數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)改革與實踐

申雙琴

摘要：數(shù)字電子技術(shù)實驗是高校電類專業(yè)一門綜合學(xué)科基礎(chǔ)課，文章從教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)及方法等方面，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗分析了目前教學(xué)現(xiàn)狀，以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為支撐，將教學(xué)內(nèi)容體系層次化、教學(xué)對象層次化，滿足不同層次學(xué)生需求，并建立了科學(xué)量化的考核體系。實踐證明，學(xué)生的積極性、基本技能及分析問題解決問題等方面的能力較以往均有明顯提高。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；積極性；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0265-03

實驗教學(xué)在高校教學(xué)中占據(jù)重要地位，是學(xué)生從實踐中驗證理論并結(jié)合實際應(yīng)用培養(yǎng)及提升實踐能力、創(chuàng)新能力的重要手段?！稊?shù)字電子技術(shù)實驗》作為一門綜合學(xué)科基礎(chǔ)課，在整個大學(xué)階段中起著承上啟下的作用，是學(xué)生接受系統(tǒng)實驗方法和技能訓(xùn)練的開端，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字邏輯分析、解決問題的基本方法，提高學(xué)生動手能力、獨立思考、解決問題的能力[1]。文章在分析了教學(xué)現(xiàn)狀后，探索層次化教學(xué)內(nèi)容體系，引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立量化的考核標準，經(jīng)實踐證明，改革后的教學(xué)模式取得了良好的教學(xué)效果。

一、數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

1.數(shù)字電子技術(shù)實驗基于數(shù)字電子技術(shù)理論課開設(shè)，實驗課內(nèi)容基本按照學(xué)生熟悉儀器操作，了解實驗箱及集成芯片的功能進而驗證相應(yīng)理論知識點，最后撰寫實驗報告的流程進行。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生依舊處于被動狀態(tài)，教學(xué)模式單一，缺乏彈性，難以調(diào)動學(xué)生積極性和學(xué)習(xí)興趣。

2.教學(xué)內(nèi)容缺乏靈活性，實驗內(nèi)容陳舊，驗證性實驗居多，知識和實踐要求梯度過低[2]。但數(shù)字電子技術(shù)卻發(fā)展迅速，如此，便造成實踐環(huán)節(jié)與工程實際應(yīng)用脫軌現(xiàn)象，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[3]。

3.實驗課開設(shè)太晚，導(dǎo)致學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實踐環(huán)節(jié)難以銜接，影響實驗課的教學(xué)質(zhì)量。此外，理論課任課教師和學(xué)生都普遍存在重理論輕實驗的觀念，導(dǎo)致學(xué)生理論分析能力強，但動手能力差，故障分析能力差。

4.傳統(tǒng)以實驗報告為主的考核標準不夠科學(xué)、合理，實驗報告不可避免地存在大面積抄襲現(xiàn)象，難以監(jiān)管，且未能融入實驗過程中動手能力、故障分析、電路調(diào)試能力等方面的考核，難以提高學(xué)生積極性及發(fā)掘?qū)嵺`環(huán)節(jié)的潛力[4]。

二、實驗教學(xué)模式優(yōu)化改革與實踐

1.建立層次化教學(xué)體系。我校數(shù)字電子技術(shù)實驗為獨立開設(shè)，由專任實驗教師獨立負責(zé)。為避免理論與實驗環(huán)節(jié)脫節(jié)，實驗課的開設(shè)緊跟理論課的步伐。數(shù)字電子技術(shù)實驗面向的對象是電類和非電類專業(yè)的大二學(xué)生，雖然處于專業(yè)實驗技能入門階段，但每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)要求不同，對知識的掌握程度及動手能力依然存在較大差異，傳統(tǒng)的針對所有學(xué)生采用相同的教學(xué)內(nèi)容，不能很好地適用于每位同學(xué)[5]。因此，采取層次化的教學(xué)體系，將教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)對象層次化，依據(jù)教學(xué)對象、學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)目標方面的差異，從實驗內(nèi)容安排及實驗項目類別進行匹配。根據(jù)培養(yǎng)計劃將教學(xué)對象分為電類和非電類專業(yè)，非電類專業(yè)培養(yǎng)要求相對較低，且經(jīng)多年教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)，非電類專業(yè)在知識點掌握、動手能力、分析能力各方面和電類專業(yè)存在一定程度差異，故對實驗項目類型比例分配進行調(diào)整，如表1所示。對非電類專業(yè)加大驗證型比例，鍛煉其實際操作能力，在設(shè)計型和綜合型實驗上不但降低比例而且降低實驗任務(wù)難度。文中后續(xù)部分以電類專業(yè)為例對教學(xué)內(nèi)容層次化探索教學(xué)進行分析。

