“數字電子技術”精品課程建設的改革與探索

關海川,付 聰

(西南交通大學峨眉校區,四川峨眉 614202)

“數字電子技術”精品課程建設的改革與探索

關海川,付 聰

(西南交通大學峨眉校區,四川峨眉 614202)

精品課程建設是教育部“高等學校教學質量和教學改革工程”的重要組成部分。根據“十一五”教學發展規劃中“數字電子技術基礎課程教學基本要求”的規定,討論了數字電子技術課程的內容安排。從課程教學和實踐教學兩方面提出了目前課程內容教學中存在的問題及相應對策。

數字電子技術;精品課程;實驗教學;課程改革

數字電子技術是高校自動化、電氣工程與通信工程、信息工程、信息安全、計算機、微電子等本科專業的必修課,也是各高校相關專業研究生招生考試的必考課程。該課程主要包括:數字邏輯基礎、集成邏輯門電路、組合邏輯電路、集成觸發器、時序邏輯電路、可編程邏輯器件、D/A和A/D轉換器、脈沖的產生與整形、數字系統設計基礎等內容。數字電子技術是一門理論性、實踐性很強的課程,隨著我國科學技術的不斷發展,數字電子發展更加迅速。這就對數字電子技術課程的教學提出了更高的要求。多年以來我們按照以培養學生對知識的綜合應用和解決工程實際問題的能力為目標,在借鑒國內外課程體系改革經驗的基礎上,對課程進行全面建設。主要體現在如下幾方面。

一、教學內容先進與國際接軌

內容先進合理:主教材選用高等教育出版社出版的,清華大學閻石老師主編的面向21世紀課程教材。其他全國優秀、經典教材為參考。教學大綱和教學內容符合“課指委會”頒布的教學基本要求,課程教學體系和教學內容不斷更新,達到和保持先進性、系統性、適應性。增加授課信息量,適應面向新世紀教育改革和科技的發展,能夠做到不斷跟蹤數字電子技術的發展。

與國際接軌:借鑒國外M IT等著名大學的數字電子教學的模式和教材,將得到的最新最先進可以用于數字電路設計的EDA設計軟件和可編程邏輯器件開發實驗板和學習資料,用于數字電子技術的教學和實驗中,并結合實驗室開放,使授課內容更加豐富,這種方式很受學生歡迎。

科研與教學結合:將科研項目中的成果和應用實例,以及一些主要觀點引入課堂教學中,例如:應用可編程邏輯器件和EDA技術進行語音圖像處理的應用實例等,以豐富課堂教學內容。這樣有利于激發學生的學習興趣,啟發學生的獨立思維,培養學生的科研分析能力與創新精神。

二、運用現代信息技術

課堂教學大都采用電子課件多媒體技術,我們已建立了“數字電子技術”網站,網站主要欄目:(1)課程概況, (2)教學建設,(3)師資隊伍,(4)教學輔助,(5)教學視頻,(6)教學評價,等。另外附以自編和公開出版的CA I課件、開設網上BBS論壇,不但可開展網上教學,還可以十分方便地實現異地網上教學答疑和教學互動。此外我們網上還增設了“EDA軟件,EDA設計仿真,EDA學習的案例,硬件描述語言HDL”,其中有些資料是英文的原版,并配有語音,有利于同學的英語水平的提高。例如加拿大ElectronicsWorkbench公司,EDA設計仿真軟件Mutisim2001等介紹均配有英文原版配音。

三、課程及教學改革

“數字電子技術”是大學電氣電子信息類專業技術基礎課核心之一,是學生較早接觸到的與工程實際緊密結合的技術基礎課,也是相關專業碩士研究生入學考試指定的考試科目之一。在“數字電子技術”課程的教學過程中,突出以學生為主體,不斷改革教學內容。既要教授學生掌握具體數字電路和邏輯的問題,更應注重培養學生將工程實際問題提煉解決數字電路問題的能力。為此,近年來,我們不斷對教學和實驗內容、方法和手段進行認真的研究與改革。

(一)教學內容和課程體系改革

(1)在保留基本概念、基本理論、基本運算這些基本內容的前提下,強調教學內容和課程體系的“更新、整合、重組、集成”,緊跟電子技術前沿,將科研成果及時引入課堂教學中,隨時更新教學內容,保證教學內容的先進性和科學性。

(2)注重改革課程體系結構,在強調邏輯關系的同時注重加強“器件-電路-系統”的教學模式,拓展學科知識,在教學中加強數字電路實例分析,增強學生工程意識,使數字電子教學緊跟現代科技發展的步伐。

(3)在教學內容組織上,一方面,強化學生對基本概念、基本理論、基本分析方法和基本計算能力的掌握;另一方面,充分利用多媒體教學手段,在教學過程中引入大量的與“數字電子技術”課程相關的內容,向學生介紹“數字電子技術”課程在工程中的應用。注意運用啟發式教學方法,將有些工程中與“數字電子技術”課程有關的問題,留給學生課后思考分析,給學生留有一定的思維空間,開發學生的潛能。通過加強實驗環節,培養學生的實踐動手能力與創新精神。

