数字电子技术实验教学改革探索

2013-01-31唐胜春高晶敏柴海莉陈福彬

中国现代教育装备 2013年9期

唐胜春高晶敏柴海莉陈福彬

北京信息科技大学北京 100101

依据教育部对数字电子技术的课程指导要求，根据我校的培养目标—培养高素质应用型人才，需要全面提高学生的实践能力、创新能力和综合素质，所以要强化实践环节。

数字电子技术是电子技术、控制、电气类等专业的一门重要专业基础课，是学习其他后续专业课程的基础。本课程的主要任务是通过学习数字电路的基本概念、基本理论，掌握数字电路的分析方法和设计方法，进而具备数字电路的应用能力。

数字电子技术的理论性、实践性、工程性、灵活性很强，该门课程的实验课显得尤为重要。实验教学是将理论知识过渡到实践的桥梁，是培养学生创新能力的重要环节，通过这个环节可以巩固在理论课上所学的知识，加强对理论知识的理解并且增强理论联系实际、解决实际问题的能力。所以实验教学对于提高学生的综合素质，培养学生的创新能力和实践能力具有特殊作用。

根据实验室条件的实际情况和不同专业后续课程的实际需求以及对学生能力培养的要求，通过与不同专业任课教师的交流，对数字电子技术的实验教学方法、教学模式、教学手段、教学内容等方面进行改革。

1 实验教学改革的目的和原则

随着电子技术的快速发展，数字电路的发展很快，对该门课程的教学内容提出了更高要求，实验课程的教学模式和教学内容也应不断改进。实验教学改革的目的在于全方位提高实验教学的质量和效果，重点培养学生的思考能力、创新能力、动手能力。

我校每年有自动化学院、信息与通信工程学院、仪器科学与光电工程学院、计算机学院、理学院5个学院9个专业的学生学习该门课程，且针对不同专业有不同的教学大纲，教学上的要求和侧重点不尽相同。数字电子技术的实验教学应满足不同专业的培养要求，实验学时从16学时到20学时不等，实验内容和要求也有所不同。

2 实验内容改革

2.1 实验教学内容改革原则

数字电子技术实验内容改革应满足3个方面的要求：(1)实验内容应满足提高学生的创新能力和动手能力；(2)实验项目要适应不同专业、不同层次的学生；(3)实验内容应注重传统与现代的结合，与新技术的发展紧密结合。

对数字电子技术实验教学内容进行系统规划，应遵循以下两个原则：(1)根据不同专业学生的培养目标，不同专业学生在学习数字电子技术课程之前相关课程的安排不同以及学生接受知识及动手能力的差异，采取比较灵活的教学要求，以便得到更好的教学效果。(2)在实验安排上应先易后难，循序渐进。可通过任务分解的方式，将具有一定难度及规模的综合性实验分解成几个部分，采取引导式、启发式教学，重视启迪学生的思维，调动其学习的积极性和主动性，开发学生的创造性。

2.2 实验类型

我们进行实验教学改革后的实验类型分为基础性实验、综合设计性实验、研究创新性实验3种基本类型，此外还有开放式的实验，旨在采用较为灵活的方式培养学生的创新能力。

2.2.1 基础性实验

基础性实验是理论教学的深化和补充，通过基础性实验可以培养学生基本实验技能，树立实验科学规范，熟悉并掌握基本实验仪器的操作方法，为综合、创新型实验打下基础。在实验过程中，可加强学生对所学理论知识的感性认识，从而加深对理论知识的理解。例如门电路实验，通过对集成逻辑门参数的测试，可以使学生更深入地掌握逻辑门主要参数的意义及测试方法。

基础性实验不宜占用较多的课时，否则导致没有更多的学时开设设计型、创新型实验，不利于培养学生的创新能力和提高综合素质。

2.2.2 综合设计性实验

综合设计性实验的培养目标是培养学生综合运用知识解决实际问题的能力。这类实验主要是由若干数字器件构成小型数字电路系统，通过实验掌握数字系统的设计和分析方法，进行独立的数字系统设计。

在制定实验内容时，要在学生已经掌握的理论知识和基础实验技能基础上，选择合适的实验题目[1]。如计数、译码、显示电路的设计实验，综合了组合逻辑电路、时序逻辑电路两大部分的知识。要求学生在掌握用中规模计数器实现任意模值计数、分频的方法，掌握译码、显示电路原理的基础上，完成计数、译码、显示电路的设计，先用Multisim软件仿真，然后在实验装置上实现。实践证明，学生在经过此次实验之后，对计数器的理解更为深入，对译码、显示电路的应用有了更深体会，培养了综合设计能力，为此后开展的研究创新型实验打下基础。

2.2.3 研究创新性实验

研究创新性实验注重培养学生的综合素质、创新意识。在基础性实验、综合设计性实验的基础上，开展研究创新性实验，是培养学生创新能力的要求。我们在编写实验内容时，注重了创新这一环节。

如用EDA/SOPC实验开发系统和D/A转换器设计实现一个周期可调的对称三角波发生器[2]。三角波发生器包括分频器、计数器、选通器、波形输出控制电路等几大模块，对于每个模块学生均可根据自己的想法进行设计，可很好地锻炼学生的创新能力。

2.2.4 开放式实验

开放式实验是在正常实验课之外，由教师制定相关的开放式实验项目，学生在课余时间根据自己的爱好、专业特长，到开放实验室选做实验。这种开放式实验教学，可以鼓励和调动学生主动参与实验的积极性，使学生由被动学习转变为主动学习，充分发挥他们的潜力和创造力。

为此也设计了多项开放式实验项目，如：数字式温度计、多路抢答器、交通灯控制电路、彩灯控制电路的设计等，这些实验项目更适合学生自主训练。

3 教学方法、教学模式、教学手段的改革

教学方法是教学的重要环节，选择合适的教学方法对提高教学质量起着至关重要的作用。为了提高学生自主学习、研究性学习的能力，需要我们探索培养学生动手能力、提高创新能力的实验教学模式和方法。建立以学生为中心的实验教学模式。

我们在实验教学中所采用的教学方法、手段和教学模式，应在以下几方面实现转变。

3.1 教学过程

在实验课的教学过程方面，实现从传统课程初期以实验过程及内容讲解为主、课程过程中单独辅导或指导为主转变为实验课程的全程引导或启发，使学生不再被动地接受教师的讲解，而是能够独立思考问题、发现问题，进而主动地去解决问题，最终完成实验中所要求的各项内容。

3.2 考核

在实验结果的考核方面，传统考核方法过于看重实验结果，对实验过程的考核重视不够。所以我们在实验考核中，将实验过程和实验结果结合起来，并在考核过程中对实验的相关问题进行提问，以促使学生积极思考，积极寻找解决问题的方法。

3.3 教学模式

在实验教学模式方面，从单一实验室内的实验形式转变到课上课下、实验室内外多元化的实验形式[3]。传统实验教学多是完全在实验室内进行，教师将实验所需要的仪器、设备、芯片准备好，学生在规定的时间内到实验室完成实验环节，此教学模式并不适合所有类型的实验。对于那些综合型、有多种方案实现实验目的的实验不太适合，这就需要转变实验教学模式，除了在规定的上课时间之外，还允许学生在课下时间到实验室继续完成实验内容，或者在实验室外完成相关内容，如实验内容中的仿真部分，学生可以在实验室外完成。所以，针对不同的实验内容，采用不同的教学模式，对于实验教学是非常有必要的。