數字電路實驗教學與考核模式的改革與實踐

柴志軍，欒伯晗，王云霞

（黑龍江大學電子工程學院，黑龍江哈爾濱150080）

數字電路實驗教學與考核模式的改革與實踐

柴志軍，欒伯晗，王云霞

（黑龍江大學電子工程學院，黑龍江哈爾濱150080）

本文總結分析了傳統實驗教學考核模式存在的問題,歸納了實驗教學考核模式改革的一些經驗,在此基礎上,對數字電路實驗課程實驗的考核方式進行了改革,設計了更加合理的實驗考核測評指標體系,構建了學生實習實踐平臺,提出了全過程跟蹤的實驗考核評價方法,取得較好的實踐效果。

實驗教學；考核模式；測評指標

引言

數字電路實驗是數字電路課程的重要教學環節，同時也是課程設計、畢業設計等實踐性教學環節的基礎課程。數字電路實驗具有很強的實踐性，對培養學生數字電路的測試、分析、設計及創新能力具有很大作用?，F在全國各高校都在對數字電子技術及實驗的教學內容和體系進行改革與調整，但是仍然無法滿足當代科學與技術的發展要求。隨著近年來高校的擴招，畢業生數量大幅增加，用人單位對人才知識結構和實用性的要求隨之提高，因此培養在校生的各種技能，對學生的未來發展是大有好處的。

一、普通實驗教學存在的主要問題

存在的問題主要表現在：

1.理論課學時數壓縮，相應的實驗內容及學時數也不得不減少。由于受時間的限制，無法安排更多的設計性和綜合性實驗，大部分是驗證性實驗，使學生無法得到數字電路設計的系統訓練。

2.驗證性實驗多。由于數字電路實驗課安排的內容大多是驗證性實驗，學生在實驗過程中基本上是“照葫蘆畫瓢”。他們普遍認為實驗簡單好做，所以不十分重視。一些學生實驗前不預習，到了實驗室才翻開實驗指導書，聽完教師講解后即動手，出現故障也不會排除。這樣的實驗教學，不能有效地培養學生主動思考問題和解決問題的能力。

3.學生撰寫實驗報告只是流于形式。由于對實驗報告重視不夠，往往是抄實驗指導書，或相互抄襲，這同樣會影響實驗教學的效果。

二、數字電路實驗教學體系和內容的改革

1.調整實驗教學在數字電子技術中的地位

為了適應電子技術的飛速發展，在數字電子技術教學中，應當采用課堂教學和實驗教學相結合的方法：一方面打牢理論基礎；另一方面通過實驗教學，提高學生的動手能力和儀器應用的能力，增加他們的實驗經驗，以適應未來就業需求。

2.合理安排實驗課程比重

在以前的教學中，實驗課一直都是處于一種輔助地位，其課時通常占理論課時20%多，通過對國內外一些高校的調查，參考其它高校的課程設置比例，我們將部分理論課的課時放到實驗課中去。因此實驗課與理論課的占比達到1/3。

3.實驗教學內容的改革

為了使數字電路實驗教學適應新形式需求，培養學生自主學習能力，改變實驗教學內容層次單一的局面，我們認為數字電路實驗教學內容應有如下幾個層次組成：

（1）理論驗證及基本操作技能培養

在這一層次里實驗內容將主要是對課堂理論內容的簡單驗證。由于學生在剛剛接觸數字電路實驗時對其還沒有充分、系統地認識，對實驗儀器接觸也較少，有些學生甚至不能正確識別和使用基本器件和儀器，所以在教學中應首先安排驗證性的實驗。通過實驗加深對課堂教學內容的理解，初步掌握常用的實驗設備的使用方法。能按照預定的實驗要求安排和完成一般驗證性實驗，會查找和解決常見錯誤。學會處理實驗數據，分析實驗結果，寫出較為規范的實驗報告。

（2）提高綜合運用數字電子技術知識的能力

在這一層次里，實驗內容將主要圍繞數字電路教學內容進行一些綜合性的實驗內容。由于有了前一個層次的實驗作為基礎，教師已經不必再詳細講解實驗，轉而引導學生進行自主學習。在這一層次中實驗內容體現一定的內容深度和難度，比如完成一個小的課題或課程設計。實驗室提供必要的硬件條件（比如各種儀器設備，較常見的芯片、測試板等），實驗教師提供關鍵內容的指導。同學從查資料、選擇元器件、構思實驗步驟到調試電路都盡可能獨立完成。實驗教師負責最終的驗收。這樣的實驗增強了學生的實驗興趣，調動了主動參與性和加強了實踐能力的培養，受到絕大多數同學的歡迎。

（3）掌握高新技術能力的培養

學生應利用現有的實驗條件，盡可能多地利用一些高新技術，比如單片機、可編程邏輯器件、計算機仿真等。這樣在工作崗位上就能夠迅速掌握工作需要的專業技術知識，具有更強的創新性、更具有創新能力。