(4)在教學內容中增加了可編程邏輯器件、EDA設計仿真、硬件描述語言Verilog HDL等新知識,在教學中增加了EDA軟件模擬仿真的演示環節,激發學生學習應用EDA軟件的興趣和學習的動力,以達到提高教學質量的目的。

(二)實驗與實踐教學內容和體系的改革

在數字電子技術的教學中,實驗和實踐起的作用較大。其許多的動手解決實際問題和創新能力,都是在實驗中得到的。課題組一貫重視實驗教學改革,主要進行了以下幾個方面的工作:

(1)注重電子元器件的使用和特性的測試:數字電子電路中電子元器件的測試和特性是至關重要的,因此我們最進幾年加強了有關TTL門電路和CMOS門電路的測試和使用及特性曲線的實驗(4～6學時),提高了學生對電子元器件的使用和感性認識,提高了實際的動手搭建電路與系統的能力。

(2)注重實驗環節中的內容:數字電子電路的實驗中,在保證驗證性實驗的前提下,注重加強了綜合性、設計性、創新性實驗環節和學時,由原來的4學時增加到6～10學時,增加了為時一周的課程設計。其實驗內容盡可能的聯系實際工程和科研項目,加強工程訓練。

(3)加強EDA技術的實驗內容環節:充分利用先進的EDA軟件和硬件平臺,進行數字電子電路的系統設計與仿真,提高驗證系統設計的正確性和實用性的能力。盡可能的與科技發展和國際化教育接軌。最大可能的加大學生的就業機會。

(4)加強實驗室的管理和開放,開設第二課堂:每天開放數字電子實驗室和EDA實驗室;寒暑期開設專門的培訓班。開展對學生第二課堂實踐活動等方面,主要是上述有關的專業實驗室對全體學生開放;利用假期和節假日,通過配備實踐經驗豐富的老師,給學生進行課外實踐學習進行指導,對參加電子設計大賽的學生強化訓練;通過組織有關的實踐活動,例如每學期舉辦1～2次講座。組織學生動手進行小產品制作,讓學生有更多的實踐機會。高低年級的學生通過各種活動,有更多的交流機會,這對低年級同學是一個很好的帶動。

(三)建立科學高效的評價激勵機制

采取靈活多樣的考試方法;在考試內容上,既考核理論又注重能力;改革評鑒方法,破除通行的一錘定音考試模式,將作業模式與考試模式的改革加以整合,設置多元化考核成份,使課程考核分散于教學全程。把平時作業納入考核之中,除布置習題外,增設學習隨筆與專題小論文,這需要學生在課程內容之外,查找文獻、收集信息,經過綜合或研究方能完成。在做作業過程中,允許合作,提倡共同學習。作業成績不僅反映正確率,而且體現學習態度;著重考察基本內容的掌握與分析解決問題的綜合能力,習題—隨筆—論文—實驗—考試,綜合構成課程學習總成績。

(四)請有關企業的技術人員講課

2008年1月,海信研發中心的主任李玉軍博士講:信息家電與人才培養。

2009年12月,ALTER公司的3個技術員進行為期3天的FPGA的培訓。

2010年1月,武漢創偉特公司的工程技術人員講解:嵌入式操作系統(3天)。

四、成果的創新點

(一)層次化理論課、實驗課教學體系的創新

以學生為本,以能力培養為核心,構建層次化、循序漸進的教學體系,既重視學生的基礎知識學習,更強調激勵學生自主學習,培養學生知識綜合、知識應用、知識遷移提高的能力,知識傳授和知識能力培養并重。

(二)現代化教學手段、教育技術中融入傳統教學方法的創新

CA I教學吸收傳統教學手段體現教學過程、注重教學內容的演繹過程與步驟清晰便于理解的優點,既發揮現代教育技術的特有優點,又符合教學規律、學生的認知規律,為學生建立合適的教學情景。

(三)實施學習過程全程考核對考試考核方法的創新

注重對學生學習過程的強化,培養學生自主學習的能力,避免了學生出現“平時不學習、考前不睡覺”的現象,有效地保證了學習質量。教考分離促進教師在教學過程中重視各個教學環節,提高教學質量。

總之,精品課程建設是一項系統工程,只有扎實、認真、持之以恒地努力工作,才能把精品課程建設好。

[1]閻石.數字電子技術基礎[M].5版.北京:高等教育出版社,2005.

[2]陳文楷,徐萍萍,崔剛.《數字電子技術》課程體系和內容改革的體會[J].華北航天工業學院學報,2006, 16(7):39.

[3]李大衛,呂景泉.把握精品課建設新機遇,再上天津高職辦學新水平[J].天津成人高等學校聯合學報, 2005(5).

(責任編輯張佑法)

G642.42

B

1007-7111(2011)01-0106-02

2010-11-02

關海川(1970—),男,講師,研究方向:電力系統自動化控制和繼電保護。