“數字電子技術”課程教學改革探究

摘要：造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才是“卓越工程師教育培養計劃”的宗旨，也是當前高校工科學生的培養目標。針對目前“數字電子技術”課程教學中存在的問題，黑龍江科技大學采用了“理論—實驗—實訓”的教學模式。教學實踐表明，該模式可以激發學生的學習興趣，有利于培養學生的實踐能力和創新能力。

關鍵詞：數字電子技術；教學模式；實踐能力；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）12-0073-02

教育部推出“卓越工程師教育培養計劃”，旨在加強課程改革，提高學生實踐能力和創新能力。“數字電子技術”課程是電氣、自動化、電子信息、通信等專業的重要專業技術基礎課，其特點是理論性和實踐性均很強，學生能否掌握好該課程直接影響著后續眾多專業課的學習。因此提高學生的分析及設計電子電路的能力、實踐操作能力和創新能力對于提高整個專業的教學水平有著非常重要的作用。黑龍江科技大學（以下簡稱“我校”）采取了理論教學、實驗教學與實訓環節三者相結合的模式，對“數字電子技術”課程進行了一系列有益的改革嘗試，提升了教學效果，同時為培養學生就業所需要的實踐能力和創新能力奠定了基礎。

一、“數字電子技術”課程現狀

在傳統的教學模式中，教師往往重視知識的理論性，輕視知識的實踐性；學生則更加重視考試分數的高低，輕視實踐能力的鍛煉。在教學過程中，教師是課堂上的主體，而學生是被動的接受者，知識單方向傳輸，這樣的模式難以激發學生的學習熱情，更不利于學生創新意識的培養。多媒體技術和計算機技術的發展為教學方法更加多樣化提供了條件，許多高等院校已經將多媒體搬進教室。除了講授法外，其他各種教學方法也應運而生，例如討論法、演示法、任務驅動法、項目教學法等教學方法因具有獨特的優勢也越來越受到青睞。與此同時，數字電子技術的飛速發展無疑給“數字電子技術”這門課程的任課老師帶來了更大的挑戰。超大規模可編程邏輯器件的大范圍使用、通過硬件描述語言進行電路系統的設計等等，這些層出不窮的新知識、新技術逐漸使授課內容變得更加分化和復雜，在不斷縮減授課學時的前提下，如何將這些知識完整而高效地傳授給學生，并且能夠進一步提高學生的實踐能力和創新能力是應該繼續研究的問題。

二、完善理論教學體系，提高課堂教學質量

1.教學內容的調整

根據數字電子技術發展的趨勢，對教學內容進行了優化、整合和更新。在我校新編的教材中，刪減了對集成門電路內部電路的分析，側重數字集成電路的邏輯功能和應用，注重學生對實用性的要求。在數字電路的介紹中，采用當前的主流芯片，并且加入了對VHDL硬件描述語言和Quartus II開發軟件的介紹，體現了時代性。該教材已被機械工業出版社出版，并被列入普通高等教育“十二五”規劃教材。

2.教學方法與教學手段的改革

科學家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”如果學生對一門課程產生了興趣，那么就會主動去思考、去求知、去探索，進而可以挖掘學生的潛力，使學生積累扎實的基礎知識，同時也有益于學生實踐能力和創新能力的培養。為培養學生的學習興趣，筆者所在教研組對該課程的教學方法和教學手段進行了一系列改革，具體包括如下幾個方面：第一，采用多媒體和板書相結合。利用傳統板書的優勢呈現理論知識的深度，利用多媒體的圖文并茂體現知識的廣度，合理運用兩種教學手段，在有限的課堂時間里既能使學生深刻理解知識的內涵，又能開闊學生的視野。第二，采用多種教學方法相結合。例如，門電路、邏輯代數等基礎內容可以采用傳統的講授法；觸發器等章節可以采用討論法；組合邏輯電路、時序邏輯電路和脈沖波形的產生和整形等章節可采用項目教學法、任務驅動法；在課堂上教師應善于用啟發和提問的方式引導學生思考，用贊美的語言激發學生的學習興趣。第三，將仿真技術引入課堂。使用硬件描述語言進行電子電路的設計是當前發展的趨勢，我校將Quartus II開發軟件引進課堂，用硬件描述語言及頂層原理圖設計方式實現對數字電路的仿真，這既讓學生加深了對理論知識的理解，同時又讓學生掌握了仿真軟件的使用方法，為學生今后獨立進行電子電路設計奠定了基礎。第四，利用網絡技術實現多元化教學。我校電子學教研組為“數字電子技術”校級精品課程建立了網站，將教學大綱、教學課件、雙語教學、習題解答等內容全部上傳到網站，并且具有交流平臺，可實現網絡答疑，在很大程度上提高了學生學習的積極性。