在這一階段我們主要引入Multisim和Protel工具軟件。用仿真軟件中提供的虛擬儀器進行電路仿真實驗也更加適合學生在課下進行操作，既可以觀察電路的運行情況，又能夠熟悉儀器的正確使用方法。利用仿真軟件進行電路仿真的另一個好處是可以不用擔心電路連接錯誤而造成器件損壞的問題，可以放心大膽的連接電路，能夠有效激發學生的實驗熱情和培養創新能力。例如在三——八線譯碼器實驗中，實驗室觀測波形的設備主要是示波器，僅能夠同時觀測兩路信號波形，為了達到良好的教學效果最好能夠同時觀測輸入和輸出的全部波形信號，利用仿真軟件中提供的邏輯分析儀就可以實現對全部信號的觀察，可以很直觀地看出輸入輸出信號間的關系。

三、豐富教學組織形式，引導學生自主學習

針對上面提到的實驗教學的三個層次，實驗指導老師也應該有針對性地提供不同的指導。

在基礎型的實驗中，教師應主要提供儀器使用、簡單的電路故障檢查及排除的指導，要求學生養成良好的實驗習慣，遵守實驗操作規程。在以往的實驗教學中發現有四分之一到一半的同學存在帶電連接線路的問題，雖然不會產生大的危險，但是這樣的實驗習慣對于他們未來的工作來說是非常不利的。

在綜合設立類實驗中，實驗教學過程是教師和學生互動的一個雙邊過程，在課堂教學的組織上，不宜采用單純灌輸的方法組織教學，應盡量將啟發式教學引入到實驗教學中，教師的主要作用是引導學生多動腦思考，大膽嘗試，結合實驗中出現的現象、故障等引導學生去發現問題和解決問題。

很多學生在實驗課前進行仔細預習，提前在計算機上利用Multisim或其他軟件將自己所設計的電路進行模擬仿真，在仿真中學生可以大膽地發揮自己的想象，大膽地嘗試各種設計方案。這樣，學生在實驗前對實驗原理等都有了深刻的理解，學生在實驗課上的任務主要是將實物電路與虛擬電路進行比較，因此可顯著提高教學效果，又可減少損壞儀器、器件的現象。

在創新實踐類的實驗中，教師應對學生完全放開，實驗課的主體是學生而不再是指導老師。在這一層次教師應注意發現每個學生的特長，因材施教，在實踐中安排適合的任務，使其得到充分的鍛煉。

四、數字電路實驗課程考查方式

在以往的實驗教學中，一般的考核方式是按照學生實驗的平時表現和實驗報告給出一個平均分數。這樣的考核方式可能出現部分同學鉆空子，有老師注意自己的時候就認真做，老師不注意自己的時候就找機會抄一下其他同學數據應付老師檢查。

針對這種情況，我們對實驗課的考核方式作出如下改革。

1.實驗課程單獨設課，不再計入數字電路理論課程。實驗課程一人一組，獨立操作。

2.平時實驗結束前，老師要抽查學生的實驗完成情況現場回答老師問題，并將實驗情況作為平時成績登記在冊。

3.期末的時候，老師從本學期做過的實驗中選擇部分典型實驗，為平衡實驗難度，對簡單實驗項目設置一些障礙，針對學生現場表現對學生進行實驗能力評分。考試時由學生隨機抽取實驗題目進行實驗，教師根據學生的實際操作情況以及所提問題給出實驗考試成績，期末總成績由平時的60%和考試成績的40%構成。

實踐表明，采取這種方法，能夠使學生加強實驗的緊迫感，使他們在課前進行預習成為可能，在很大程度上提高實驗效果。

五、實驗教學改革總結

通過幾年的努力，同學們的實驗技能和動手能力的確有了一定程度的提高，尤其對轉變學生實驗課程學習態度有了很大作用，學生逐漸重視實驗，對實驗產生了濃厚興趣。但是在教學改革過程中還存在一定問題：

實驗課時無法完全滿足需要，作為工科專業其實驗課時與理論課時比最好能夠達到1：1。資金短缺，無法及時更新實驗設備。

［1］楊亞洲．論高校實驗教學改革與學生創新能力的培養［J］．長春工業大學學報，2009,30（3）．

［2］程金林,吳斌,靳曉枝,黃錚．高校實驗教學考核模式的改革與實踐［J］．實驗室研究與探索，2005．04．

［3］栗銳鋒．開放式創新性實驗教學平臺的分析與設計［D］．西南交通大學，2010．

編輯∕高偉

柴志軍（1979－），男，講師，長期從事電子線路應用研究與教學。

本文為黑龍江大學新世紀教育教學改革工程《中俄學院雙語教學方法研究》資助項目成果