傳統(tǒng)的驗證型所占比例較大的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，缺乏彈性和靈活性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，為此，對實驗項目進行梳理，增大設(shè)計型和綜合型實驗比例，遵從由易到難、循序漸進的實踐過程分為驗證型、設(shè)計型和綜合型三個層次進行教學(xué)[6]。其中綜合型實驗又分為綜合設(shè)計型和自主設(shè)計型。通過驗證型實驗，在鞏固和加深基本理論知識的基礎(chǔ)上，重點培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能，完成理論知識點的驗證。設(shè)計型實驗由教師給出實驗任務(wù)及要求，學(xué)生擬定實驗方案并完成要求。綜合型實驗中的綜合設(shè)計型實驗，給出功能及指標后學(xué)生綜合多個知識點擬定方案完成任務(wù)，自主設(shè)計型實驗要求學(xué)生綜合運用多個知識點自擬題目和設(shè)計方案并實現(xiàn)，提高學(xué)生自主性、培養(yǎng)創(chuàng)新能力[7]。

在上述三個層次中，不同類型的實驗項目并非彼此獨立，而是相互協(xié)接，驗證型實驗不僅獨立開設(shè)也包含在設(shè)計型實驗中。驗證型和設(shè)計型相互結(jié)合，既能避免設(shè)計性部分的電路調(diào)試中出現(xiàn)集成電路本身損壞導(dǎo)致故障難以排查，又能起到由易到難的過渡作用，避免無從下手的現(xiàn)象。三個層次中設(shè)計型所占比例最大，整個實驗教學(xué)中學(xué)生有65%的時間是在進行設(shè)計型實驗，針對每個設(shè)計型實驗項目的內(nèi)容結(jié)合課程學(xué)時及培養(yǎng)要求分配合適的任務(wù)量，避免任務(wù)量過多或過少帶來的負面影響。

2.引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，信息技術(shù)發(fā)展迅速，傳統(tǒng)教學(xué)模式因形式單一且缺乏靈活性已逐漸被多元化教學(xué)模式所替代。桂林理工大學(xué)的教育在線系統(tǒng)為數(shù)字電子技術(shù)實驗課程提供了一個良好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，該平臺主要包括課程大綱、教師基本信息、教學(xué)資源、教學(xué)活動、課程建設(shè)等模塊，其中教學(xué)活動又細分為在線測試、答疑討論、課程問卷、播客單元、課程作業(yè)等，課程建設(shè)包括考核方式等，任課教師可根據(jù)教學(xué)實際情況增減相應(yīng)模塊，靈活性強。在該平臺中，課程管理一欄學(xué)生可以查看課程的簡介、大綱、實驗項目的安排等，讓學(xué)生對整個課程做到心中有數(shù)。在課程的教學(xué)資源中，不但包括了實驗指導(dǎo)書、課件、實驗項目相對應(yīng)知識點的梳理和分析、重點難點分析，還包括一些課外延展性知識，這些課外知識不但可以幫助學(xué)生更好地理解及操作實驗儀器，了解發(fā)展動態(tài)，而且可在一定程度上消除學(xué)生普遍存在的高校學(xué)習(xí)知識有何用的疑慮。同時，在“教學(xué)活動”中，學(xué)生可完成教師布置的作業(yè)及課堂對應(yīng)的測試，答疑討論區(qū)師生可進行線上互動、討論，增進師生間距離，有效提高學(xué)習(xí)效率，改善教學(xué)效果。通過調(diào)查問卷及討論去了解、掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)從而更加有利于教師的課堂教學(xué)。在該實驗課程教學(xué)中，“線上”學(xué)生成為主體，可自主輔助學(xué)習(xí)，隨時隨地下載豐富的教學(xué)資源，與教師進行互動，和同學(xué)互相協(xié)作，提高自主學(xué)習(xí)能力，“線下”學(xué)生實踐、教師解惑相結(jié)合。無論是線上還是線下，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺始終貫穿整個教學(xué)活動。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺備受教師與學(xué)生的喜愛，尤其是其中的討論區(qū)、網(wǎng)絡(luò)課程以及在線學(xué)習(xí)法已經(jīng)成為主流學(xué)習(xí)手段[8]。

