《數(shù)字電子技術(shù)》實驗的課程改革

◆秦桂賢

(衡水學(xué)院分院)

《數(shù)字電子技術(shù)》實驗的課程改革

◆秦桂賢

(衡水學(xué)院分院)

本文根據(jù)衡水學(xué)院電子類幾年來的教學(xué)并借鑒其他兄弟院校教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)了幾點關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)實驗的教學(xué)改革建議，以建立適合衡水學(xué)院教育培養(yǎng)目標的實驗教學(xué)體系，革新實驗教學(xué)內(nèi)容，探索新的實驗教學(xué)方法，更新實驗教學(xué)手段，建立完善的考核機制，確保實驗教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)字電子技術(shù) 實驗教學(xué) 教學(xué)改革

數(shù)字電子技術(shù)實驗是學(xué)好數(shù)字電子技術(shù)的至關(guān)重要的課程，也是學(xué)生更深入的認識了解這門課程的重要一環(huán)，所以數(shù)字電子技術(shù)這門課學(xué)得好不好不是單憑一門理論就能說明的了問題的，還要看是實驗課的表現(xiàn)好不好。學(xué)生通過驗證、自行設(shè)計電路、安裝、調(diào)試電路、排除電路故障，初步掌握數(shù)字電子技術(shù)的原理，并能根據(jù)需要合理選用所需集成電路，設(shè)計并制作出實際電路，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實踐能力，提高動手操作能力和創(chuàng)新能力，提高了運用理論解決實際問題的能力，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力有著重要作用。

一、完善實驗手段

計算機及其軟件帶來的現(xiàn)代化教育資源為硬件課程的驗證型實驗向創(chuàng)新設(shè)計型實驗轉(zhuǎn)換提供了良好的實驗平臺。因此在《數(shù)字電子技術(shù)實驗》實驗手段上我們采用了實驗室硬件、EDA軟件仿真和開放式硬件的實驗教學(xué)模式。

學(xué)生在課堂時間，利用實驗室提供的硬件資源如實驗箱、導(dǎo)線、芯片等，在實驗室里完成全部實驗內(nèi)容。一般只有基礎(chǔ)實驗才完全采用這種實驗手段。

目前使用的EDA工作軟件有EWB，它虛擬了一個可以對電子電路進行模擬仿真的工作臺，具有較完善的各種器件模型庫和常用分析儀器，能進行電子電路的設(shè)計，并能對電子電路進行較詳細的分析，它幾乎可以完成在實驗室進行的所有數(shù)字電路實驗，并且與實驗情況非常貼切。EWB仿真實驗與傳統(tǒng)的實驗相比，具有快速、安全、省材等優(yōu)點，可以大大提中工作效率。用仿真軟件中提供的虛擬元件、虛擬儀器進行仿真實驗，既可以觀測電路的運行情況，便于選擇儀器及修改參數(shù)，又能熟悉儀器的正確使用。由于仿真軟件在使用時學(xué)生不必擔心設(shè)計電路可能存在的錯誤或接錯電路損壞元器件或儀器，學(xué)生可以在實驗中大膽地連接電路，有利激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。由于虛擬實驗不受工作場地、儀器設(shè)備和元器件品種、數(shù)量的限制，便于開設(shè)設(shè)計性、綜合性實驗，所以既打破了實驗設(shè)備缺乏帶來的局限，又解決了課堂上未能解決的問題，這對傳統(tǒng)的實驗教學(xué)起到了很好的互補作用。

開方式硬件實驗是在實驗開始前將一個班的同學(xué)分成若干個組，每組發(fā)放一個簡易實驗箱，每個人發(fā)兩塊面包板和做相應(yīng)實驗需要的元器件。實驗布置后，首先，學(xué)生利用課余時間按照實驗要求設(shè)計并在自己的面包板上搭建電路。其次，在本組發(fā)放的實驗箱上自行調(diào)試、查找錯誤，直到電路運行結(jié)果符合設(shè)計要求為止。最后，將帶有實驗電路的面包板帶到實驗室，在實驗室的實驗箱上運行并由指導(dǎo)教師驗收。除基礎(chǔ)性實驗，每次實驗都要求學(xué)生設(shè)計三種或者三種以上電路，選擇其中兩種采用開放式硬件與實驗室硬件相結(jié)合的方式實現(xiàn)，其余實驗采用EDA軟件仿真實現(xiàn)。

