能力不足者可以提前進(jìn)行，水平高者節(jié)省了時(shí)間，達(dá)到了填平補(bǔ)缺的目的。開放式后續(xù)實(shí)驗(yàn)指學(xué)生在進(jìn)行本次實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和模擬訓(xùn)練。通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)生可以隨時(shí)隨地的和老師進(jìn)行溝通學(xué)習(xí)，不再局限于課堂。

（3）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)手段。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱硬件操作的實(shí)驗(yàn)手段的基礎(chǔ)上，增加了面包板，讓學(xué)生設(shè)計(jì)好電路，并在面包板上安裝元器件并連接好，結(jié)合示波器等儀器測試邏輯電路是否成功；除了硬件電路之外，還增設(shè)了EDA軟件仿真部分，仿真確定可行性后再進(jìn)行元器件的焊接與調(diào)試；此外建立虛擬實(shí)驗(yàn)室并開放實(shí)驗(yàn)室，虛實(shí)結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，提高實(shí)驗(yàn)操作能力。

（4）實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革。將整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)層次化，基礎(chǔ)應(yīng)用型、綜合型和設(shè)計(jì)型三種類型實(shí)驗(yàn)層層遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)三階段階梯式教學(xué)模式。此外，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字邏輯電路的知識進(jìn)行為期兩周的課程設(shè)計(jì)。從題目選擇、方案制定、電路仿真、電路制作到調(diào)試等一系列流程，最后做出一個(gè)作品，并撰寫相應(yīng)的報(bào)告才算完成。通過完整、科學(xué)、自主的實(shí)踐過程，培養(yǎng)了學(xué)生的動手操作能力、綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。對設(shè)計(jì)感興趣的同學(xué)每年都進(jìn)行電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的輔導(dǎo)。比如暑期進(jìn)行的“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”和“機(jī)器人大賽”的輔導(dǎo)，將電子技術(shù)和單片機(jī)有機(jī)結(jié)合，讓可編程器件與EDA技術(shù)應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)當(dāng)中，讓學(xué)生學(xué)會電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。同時(shí)通過大學(xué)生科技創(chuàng)新，讓學(xué)生自己選定研究方向，進(jìn)行電子系統(tǒng)與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

（5）考核方式改革。考核總成績分為平時(shí)成績和考試成績，平時(shí)成績占總成績的70%，考試成績占總成績的30%。其中平時(shí)成績中操作占70%，平時(shí)表現(xiàn)占10%，報(bào)告占20%，操作包括硬件操作和軟件仿真兩部分?？己顺煽兪窃谒袑?shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生隨機(jī)抽簽決定考核內(nèi)容，作為判斷學(xué)生該實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要依據(jù)，很大程度上提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情， 變被動為主動，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

3 實(shí)驗(yàn)方法的改革

為改善學(xué)生動手能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的差異這種差異在整個(gè)教學(xué)中注重教學(xué)方法的改革，實(shí)現(xiàn)多元化教學(xué)，具體如下。

（1）分層次開放實(shí)驗(yàn)。依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、對象和條件不同，分層次開放實(shí)驗(yàn)。一是計(jì)劃內(nèi)開放，開放教學(xué)大綱內(nèi)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間和指導(dǎo)老師約定，合理安排實(shí)驗(yàn)，把必做部分的實(shí)驗(yàn)做完，選做的實(shí)驗(yàn)按學(xué)分要求做完；二是計(jì)劃外全面開放。對于大綱之外只要學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，需要時(shí)可請指導(dǎo)老師指導(dǎo)；三是計(jì)劃外重點(diǎn)開放。對于有特殊專長、特殊需求的學(xué)生，提供專業(yè)老師指導(dǎo)，有針對性的開放實(shí)驗(yàn)。通過層次化的開放實(shí)驗(yàn)，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和知識綜合運(yùn)用的能力。

（2）開放實(shí)驗(yàn)室。對每個(gè)實(shí)驗(yàn)室配一名管理教師和多名學(xué)生管理員。上班時(shí)間管理教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理，課余時(shí)間學(xué)生管理員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的管理，實(shí)現(xiàn)全天開放實(shí)驗(yàn)室，是資源最大化利用。

（3）綜合實(shí)驗(yàn)群的建設(shè)。建立綜合實(shí)驗(yàn)群指綜合多個(gè)實(shí)驗(yàn)室去做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。比如數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、DSP實(shí)驗(yàn)室、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)實(shí)驗(yàn)室融合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)群，對于電子設(shè)計(jì)大賽這類較復(fù)雜的課題制作，學(xué)生可以在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與制作。

（4）豐富教學(xué)資源。為了更好的授課，為準(zhǔn)備了豐富的教學(xué)資源，學(xué)生可以通過各種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方式也有多種形式，如現(xiàn)場檢查，視頻、APP互動等。

（5）加強(qiáng)教師指導(dǎo)。對于大綱內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是教師檢查，對于重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)，教師必須全程參與指導(dǎo)，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

（6）強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。教師給出題目，學(xué)生自主選擇。每位教師所指導(dǎo)學(xué)生不得多于15人，一個(gè)班級學(xué)生選同一題目者不得多于3人。學(xué)生根據(jù)所選題目制定方案、設(shè)計(jì)電路并仿真驗(yàn)證其確定，然后購買元器件，進(jìn)行焊接、調(diào)試，最后上交作品和報(bào)告。

4 結(jié)語

以培養(yǎng)應(yīng)用型本科大學(xué)生為目標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)方法上探討數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。通過實(shí)驗(yàn)改革，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，教學(xué)效果也顯著提高，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率也得以提高。

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