“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)改革與創(chuàng)新

王冠鈺 朱恒軍 石翠萍

（齊齊哈爾大學(xué)通信與電子工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

0 引言

“數(shù)字電子技術(shù)”課程是為電子信息類、電氣工程和自動(dòng)化等工科電類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的第一批專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程[1]。 作為一門在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課，具有完整的理論體系，包含數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識(shí)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路和模數(shù)混合電路等重要組成部分，通過對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生在掌握數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用標(biāo)準(zhǔn)集成電路分析和設(shè)計(jì)數(shù)字電路，并能夠初步解決工程問題，為后續(xù)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”“數(shù)字通信原理”等課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)[2]。 因此，提高“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)效果不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生掌握理論知識(shí)和創(chuàng)新能力，而且會(huì)對(duì)學(xué)生的后續(xù)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極影響，以至于對(duì)提高整個(gè)專業(yè)的教學(xué)水平有著非常重要的影響。

1 課程現(xiàn)狀

在教學(xué)模式上，大多采用傳統(tǒng)的“老師教，學(xué)生學(xué)”的模式，教師是課堂的主體，決定著教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，在教學(xué)過程中師生互動(dòng)較少，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 學(xué)生則是被動(dòng)接受者，習(xí)慣了跟隨老師學(xué)習(xí)，對(duì)自身未來沒有明確規(guī)劃，在課程學(xué)習(xí)過程中沒有明確目標(biāo)，不會(huì)有意識(shí)地培養(yǎng)自己的專業(yè)技術(shù)能力和創(chuàng)新能力[3]。

在理論教學(xué)上，“數(shù)字電子技術(shù)”課程中包含知識(shí)點(diǎn)數(shù)目較多，內(nèi)容抽象，個(gè)別知識(shí)點(diǎn)之間聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)過后很難形成完整的知識(shí)體系，難以分析和解決復(fù)雜問題， 而且隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)、新器件的不斷涌現(xiàn)，極大豐富了“數(shù)字電子技術(shù)”課程內(nèi)容，如超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷膹V泛使用， 通過硬件描述語言進(jìn)行電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容，都需要以合適的方式介紹給學(xué)生，無疑對(duì)本就緊張的學(xué)時(shí)安排提出了更高要求。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上， 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，內(nèi)容老舊或過于簡(jiǎn)單。在實(shí)驗(yàn)過程中，很多學(xué)生缺乏主動(dòng)思考的意識(shí)，在搭接電路時(shí)完全模仿老師，缺乏主動(dòng)思考，在這種學(xué)習(xí)模式下，許多學(xué)生沒有真正掌握電路的工作原理，即使得到正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不懂得其中的道理，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，則完全束手無策[4]。 顯然這種模式不利于學(xué)生深化所學(xué)知識(shí)，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用較弱。 所以，數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2 改革方案

“數(shù)字電子技術(shù)”課程改革分別從更新教學(xué)理念、理論課程改革、實(shí)驗(yàn)課程改革和創(chuàng)新考核方式四部分進(jìn)行，所有改革措施都是以促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握，提高學(xué)生分析解決問題和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)。 改革過程中注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生主動(dòng)參與到課程學(xué)習(xí)中來， 達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

2.1 更新教學(xué)觀念

對(duì)于教師，要以學(xué)生為中心開展教學(xué)工作，不僅重視知識(shí)點(diǎn)的講解，更加注重學(xué)生真正能接受的知識(shí)和實(shí)踐能力的提高，通過調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、 獨(dú)立思考和解決問題的能力來實(shí)現(xiàn)[5]。在教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的看法，保護(hù)學(xué)生的求知欲，使更多的學(xué)生主動(dòng)提出問題并主動(dòng)尋找解決問題的辦法。

在教學(xué)工作中融入思政元素，學(xué)生們正處于世界觀、人生觀、價(jià)值觀的形成階段，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課在傳授專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能的同時(shí)，有責(zé)任對(duì)學(xué)生的思想觀念進(jìn)行引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真敢于探索的科學(xué)精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生的思想政治素質(zhì)。

