數字電子技術基礎實驗教學改革探究

[摘 要]針對數字電子技術基礎實驗的教學情況，以培養應用型創新人才為目標，結合技術發展和后續課程需求，從課程設置、教學內容及模式、教學方法和考核方式等方面對實驗教學進行改革探索，明確了實驗教學目標，建立以基礎實驗、設計實驗、開放實驗和電子技術課程綜合設計實驗為核心的層次實驗教學模式。

[關鍵詞]數字電子技術基礎實驗 實驗教學 教學改革

[中圖分類號] G6423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）04-0082-02

一、引言

數字電子技術基礎實驗是高等學校電類專業為鞏固學生數字電路的理論知識，培養學生動手操作能力、數字電路知識應用能力及數字電路設計創新能力，掌握數字電路的分析、設計和開發而開設一門的重要實驗課。[1]數字電子技術基礎實驗是學生理論學習數字電子技術基礎的基本知識與數字集成電路實際應用之間的一座橋梁，在培養電子技術人才中起著非常重要的作用，教學目標是使學生掌握數字集成電路的實際應用并能利用數字集成電路解決實際問題。

隨著電子技術的發展以及數字電子技術基礎理論課程內容的改革，傳統的數字電子技術基礎實驗教學模式、方法和手段，很難充分激發學生的興趣，難以適應現代社會發展的要求。因此，根據電子技術的發展趨勢和社會對電子技術人才的要求，數字電子技術基礎實驗教學應不斷地變革創新。

二、 數字電子技術基礎實驗教學現狀及存在的問題

（一）教學內容老化，缺乏現代性

目前數字電子技術基礎實驗教學內容主要是基礎性和驗證性實驗，包括門電路功能測試、組合邏輯電路功能測試、觸發器邏輯功能測試、時序邏輯電路實驗、同步計數器、555 時基電路等。實驗采用從屬于理論課的教學形式，目的只是鞏固和驗證學生的理論知識，而把培養學生的數字電路應用和設計能力放在了次要的位置，偏離了教學目標。[2]

（二）教學方式封閉，方法單調

目前數字電子技術基礎實驗教學以實驗箱為平臺，采取傳統的“課前預習一教師講解一課堂實驗一遞交實驗報告”教學方式，模式單一，缺乏新意。學生只是根據實驗指導書上的原理圖在實驗箱上連接線路并觀察實驗結果，學生通過實驗只驗證和鞏固了理論知識，不利于數字電路的分析、設計和開發能力的培養。

（三）課程考核方式僵化、缺乏創新性

受傳統教學的影響，數字電子技術基礎實驗成績屬于理論課平時成績的一部分，一般采用選取簡單基礎性實驗為題目進行簡單考核，甚至不進行考核。這種課程設置模式和考核方式主要反映了學生掌握知識和實驗操作的能力，而無法反映學生掌握數字電路應用、設計和開發的能力。缺乏有效的激勵使很多學生不重視設計， 嚴重阻礙了學生動手能力和創新思維的培養。

三、數字電子技術基礎實驗教學改革方案

（一）改革目標

隨著電子技術的飛速發展，傳統的僅要求掌握數字集成電路的使用的數字電子技術基礎實驗教學目標已遠遠不能滿足教學的要求。本課程進行教學改革的目標是在掌握數字集成電路基本使用的基礎上，培養學生利用數字集成電路進行電子系統開發的能力，培養學生的創新和設計能力，為后續電子技術相關課程的學習奠定良好的基礎。

（二）改革方案

1.課程模式

傳統的數字電子技術基礎實驗教學采取從屬于理論課的教學形式，學生的實驗成績也只是理論課平時成績的一部分，這種課程設置模式使學生錯誤地認為實驗課不重要。為提高實驗教學質量，提高學生對實驗課程的重視程度，提高學生實驗的主動性和積極性，加強學生的實際動手能力，將數字電路實驗改為獨立授課并獨立分配0.5學分，并提高實驗的課時量。在課程設置模式改革的同時，改變傳統的理論課由理論教師來主講，實驗課由實驗老師負責的情況，理論主講老師也應承擔一部分實驗課，這樣有利于主講老師在上課過程中理論結合實際，避免強調過多的理論，忽略了實際中容易出現的問題。[3]

2.教學內容及模式

隨著電子技術的發展，傳統實驗內容遠遠不能滿足社會對電子技術人才的需要，為此在傳統常規實驗的基礎上提出了基礎實驗、設計實驗、開放實驗和電子技術課程綜合設計實驗為核心的層次實驗教學模式。