二、完善教學(xué)內(nèi)容

我們主要從以下方面進行考慮:考慮教學(xué)對象的具體情況，因材施教;與數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)有機結(jié)合，鞏固和加深學(xué)生對理論知識的理解與掌握;兼顧到實驗內(nèi)容的實用性、創(chuàng)新性。在總結(jié)多年實驗教學(xué)改革和實踐的基礎(chǔ)上，在實驗內(nèi)容的編寫上我們采用設(shè)計性、綜合性實驗為主，驗證性、基礎(chǔ)性實驗為輔的多層次教學(xué)模式。純粹的驗證會使學(xué)生感覺枯燥乏味，而單純的應(yīng)用又缺少扎實的理論基礎(chǔ)，顯然也不可取。兩者的有機結(jié)合對課堂教學(xué)效果是至關(guān)重要的。

首先，開設(shè)基礎(chǔ)性實驗，鍛煉學(xué)生的基本技能。通過開設(shè)1～2個基礎(chǔ)性驗證性實驗，使學(xué)生熟悉基本實驗裝置如數(shù)字實驗箱、面包板、芯片等的使用。掌握基本門電路邏輯功能的測試方法、判斷數(shù)字電路故障的基本方法以及數(shù)字電路的一般設(shè)計和搭建方法。

其次，開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計性實驗，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

最后，采用綜合研究性實驗。當各專項實驗全部結(jié)束后，要求學(xué)生完成一個綜合研究性實驗。要盡可能地用到數(shù)字電子技術(shù)所學(xué)過的所有知識;要有總體電路圖和各部分電路的邏輯功能及具體電路，并且需要通過EDA軟件仿真和答辯通過。

通過這樣設(shè)計的實驗內(nèi)容，使學(xué)生的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)一個由淺入深，由易到難，循序漸進的過程。并且實驗內(nèi)容設(shè)置與現(xiàn)實生活聯(lián)系也非常緊密，比如數(shù)字鐘、搶答器等，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

三、完善教學(xué)方式

多年來，實驗課的教學(xué)一直都采用被動式的教學(xué)模式，總是在實驗課前教師盡可能地準備好一切儀器設(shè)備，課中教師對實驗?zāi)康摹⒃怼⒁蟆嶒灢襟E、實驗儀器的使用、注意事項、數(shù)據(jù)處理以及如何操作等等，做詳細的講解甚至演示一遍，學(xué)生只是機械地模仿。這種教學(xué)方式，學(xué)生完全處于被動地位，缺乏主動學(xué)習(xí)與探索精神，極大地限制了學(xué)生的思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，且容易挫傷學(xué)生的創(chuàng)新性、積極性、主動性和獨立性。因此，數(shù)字電子技術(shù)實驗課的教學(xué)應(yīng)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，在時間和空間上給學(xué)生一定的自由度，使他們獨立思考、自己動手，在主動學(xué)習(xí)中得到鍛煉、提高能力。

四、完善考核方式

以往實驗課附設(shè)在理論課中，實驗考核在課程考核中占極小的比例，且一般以實驗報告的平均分計算成績，這種考核方式不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，不能使學(xué)生重視數(shù)字電子技術(shù)實驗，嚴重影響了人才的培養(yǎng)。因此，要改變這種以實驗報告成績定優(yōu)劣的只注重結(jié)果而忽視過程的考核方式，構(gòu)建多種形式有機結(jié)合的動態(tài)的全方位的評價體系。應(yīng)將該實驗課總成績分為平時實驗成績和實驗考試成績兩部分，平時實驗成績占實驗總成績的50%，實驗考試成績占實驗總成績的50%，其中:平時實驗成績=20%考勤+50%實驗操作及實驗完成情況+30%實驗報告;實驗考試成績=50%操作+50%筆試成績。各部分的成績按比例進行統(tǒng)計，從而得到較為客觀的實驗成績。這樣對提高職學(xué)生的操作能力和解決實際問題的能力都有很大的幫助，這種考核辦法增強了學(xué)生的實踐意識，使他們充分重視能力的培養(yǎng)。

綜上所述，完善數(shù)字電子技術(shù)的實驗教學(xué)改革不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，從而提高他們的專業(yè)實踐能力。

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［2］方愷晴，石琳，林亞平.EDA技術(shù)在計算機組成原理實驗中的應(yīng)［J］.實驗技術(shù)與管理，2001，18(2).

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