（1）激發(fā)學(xué)生愛國熱情，培養(yǎng)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想信念。 例如，在課程講解過程中，結(jié)合具體知識(shí)點(diǎn)介紹我國近年來在電子技術(shù)領(lǐng)域的取得的巨大成績(jī)，如載人航天、北斗導(dǎo)航和5G 通信等成果，增強(qiáng)學(xué)生的自豪感，鼓勵(lì)學(xué)生積極投身國家建設(shè)，激發(fā)科技報(bào)國的愛國熱情。 再例如利用電子電路仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，提醒同學(xué)這類軟件中的一部分由國外研發(fā)制作，我國在這方面的技術(shù)能力還存在一定差距，很容易受制于人，借此鼓勵(lì)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大的理想信念，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和職業(yè)規(guī)劃，珍惜現(xiàn)在的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，努力學(xué)好專業(yè)知識(shí)，為日后在工作中提升我國的科學(xué)技術(shù)水平貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

（2）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真敢于探索的科學(xué)態(tài)度，在理論教學(xué)過程中增加科學(xué)家在研發(fā)過程中的優(yōu)秀事跡，重點(diǎn)介紹他們主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，敢于探索的工作作風(fēng)，百折不撓的意志品質(zhì)，以此對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行啟發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、主動(dòng)解決問題。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中教育學(xué)生規(guī)范使用實(shí)驗(yàn)儀器， 主動(dòng)想辦法提高測(cè)量精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)事求是撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，準(zhǔn)確填寫表格和繪制結(jié)果曲線，分析產(chǎn)生誤差的原因，堅(jiān)決禁止編造和抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)誠實(shí)的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

（3）培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，如在進(jìn)行綜合型實(shí)驗(yàn)時(shí)，由學(xué)生分組完成，在這一過程中，學(xué)生需要進(jìn)行討論，共同確定電路設(shè)計(jì)方案，然后將實(shí)驗(yàn)分成電路設(shè)計(jì)、電路仿真、電路連接和電路測(cè)試等部分工作，由每個(gè)同學(xué)完成自己擅長(zhǎng)的部分，最后相互配合完成實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中每組同學(xué)在相互尊重和不斷磨合中實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)，小組與小組之間的同學(xué)也會(huì)互相幫助，取長(zhǎng)補(bǔ)短。 在這樣的實(shí)驗(yàn)過程中，不但訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，還有助于提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作意識(shí)，為日后走向社會(huì)在工作中與同事良好相處做準(zhǔn)備。

2.2 理論課程教學(xué)改革方法

（1）結(jié)合電子技術(shù)發(fā)展前沿，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)要求，如邏輯函數(shù)的公式法化簡(jiǎn)，由于針對(duì)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以采用計(jì)算機(jī)完成，因此過于復(fù)雜的邏輯函數(shù)不會(huì)再利用手工化簡(jiǎn)，所以這部分內(nèi)容的要求應(yīng)該降低。 再如EDA 技術(shù)、大規(guī)模集成電路以及可編程邏輯器件的高速發(fā)展對(duì)數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)也產(chǎn)生了較大的影響，因此這部分內(nèi)容應(yīng)該添加到理論教學(xué)內(nèi)容中[6]。 在各部分內(nèi)容的講授中都應(yīng)注意引入新器件、新技術(shù)，讓學(xué)生了解數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）把握教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，在講授典型數(shù)字集成器件時(shí)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性，加大對(duì)基本原理和使用方法的講解，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)功能表總結(jié)出集成器件的輸入輸出關(guān)系，進(jìn)而掌握其使用方法，并能夠舉一反三，為日后遇到其他的中、大規(guī)模器件時(shí)能夠正確使用打下良好基礎(chǔ)。 與此同時(shí)，弱化集成器件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和工作過程的講解，這些內(nèi)容實(shí)際應(yīng)用少，且結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，學(xué)生理解困難，容易失去學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)接受更重要、更實(shí)用的知識(shí)。

（3）改革教學(xué)方法，發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，要變灌輸為啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。 在每章內(nèi)容開篇時(shí)，引入工程應(yīng)用案例，從工程角度分析需要解決的問題， 激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)把握住本章內(nèi)容重點(diǎn)解決的問題，也可以自覺做到理論知識(shí)與工程實(shí)際相結(jié)合。 在學(xué)習(xí)具體知識(shí)點(diǎn)時(shí)，將典型例題講好講透，適當(dāng)增加部分習(xí)題的練習(xí)，做到講練結(jié)合， 使學(xué)生熟練掌握具體知識(shí)的使用方法， 最終能夠在理解理論知識(shí)的同時(shí)解決實(shí)際問題。在每章內(nèi)容結(jié)束時(shí)，結(jié)合重要知識(shí)點(diǎn)的原理、適用范圍和注意事項(xiàng)組織學(xué)生進(jìn)行討論，使學(xué)生主動(dòng)思考的同時(shí)，教師又可以及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的互動(dòng)[7]。

