基于工程教育培養的《數字電子技術》核心課程教學研究

成鳳敏

摘要：在數字電子技術課程的教學和實踐環節中引入工程案例，旨在培養學生的創新意識，提高學生的工程設計能力。實踐表明，這些教改措施不僅培養了學生的工程意識及應用能力，而且有利于后續課程的學習。

關鍵詞：數字電子技術；工程應用；教學研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0199-02

《數字電子技術》作為我院的精品課程和核心課程，具有發展快、理論抽象、實踐性強等特點，前期的工作中課程組已經進行了網站的建設、教學視頻和課件資源的上傳共享。為了進一步提高教學質量，培養學生的工程應用能力，從以下幾方面深入展開課程的建設工作。

一、引入工程案例，激發學習興趣

我國高等工科教育在工程應用能力培養方面存在許多弊端，例如重理論輕實踐，強調知識點的學習但開拓創新意識不夠等。為了提高教學質量，從多方面培養學生的工程應用能力，實現高等工科教育與國際接軌，目前我國已有57所高等院校的相關專業采用了工程教育模式，其中電氣類專業是這些高等院校主要的實施對象[1]。

（一）理論教學中工程理念的培養

數字電子技術課程作為電子類專業的專業基礎課，對于后續的EDA課程、微機原理、單片機課程等專業課的學習尤為重要，為了擺脫理論教學的枯燥無味，在教學過程中引入工程案例設計思想，開拓學生的邏輯思維，激發學生的興趣，并將理論與實踐有機的結合起來，學習效果自然事半功倍。

例如，在學習555定時器時，為了讓學生深入掌握多諧振蕩器的工作原理，通過Multisim仿真軟件搭建電路原理圖，并對電路進行仿真，實現真正所見即所得的直觀印象。在電路圖1中，采用雙蹤示波器XSC2的A和B通道分別來觀察放電電容C1兩端電壓和輸出脈沖波形的變化。在此基礎上對電路進行擴展，設計實現實用的數據報警器，如圖2所示，通過多諧振蕩器產生脈沖信號使蜂鳴器發出頻率為1000Hz的報警音。

利用Multisim豐富的仿真分析能力，實現數字電路的設計工作。

（二）游戲進課堂的創新思維拓展

為了解決理論講解太過抽象的問題，開展游戲式的教學方法，既能吸引學生眼球又能在娛樂中掌握理解知識。例如，在講解邏輯函數的卡諾圖時，邏輯相鄰性是個難點，而卡諾圖的化簡法又是以邏輯相鄰的最小項畫圈為原則。為了讓學生理解邏輯相鄰性，我帶著“東南西北”的折紙進課堂（圖3所示），讓學生以玩游戲的形式把卡諾圖想象成球面的展開體，推理出同一行的首尾、同一列的首尾、四個對角的最小項是邏輯相鄰的關系（圖4所示）。游戲中的思維與探索，加深了學生的主觀意識，取得了不錯的成效。

二、注重實踐環節，開拓創新思維

在實踐教學中，我們也注重與工程的對接，為學生的就業和深造做好深層的鋪墊。

（一）在基礎實驗中引入綜合性、創新性實驗

綜合性、創新性實驗有利于學生靈活運用所學內容，是理論向工程應用轉折的必經之路。設計實驗時即要考慮實驗的趣味性和可實現性，也要結合不同專業學生的應用基礎和背景。課程組與實驗老師經過討論與設計，開發了一系列新的綜合性、創新性實驗：《霓虹燈模擬顯示控制器的設計》、《聲控燈設計》、《晴雨控制器設計》、《搶答器設計》等。針對不同能力的學生，開展不同級別的實驗，讓學生都能獲得能力的提升，取得一定的成就感。

（二）在課程設計、電子實習中引入項目式設計

在課程設計和電子實習環節，改變單純的給學生電路，讓學生去仿真或者焊接電路的方式。開展項目設計，包括項目涵蓋的知識點、項目引入的時機、項目難度、項目與生產生活的聯系等，同時注重培養學生的自主學習能力和知識的擴展。項目設計與課程知識體系結合，涵蓋的內容由點到面[2]。具體項目設置如下：①通過編碼器、譯碼顯示器、門電路為主要器件設計優先病房呼叫器；②通過計數器、555定時器、譯碼顯示器為主要器件設計可預置的定時報警器；③通過移位寄存器、計數器、譯碼器為主要器件設計汽車尾燈控制電路；④通過譯碼顯示器、計數器、555定時器為主要器件設計數字電子鐘。通過項目設計方法，使學生自主查閱集成芯片的學習手冊，串聯知識點構建電路系統。實習過程中學生合理分組，鍛煉學生的協調、團隊合作能力。焊接完成調試時，鼓勵學生從原理出發一步步查找錯誤，討論分析，提高學生分析、解決問題的能力。

三、啟動以賽帶學機制，激發學生潛能

近年來，學院增設了電子實訓中心，開展課外科技活動，并舉辦電子設計大賽以賽帶學。學生在全國各類電子創新設計大賽中均取得了不錯的成績，數字電子技術與模擬電子技術、電路原理、單片機等課程互成體系，是電子設計競賽中必不可少的知識，在競賽中，學生們能夠感覺到學以致用的樂趣，積累了工程設計經驗，鍛煉了學生對問題的綜合分析能力。同時，學校對于競賽獲獎的同學給予了很多鼓勵政策，通過以往驕人的成績，鼓勵低年級同學努力學習，帶著需要去學，往往取得事半功倍的效果[3]。

四、結論

2016年美國教育計劃提出，學生的學習內容要迎合21世紀所需的相關專業知識與能力，重點關注如何利用技術讓已有的最有效的學習原則發揮出強大的力量，改變學生原有的學習體驗，增加基于項目的探究式學習、混合式學習等新型學習體驗。隨著自動化與數字化的高速發展，《數字電子技術》課程工程教育的培養也將逐步完善，真正成為學生學習的指導者、促進者和激勵者。

參考文獻：

[1]張力瑋.中國共57所高校開展CDIO工程教育模式試點工作[J].北京：世界教育信息，2011，（6）：53-53.

[2]王偉，楊浩東.數字電子技術教學方法改革探索[J].教學實踐探索，2015，（11）：205-205.

[3]楊倩，孫宇軒.應用型本科院校“數字電子技術”教學探究[J].科技風，2014，（18）：189-189.