徐東 胡曉光 劉敬猛 王建華 張靜 張秀磊
摘要:數字電路教學的內容和形式,在培養(yǎng)學生與時俱進的工程能力方面存在不足。文章討論了教學中存在的幾個關鍵問題:基礎知識的重要性和融入新的知識在學時上存在矛盾,相關課程之間內容協調會影響教學效果,實踐能力不足需要彌補解決。通過探討這些問題的解決方法,希望能夠對提高數字電路的教學水平有些益處。
關鍵詞:數字電路;工程能力;課程聯系;教學實踐
中圖分類號:G642.41? ? ?文獻標志碼:A? ? ?文章編號:1674-9324(2019)40-0225-02
一、引言
數字電路是高等院校工科教學的一門重要的專業(yè)基礎課程,在電類課程體系中具有舉足輕重的作用。大學里,工科專業(yè)的學生都要學習幾門“電類”的課程。專業(yè)不同,課程要求的深度會有差別.從知識體系來看,數字電路這門課程,在電類課程的知識樹中,處于承上啟下的關鍵位置[1,2]。以電路分析和模擬電路為基礎,數字電路探討以數字信號為基礎的邏輯和時序的關系,是計算機技術發(fā)展的理論基礎。在教學過程中,數字電路是計算機原理、編程語言、計算機軟件等課程的先修課程。
工科學校學生需要培養(yǎng)的關鍵能力是工程能力?!吨袊こ探逃J證通用標準》中列出了本科生畢業(yè)應該達到的12條要求[3]。對照這些,學生通過該課程的學習,應能正確掌握數字電路的基本理論和設計方法,并具備一定的實踐應用能力[4,5]。目前,數字電路的教學還存在一些問題。數字電路課程內容豐富,但學時卻在不斷減少,使得學生在課堂上沒有過多的時間理解所學知識,難以跟上教師的節(jié)奏,導致他們失去學習的興趣。而且,隨著電子技術的迅猛發(fā)展和電子行業(yè)對人才的需求,數字電路課程的傳統教學內容和形式已遠遠不能滿足社會需要[6]。本文將針對工程能力培養(yǎng)方面存在的一些問題做些討論,希望能夠拋磚引玉。
二、內容更新和傳統基礎知識的矛盾
數字電路是較為傳統的課程,內容仍舊是十幾年前的理論知識。這些知識對于建立數字電路的知識系統和理論結構,是很重要的。而目前的數字電路以大規(guī)模和大數據的集成電路為主。嵌入式系統技術幾乎覆蓋社會的各個領域。如果我們不考慮如何改進課程內容,夯實學生知識結構,以適應學生的就業(yè)需求,教學發(fā)展就難于跟上時代步伐,課堂教學效率自然也就下降,并違背了現代高?!耙詫W生為本”的教學理念。
典型的例子是硬件編程語言如何在數字電路中的講授問題。由于可編程器件的發(fā)展,硬件編程語言已經成為數字邏輯的一種重要描述方式,在教學中應該有所體現。然而,如果講授Verilog這樣的語言,如何在有限的學時中能夠講授清楚,如何保證基本數字電路概念不受影響,這是一個矛盾的問題。針對這個問題,有效的解決方法是用硬件編程語言進行典型組合和時序電路的設計,以例子引導學生理解這種描述方式和邏輯電路的關系。由于學時的占用,弱化74系列集成電路的講解,而是以典型組合和時序電路模塊的形式討論其原理和應用特點,重點要讓學生理解邏輯和時序的基本概念。
三、相關課程聯系松散,目標不能協調統一
建立完善的電類知識體系,是學生提高工程能力的重要基礎。數字電路和模擬電路、單片機這些專業(yè)課之間的聯系不夠緊密,缺乏統一的目標,對教學效果產生消極的影響。往往是學習一門課程之后就立刻考試,學生也就很快投入緊張的復習之中,等學生拿到該課程的學分后就不再對此項課程進行回顧和歸納分析,而是立馬投入下一個專業(yè)課程的學習。這樣一門課結束接著另一門課的學習,使得各專業(yè)課之間缺乏有機統一的聯系,學生也感到學習內容多而散。
在教學內容的組織過程中,充分考慮數字電路、模擬電路和微機原理承接的特點,教學內容做到知識點的統籌兼顧,能夠鞏固先修課程所學知識,又為后續(xù)課程做好充分的準備工作。數字電路與其他課程之間的知識脈絡關系如圖1所示。高等教育的數學和物理是工程類學科的通識基礎,電路分析和模擬電路是數字電路的先修課程。數字電路的知識掌握清楚了,才可以學習計算機類課程,比如微機原理。學生打好了這些課程基礎,根據工程背景進行項目開發(fā),才能解決復雜的工程問題。
首先,用一個學期做教學內容設計和統籌安排。幾門課程的老師同時規(guī)劃課堂內容,相關章節(jié)同步備課,內容做到統籌安排,承前啟后。其次,教學內容的安排將基礎知識和學科前沿知識相結合,如把邏輯代數、門電路及電路的基本分析方法和設計方法作為重點,同時為學生介紹集成電路的制造工藝、發(fā)展前景等與學科相關的前沿知識,結合目前先進的ARM處理器技術,介紹數字電路的基本模塊如何應用于當前的數字系統。最后,任課教師要對教學內容進行時間同步細化,制定出教學日歷。教學日歷要詳細規(guī)劃每個學時的內容,課程之間各內容設計的相關性,并設計具有知識關聯性的課堂例題和作業(yè)習題。
四、課堂學習和工程實踐脫節(jié)
目前,數字電路的教學是以理論為主、實驗教學為輔的傳統教學模式。教學內容缺乏對工程實際問題的深入研究。剛剛從事教師職業(yè)的新講師理論知識豐富,但實踐應用相對欠缺,顯得經驗不足。這些情況所體現的矛盾影響學生在學習過程中對知識的掌握能力,不能適應時代發(fā)展的環(huán)境。
教學過程要將理論與實踐相結合,重點培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。理論教學是為了能夠指導實踐,實踐又可以對理論教學起促進作用。在教學活動的各個環(huán)節(jié),理論與實踐應緊密結合,在理論教學中使學生初步具備看懂電路圖、設計電路圖的能力,在實踐中充分讓學生用理論指導實踐,加深學生對理論知識的理解與應用。
改變目前實驗課程和理論課程分別開設的不足,理論課和實驗課統籌安排,緊密耦合,共同促進以學生為中心、工程實踐為重點的教學思想。
五、結論
數字電路是一門面向工程應用的課程。因此,教學中要充分考慮如何提高學生的工程能力。現在,高等學校數字電路的教學形式和教學內容在這方面還有欠缺,存在一些問題。針對這些問題探討有效解決方案,將使學生既能清晰基本概念,又能緊跟相關領域發(fā)展,為將來步入工作崗位做好充分準備。
參考文獻:
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[5]張京玲,王天雷,王玉青,梁淑芬.基于混合式教學的“數字電路與邏輯設計”改革[J].教育現代化,2018,5(25):38-39+41.
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