2.3 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革

“數(shù)字電子技術(shù)”課程應(yīng)用性很強(qiáng)，課程學(xué)習(xí)過程中必須注重理論和實(shí)踐相結(jié)合，通過學(xué)生親自動(dòng)手提高實(shí)驗(yàn)操作能力，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量和故障排除培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，同時(shí)使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置循序漸進(jìn)，設(shè)置驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型到綜合性實(shí)驗(yàn)。 正確發(fā)揮不同類型實(shí)驗(yàn)的作用，對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要目的是使學(xué)生掌握數(shù)字集成芯片的識(shí)別、安裝和基本測(cè)試方法，同時(shí)加深對(duì)集成芯片使用方法的理解[8]。 對(duì)于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過給出設(shè)計(jì)要求和常用的集成芯片， 由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，連接電路并完成測(cè)試，如由集成譯碼器74LS138 芯片和與非門74LS20 芯片實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)， 主要目的是使學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路，主動(dòng)思考如何將理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，深化對(duì)理論知識(shí)的理解[9]。 對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，主要訓(xùn)練學(xué)生對(duì)更加復(fù)雜功能電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力，使學(xué)生從電路系統(tǒng)整體功能角度分析和設(shè)計(jì)電路，綜合運(yùn)用所學(xué)電子電路知識(shí)和提高創(chuàng)新能力[10]。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中注重引導(dǎo)和啟發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考和解決問題的能力。 在課前，將電子儀器的使用方法、芯片資料和實(shí)驗(yàn)操作視頻等內(nèi)容上傳到課程網(wǎng)站，供學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。 在課堂上教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理要注重講解，對(duì)具體操作則注重引導(dǎo)，如針對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生利用理論知識(shí)分析其合理性， 以此判斷實(shí)驗(yàn)操作過程是否規(guī)范，尋找存在的問題并加以解決。 再如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中沒有得到預(yù)期的結(jié)果，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析錯(cuò)誤現(xiàn)象產(chǎn)生的原因， 結(jié)合具體電路結(jié)構(gòu)，逐級(jí)定位出現(xiàn)故障的位置，并加以排除。 在這一過程中，既加深學(xué)生對(duì)電路的理解和對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用，又引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和主動(dòng)解決問題。

2.4 創(chuàng)新課程考核方式

“數(shù)字電子技術(shù)” 課程考核方式對(duì)學(xué)生端正的學(xué)習(xí)態(tài)度和養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)方法也起到引導(dǎo)性作用，因此創(chuàng)新“數(shù)字電子技術(shù)”課程考核方式，科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果顯得至關(guān)重要。 針對(duì)理論課程考核方式的改革中，在期末考試成績(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合課堂平時(shí)作業(yè)，單元測(cè)試和期中考試等環(huán)節(jié)的成績(jī)，按比例計(jì)算課程最終成績(jī)。 通過豐富考試成績(jī)的組成部分，加大對(duì)學(xué)生的考核角度，激發(fā)學(xué)生全程參與課程學(xué)習(xí)的積極性，提高對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)的重視程度，避免學(xué)生“期末突擊”現(xiàn)象的出現(xiàn)。 對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程考核方式的改革，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)的基礎(chǔ)上，增加實(shí)驗(yàn)操作考試成績(jī)和平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)成績(jī)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)給予足夠的重視，能夠自覺的規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作方法，科學(xué)認(rèn)真處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在遇到問題時(shí)積極主動(dòng)的尋找問題的解決辦法。 最終通過創(chuàng)新課程考核方式督促學(xué)生積極參與到全過程的學(xué)習(xí)中來。

3 結(jié)語

在對(duì)“數(shù)字電子技術(shù)”課程進(jìn)行改革的過程中，針對(duì)思想觀念、 理論課程和實(shí)驗(yàn)課程提出了一系列措施，首先，從培養(yǎng)學(xué)生能力出發(fā)更新教學(xué)觀念，重視學(xué)生知識(shí)的獲得和能力的提高；其次，在理論課程的改革中，通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，工程案例啟發(fā)和講練結(jié)合等手段，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)；再次，在實(shí)驗(yàn)課程的改革中，通過合理設(shè)計(jì)驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；最后，創(chuàng)新課程考核方式，豐富考試成績(jī)構(gòu)成，充分發(fā)揮考核環(huán)節(jié)的引導(dǎo)和促進(jìn)作用。 雖然通過一系列改革措施， 在一定程度上提高了教學(xué)水平，但是課程改革還會(huì)繼續(xù)下去， 不斷完善教學(xué)內(nèi)容和資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)水平。