基礎實驗主要是使學生掌握數字集成電路的使用，包括常用儀器的使用、TTL與非門邏輯功能和參數測試、組合邏輯電路分析與設計、觸發器、時序邏輯電路分析與設計、移位寄存器、計數與顯示、555定時器等實驗項目。這類實驗主要是讓學生通過測試數字集成電路的邏輯功能，掌握基本的數字集成電路的測試方法和使用方法，為完成設計性和綜合性實驗打好基礎。

設計性實驗主要是培養學生分析和設計電路、發現問題并解決問題的能力，提高學生的綜合設計能力。對于設計性實驗，實驗指導書上只列出實驗任務和原理框圖，學生根據任務要求，選擇設計方案并畫出原理圖，擬定測試方案，最后根據原理圖和測試方案進行連接電路、調試和結果測試，最后按要求寫出完整的設計報告。此類實驗項目包括電子秒表、24小時多功能電子鐘和搶答器等，目的是鍛煉學生數字集成電路綜合應用能力。

由于課程大綱規定的實驗，均由教師統一規定內容、統一實驗要求、統一實驗時間，在有限的實驗課時和統一的實驗時間管理中，學生沒有機會進一步接近實驗室，難以滿足學生探索性、創新性的要求，在培養學生的動手能力和創新能力上沒有重視學生的能力差異，缺乏個性能力培養，因此在設置開放性實驗是必要的。通過開放實驗室和開放實驗的方式，采用多種形式的開放式教學手段，給學生選擇實驗的主動權和選擇權，達到尊重學生的個性發展，有效調動學生的實驗積極性，科學培養學生的實驗意識和參與科研的意識，培養學生實驗能力、設計能力和創新能力的目標。

電子技術課程綜合設計實驗是安排在課程結束后的假期為提高學生的電子設計能力而設置的，不僅包括數字電子技術基礎課程的內容，還包括模擬電子技術基礎的內容，綜合兩門課程做一個完整的電子系統，例如數字電壓表、數字頻率計和數字溫度計等。電子技術課程綜合設計實驗主要是提高學生綜合運用所學的電子技術知識進行電子設計的能力。

3.教學方法

傳統的學生根據實驗指導書上的原理圖以實驗箱為平臺連接線路進行電路測試的實驗教學方法，使一部分學生機械地連接線路而忽視了原理的理解，很難提高學生思考問題和解決問題的能力。為提高實驗教學質量，培養學生思考問題和解決問題的能力，將實驗箱平臺改為面包板，學生利用分立元器件搭建電路進行測試，這樣有利于學生基本知識和基本技能的掌握，同時也提高了學生獨立思考和解決問題的能力。在實驗指導書方面，前幾個實驗可以給出原理圖，在學生掌握了數字電子技術基礎實驗基本操作步驟后，將實驗指導書中的原理圖改為只給出實驗任務要求，學生在實驗任務的要求下自行設計原理圖，這樣有利于提高學生運用理論知識解決實際問題的能力，同時也提高了學生對理論知識的掌握。

4.考核方式

傳統的實驗操作和實驗報告相結合的數字電子技術基礎實驗課程考核方式客觀性較強，在一定程度上只能考查學生的實驗操作能力和對知識的記憶能力而無法考查學生對所學的數字電子技術基礎知識進行綜合運用的能力?；谏鲜稣n程教學改革思路，課程考核方式實施過程如下：課程結束以后每組學生選取一個設計性數字電路系統題目，分別利用分立元器件實現題目要求的功能，學生上交紙質版的功能開發文字報告和功能實現的電路板，最后組織學生就自己的項目進行全班答辯。教師根據學生平時訓練情況、文字報告、功能實現的情況和答辯情況給出具體的成績。[5]

四、結束語

數字電子技術基礎實驗改革的目的是提高學生綜合運用數字集成電路進行設計開發的能力。上述改革可以根據實際情況進行先行試點，在試點過程中逐步修改完善，最終形成一種合理有效的數字電子技術基礎實驗教學模式，提高高校數字電子技術基礎實驗教學水平，以適應現代電子技術的發展和社會對創新性電子技術人才的需求。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張琨英.數字電路實驗教學的改革與創新[J].實驗室科學，2012，15（1）：45-47.

[2] 張怡.數字電路實驗教學發展方向的探討[J].科技創新導報，2011，（23）：157.

[3] 宋明秋. 數字電路實驗教學改革的設想[J]. 長春理工大學學報（高教版），2010，5（2）：150-151.

[4] 戴普明，孫維先.《數字電路實驗》教學研究[J]. 中國科技信息，2010，（13）：213.

[5] 趙成，李莉，洗立勤，曾基石. 關于數字電路實驗教學改革的思考[A]. 北京高教學會實驗室工作研究會2010年學術研討會論文集[C]，2010：359-362.

[責任編輯：雷 艷]