應用型本科院校數字電子技術課程的實踐教學改革

【摘要】結合應用型本科院校目標特點，并針對數字電子技術課程實踐教學存在的實踐教學模式落后、實驗設備陳舊、內容跟不上社會需求等缺陷，進行了相關教學改革，引入“任務驅動式”教學法、構建多層次實踐教學體系、引入EDA技術豐富了實驗內容，最后，對數字電子技術課程實踐教學進行了拓展探索，以培養學生的自主解決實際問題和創新能力。

【關鍵詞】數字電子技術；實踐教學改革；任務驅動

【中圖分類號】H191 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0349-02

0、引言

重點培養學生的動手實踐能力和科技創新能力是應用型本科院校人才培養的主要目標，專業基礎課程和相關實踐教學活動是實現目標的關鍵因素。同時，數字電子技術課程是高等院校電子信息工程、自動化、機械電子工程等專業的一門必修課程，在工科課程體系中占有關鍵地位，數字電子技術課程屬于專業基礎課程，工程實踐性強、知識面寬，概念較抽象。實踐教學能夠加深學生對理論知識的理解、檢驗所學知識、加深認識、開拓思維，并能培養學生動手實踐能力和科技創新實踐能力，提高學生參與電子設計競賽的能力和積極性。

因此，進行數字電子技術課程的實踐教學內容和模式改革迫在眉睫，由此充分調動學生參與電子設計競賽的積極性，加強培養學生的動手實踐能力和科技創新實踐能力。本文引入“任務驅動式”教學法，構建多層次實踐教學平臺，將EDA技術應用于數電實踐教學，豐富了數字電子技術課程實踐教學的內容，對數字電子技術課程實踐教學進行改革。

1、數字電子技術課程傳統實踐教學缺陷

目前，大多數應用型本科院校數字電子技術實踐教學主要缺陷是實踐教學模式落后、實驗設備陳舊、教學內容跟不上社會需求。

實踐教學模式以教師為核心，實驗中，教師簡單講授實驗的理論知識，提供74系列固定功能的標準芯片，認識芯片原理和基本功能后，按照教師或實驗指導書的思路、方法和步驟“自底而上”地構建數字系統，學生處于被動接受狀態，懶于思考，不利于學生創新實踐能力的培養。教學設備大多還是采用幾年前的實驗箱，設計功能有限，設計方案缺乏靈活性，設計中需芯片量大、接線復雜，效率低，同時學生對實驗箱里的電路不能徹底理解，實驗就成了按照實驗指導書插線、驗證的簡單工作。實踐內容主要是74系列芯片功能驗證，簡單系統的設計，設計手段脫離社會需求，沒有先進的EDA設計軟件與設計方法的講授與實踐。

2、數字電子技術實踐教學改革探索

2.1 實踐教學模式改革

傳統的數字電子技術課程實踐教學模式以教師為中心，采用教師先講，學生按照教師或實驗指導書的思路，按照指定步驟進行實驗，整個過程學生處于被動接受的狀態，雖然強調了知識的系統性，但卻忽略了學生自主設計能力的培養。“任務驅動式”教學法將數字電子技術課程的核心內容組織成一個個實踐任務，為了完成任務抽取每個部分的所需知識進行相關設計和融合，在教師主導下以學生為主體來實現任務進行實踐教學，任務驅動法，使學生變“被動”為“主動”，有利于培養學生的自主學習和創新能力。

各個實踐教學任務均采用“任務驅動式”教學法，教師首先根據學生對知識的掌握情況，設計出可操作、系統、開放、涵蓋全面且具有工程『生的教學任務；針對每一個實踐教學任務的教學過程分解為確定任務設計目標、任務設計分析、收集相關所需知識、任務實施和任務評價與改進等五個步驟進行引導性教學，逐步學習數字電子技術的相關知識，整個學習過程中充分激發了學生的興趣，培養了學生自主解決實際問題和創新能力。

2.2 構建多層次實驗教學體系

根據學生實踐能力培養的循序漸進性，構建了由基礎驗證性實驗、綜合設計性實驗、工程創新性實驗三個層次。

基礎驗證性實驗讓學生認識數字電子技術的基本原理和方法，熟悉數字電子技術的常用芯片，掌握組合邏輯電路和時序邏輯電路等基本電路的分析和設計方法，學生完成從理論知識學習到實驗設備認知設計的過渡，并培養學生嚴謹求實的實驗精神。

綜合設計性實驗是學生根據教師給出的實驗設計任務，學生自行綜合所學知識，進行電路設計并進行電路功能的測試；該層次是實踐教學的中心，大多數同學應該在基礎驗證性實驗的基礎上完成綜合設計性實驗，重點培養學生綜合設計能力。

工程創新性實驗是通過課程設計完成系統的電路設計、仿真、制作、測試等整個項目的系統工作，提交完整設計報告。學生在設計過程中可自行擬題，自由組合形成電子設計團隊，培養學生的團隊協作精神、自主解決實際問題的能力和工程創新能力。

2.3 豐富實踐教學內容引入EDA技術教學

傳統數字電子技術實驗教學以硬件搭建為主，在實驗箱或面包板上采用常規TTL邏輯器件進行數字電路的搭建和設計，該方法操作對象為實際的電子元器件，具有易懂、直觀等優點，但是一旦設計錯誤，必須重新進行搭建設計，浪費設計時間，同時線路連接錯誤有可能導致燒壞芯片，不利于實驗設備的管理。

隨著電子技術和計算機技術的高速發展，EWB、MAX+plus等優秀的電子設計自動化EDA開發軟件不斷涌現，設計人員可以在計算機上完成電路的原理圖設計、硬件語言輸入、波形輸入、仿真設計、可進行邏輯綜合、時序分析等方面的工作。EDA技術能夠極大提高系統的設計效率，縮短設計時間，借助EDA技術進行數字電路設計和調試成為重要發展方向。

在數字電子技術實踐教學過程中，采用傳統以硬件搭建的實驗內容為講述基本原理和基本知識，打下堅實的專業基礎。同時，需把先進的EDA技術引入實踐教學中，通過EDA軟件演示設計過程、驗證設計結果，并引導學生進行EDA開發軟件和硬件描述語言的學習。

3、數字電子技術實踐教學的有力補充

（1）積極開展數字電子技術課程設計，培養綜合設計創新能力。課程設計是實踐教學的關鍵環節，設計過程中重點把關設計題目質量和學生設計過程。

（2）開放型實踐教學是數字電子技術課堂實踐教學的有力補充，積極建設開放型數字電子技術實驗室，讓學生能夠充分參與到開放型實驗學習中。

（3）積極組織院級、校級科協機構，讓學生組成數字電子技術設計項目小組，共同討論進行學習。

（4）積極組織學生參加校級、院級開展的數字電子技術實踐技能大賽、電子設計競賽，參與電子設計競賽以培養學生的科技創新能力。

4、結語

首先分析了應用型本科院校數字電子技術課程實踐教學存在的教學模式、實驗設備陳舊和教學內容跟不上社會需求。其次進行了實踐教學模式改革，把“任務驅動式”教學法引入到數字電子技術課程實踐教學中；構建了由基礎驗證性實驗、綜合設計性實驗和工程創新性實驗組成的多層次的實踐教學體系；把EDA軟件引入數字電子技術實踐教學中，豐富了實踐教學內容。最后進行了數字電子技術課程實踐教學的拓展探索，積極開展數字電子技術課程設計，建設開放型實驗室和實踐項目，積極組織學生參加電子設計競賽增強學生的自主解決實際問題能力和科技創新能力。