3.制定合理量化的考核體系。傳統(tǒng)教學(xué)以實驗報告為主的考核體系顯然不能公正合理地評價學(xué)生在整個實驗教學(xué)活動中的實驗?zāi)芰?，因此，建立完整的合理量化的評價體系至關(guān)重要[9]。根據(jù)教學(xué)實際情況結(jié)合培養(yǎng)方案制定了量化的考核標準，如表2所示?？己梭w系主要從預(yù)習(xí)情況、實驗過程中實際動手能力及完成情況、實驗報告及分析、考勤幾個方面綜合對學(xué)生個人及所負責(zé)的實驗項目進行考核。數(shù)字電子技術(shù)實驗成績?yōu)楠毩⒖己耍諥BCD四個等級制，無須計入理論課成績，并且不同類型的實驗項目考核重點不同。針對驗證型實驗，主要考核相關(guān)聯(lián)理論知識的掌握情況及實驗操作是否規(guī)范，設(shè)計型實驗主要考核設(shè)計方案的合理性、實驗是否順利完成、結(jié)果是否正確、故障分析及解決問題能力，綜合型實驗主要考核綜合知識的運用情況、學(xué)生個人的創(chuàng)新能力、電路調(diào)試能力、實驗完成情況及驗收時個人的答辯情況。學(xué)生的最終成績通過各項考核成績加權(quán)得到。實驗課過程中任課教師不但要指導(dǎo)儀器操作、答疑解惑，對實驗現(xiàn)象及臨時出現(xiàn)的各種故障問題合理分析、引導(dǎo)等，為了體現(xiàn)以學(xué)生個人為單位進行客觀公正的考核，任課教師還需細心觀察并隨時記錄每個學(xué)生在實驗操作時的實際動手能力、熟練程度、完成情況、實驗結(jié)果是否正確、故障出現(xiàn)時是否能夠經(jīng)過獨立思考并最終解決問題等細節(jié)。如此一來，增進了師生距離，讓學(xué)生感受到教師在關(guān)注自己，代價是任課教師需要投入更多的時間和精力，但以此為基礎(chǔ)所建立的考核體系能夠更加客觀、公正、合理地對學(xué)生個人的實際動手操作能力及個人學(xué)習(xí)能力進行評價，進一步提高學(xué)生的積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)論

數(shù)字電子技術(shù)實驗課程作為實驗技能入門向?qū)I(yè)技能培養(yǎng)的過渡階段，肩負至關(guān)重要的作用。文章在分析了目前教學(xué)現(xiàn)狀后，提出層次化教學(xué)內(nèi)容體系，引導(dǎo)學(xué)生在熟練掌握各關(guān)聯(lián)知識點原理的基礎(chǔ)上提高實驗技能，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺豐富了教學(xué)模式，增加了學(xué)習(xí)的靈活性，科學(xué)量化、突出實踐能力所占比例的考核體系，在很大程度上調(diào)動并激發(fā)了學(xué)生的主觀能動性及學(xué)習(xí)興趣。數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)實施改革的3年來，學(xué)生的各項實驗技能、對該門課程在系統(tǒng)性的理解上都有了很大的提高，為后續(xù)專業(yè)技能的培養(yǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]薛英娟.數(shù)字電子技術(shù)實驗課程教學(xué)改革與創(chuàng)新[J].實驗室科學(xué)，2016，19（1）：145-148.

[2]寧改娣，金印彬，劉濤.“數(shù)字電子技術(shù)”課程實驗教學(xué)改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013，35（4）：102-103.

[3]晉春，張佳，李鋒.“數(shù)字電子技術(shù)”課程改革的探索與實踐[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2016，（1）：51-52.

[4]郭澎，孫桂玲，任立儒，數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)新模式的探索與實踐[J].實驗室科學(xué)，2016，20（2）：151-153.

[5]高慶華，王潔，周曉丹，等.綜合設(shè)計性實驗層次化教學(xué)探索[J].實驗室科學(xué)，2015，18（3）：80-83.

[6]陸鵬飛.數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)方法的探索與實踐[A]//北京高教學(xué)會實驗室工作研究會2008年學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2008：66-70.

[7]厲旭云，梅汝煥，葉治國，等.高校實驗教學(xué)研究的發(fā)展及趨勢[J].計算機教育，2014，33（3）：131-135.

[8]趙丹.基于網(wǎng)絡(luò)探究模式（Web Quest）的教學(xué)平臺設(shè)計與構(gòu)建[J].江蘇理工學(xué)院學(xué)報，2014，4（4）：76-80.

[9]李建霞，閆朝陽.工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)字電子技術(shù)實驗改革[J]實驗室研究與探索，2017，36（1）：156-160.