3.開展電子技術知識競賽

為激發學生學習電子技術的熱情，我校每年舉辦一次電子技術知識競賽，內容包括數字電子技術和模擬電子技術兩部分。由學完這兩門課程的大二學生和大三學生參加，每個班級選送五名同學，最后根據教師評定的成績，確定獲獎的班級及個人。知識競賽的考核內容更加符合社會實際需要，因此更能展現學生學以致用的能力，使學生在注重期末考試成績的同時，也注重培養自己理論聯系實際的能力，進一步提高了學生學習的主動性和積極性。

三、改革實驗教學體系，激發學生學習興趣

數字電子技術課程具有很強的實踐性，在傳統的教學體系中，學校通常會先安排學生學習理論知識，然后再安排學生做相應的實驗。在實驗過程中，學生更多的是按部就班完成實驗指導書上的詳細步驟而不過多用心思考，與學習理論知識相比，學生做實驗敷衍了事的現象較為普遍。傳統的實驗過程無法培養學生較強的實際動手能力，不利于學生主觀能動性的發揮，也不利于學生創新能力的培養。我校的數字電子實驗類型分為驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實驗三種，對實驗教學進行了如下改革：第一，每個驗證型實驗均被安排在相對應的理論教學之前，以觸發器實驗為例，教師要求實驗課前學生自行預習，在實驗過程中記錄觸發器實驗結果，并在課后總結該數字電路的功能。在下節理論課上，教師鼓勵學生根據所做實驗結果討論各個觸發器的功能，最后進行總結。這樣的教學過程遵循由感性認識上升到理性認識的認知規律，也有利于激發學生的學習興趣。第二，采取開放式教學，電子技術實驗室從每天早上八點半到晚上十點開放，學生可根據每個人的具體情況選擇做實驗的時間，從而使學生由傳統的“被動學習”方式變成了“主動思考”，學習狀態得到明顯改觀。第三，為進一步提高學生實際動手能力，培養學生創新能力及團結協作精神，我校每年舉辦一次“校大學生電子設計大賽”。競賽吸引了大批同學踴躍參與電子制作，在同學們體會樂趣、建立信心的同時，也為參加全國大學生電子設計競賽和黑龍江省電子設計競賽積累了經驗。

四、增加實訓教學環節，提升學生綜合能力

為了提高學生對實踐教學的重視程度，進一步提升學生的綜合能力，我校增加了實訓教學環節。以電子工程實踐教學基地、電子工藝實踐教學基地、EDA工程實踐教學基地、應用電子工程實踐教學基地和FPGA工程實踐教學基地為依托，制訂了嚴格的培訓和考核制度，分別培養了學生調試電子電路的能力、進行手工焊接和貼片焊接的能力、進行電路原理圖設計及印制電路板的版面設計的能力、對復雜電子線路系統（如電視機等）故障分析的能力和在Quartus II軟件中運用VHDL語言進行電子電路的設計和仿真的能力，為實現我校制訂的“雙師型”人才培養目標提供了有力保障。

五、結束語

筆者所在教研組在不斷的探索與實踐過程中，貫徹了全新的教學改革理念，總結出一整套教學改革方法與措施。通過教學改革，教學質量不斷提高，近幾年在全國大學生電子設計競賽和黑龍江省電子設計競賽比賽中屢創佳績，獲獎率及獲獎學生人數均位列黑龍江省前三名，培養學生實踐能力和創新能力所取得的成果已初步顯現，然而如何進一步提高學生的綜合能力需要繼續研究和探索。

參考文獻：

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[3]王國新， 張桂鳳，宋婀娜.“數字電子技術”課程教學模式的改革 [J].電氣電子教學學報，2013，35（2）：49-50.

（責任編輯：王意琴）