《數(shù)字電路》課程實(shí)踐創(chuàng)新方式探討

吳妮妮

摘要：本文針對(duì)目前《數(shù)字電路》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多，教學(xué)形式單一，學(xué)生容易厭學(xué)的現(xiàn)狀，嘗試在該課程實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用校企合作智能實(shí)訓(xùn)室的方法進(jìn)行教學(xué)改革，來幫助學(xué)生突破實(shí)踐環(huán)節(jié)的重難點(diǎn)，提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力和綜合職業(yè)技能。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；實(shí)踐創(chuàng)新；智能實(shí)訓(xùn)室

《數(shù)字電路》課程是電子信息工程、通信工程、電氣自動(dòng)化等行業(yè)領(lǐng)域的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，幾乎所有高職高專的電子信息大類都開設(shè)有這門課程，在專業(yè)課程體系構(gòu)建和人才培養(yǎng)方案中具有不可或缺的地位。通過本課程的學(xué)習(xí)，主要是使學(xué)生獲得數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的基本理論、分析和設(shè)計(jì)方法，熟悉中大規(guī)模集成電路的應(yīng)用。本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字電路設(shè)計(jì)、分析及應(yīng)用的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。同時(shí)通過大量的課程實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、協(xié)作互助能力、應(yīng)變能力，提高學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，在職業(yè)崗位上具有較高的專業(yè)實(shí)踐能力和較強(qiáng)的適應(yīng)力。本文將具體以數(shù)字電路課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)如何進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)模式創(chuàng)新，深化實(shí)踐教學(xué)改革提高教學(xué)質(zhì)量的問題進(jìn)行分析探索。

一、《數(shù)字電路》課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

《數(shù)字電路》課程包括基礎(chǔ)邏輯門電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路等教學(xué)內(nèi)容，基本要求學(xué)生掌握常用電子元器件和集成芯片的識(shí)別、測(cè)試及使用方法，能夠看懂元器件特別是集成芯片的參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際電路和集成電路手冊(cè)選擇元器件；進(jìn)階要求是根據(jù)所學(xué)理論能夠分析一般數(shù)字電路的工作原理，由電路圖了解其功能，能夠?qū)?shù)字單元電路的工作參數(shù)進(jìn)行分析、計(jì)算，并能對(duì)主要元器件的作用進(jìn)行分析；高階要求是學(xué)生能利用所學(xué)的理論知識(shí)和掌握的實(shí)際技能設(shè)計(jì)一些中小型數(shù)字電子產(chǎn)品。這都需要教師開展內(nèi)容詳實(shí)、形式多樣的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)才能滿足。

但是由于數(shù)字電路課程的基礎(chǔ)性，傳統(tǒng)實(shí)踐課堂大多采用教師理論講解完后加試驗(yàn)箱驗(yàn)證。教師直接講授課程理論和重難點(diǎn)，并告知學(xué)生重要的公式、結(jié)論和定理。學(xué)生被動(dòng)的充當(dāng)受眾，接受教師的灌輸和引導(dǎo)。無論是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，還是采用面包板動(dòng)手進(jìn)行的數(shù)電課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由于學(xué)生的智力、個(gè)體差異的不同教師很難讓所有學(xué)生都掌握和提升實(shí)踐技能，而且不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究精神，學(xué)習(xí)效果不好。同時(shí)一對(duì)多的實(shí)踐過程指導(dǎo)，教師長(zhǎng)時(shí)間做重復(fù)性的勞動(dòng)工作不僅效率低下而且容易滋生倦怠情緒，同時(shí)師生之間缺乏教學(xué)互動(dòng)，學(xué)生的實(shí)訓(xùn)參與度和完成度不高。

針對(duì)以上暴露的問題，伴隨著電子通信技術(shù)的迅速發(fā)展，筆者嘗試用智能實(shí)訓(xùn)室這種方案來解決上述問題。

二、智能實(shí)訓(xùn)室在《數(shù)字電路》課程的應(yīng)用

為幫助學(xué)生掌握數(shù)字電路課程內(nèi)容提升專業(yè)技能，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)精神，真正實(shí)現(xiàn)自主化、不間斷的全方位學(xué)習(xí)，筆者所在教研室大膽采用了智能實(shí)驗(yàn)室這種實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新模式。所謂的智能實(shí)驗(yàn)室，通俗的講就是用一套智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)室的各種儀器設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，通過教師終端主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。教師可以參與企業(yè)聯(lián)合定制個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)室需求，針對(duì)課程特點(diǎn)創(chuàng)建各種實(shí)訓(xùn)室管理單元和模塊。

首先教師針對(duì)課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目所需要的實(shí)訓(xùn)儀器、設(shè)備、常用集成電路板等需求進(jìn)行分析和整理，報(bào)給知名的儀器制造商企業(yè)進(jìn)行量身定制，智能實(shí)驗(yàn)室可以把整個(gè)教室里所有的儀器設(shè)備連接在網(wǎng)絡(luò)上，通過有線或無線網(wǎng)對(duì)所有儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。所有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備都符合通用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)的有線或無線路由器，以及標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)卡進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。可以使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，也可以獨(dú)立建立專用的局域網(wǎng)絡(luò)。老師在服務(wù)器主機(jī)上就可以隨時(shí)了解所有儀器設(shè)備的狀態(tài)，包括整個(gè)教室的實(shí)驗(yàn)臺(tái)連接情況，每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的儀器是否開機(jī)，儀器與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接是否正常等，這樣能幫助老師減輕授課壓力，提高效率，降低重復(fù)勞動(dòng)。

在實(shí)訓(xùn)課堂上，老師不用走到學(xué)生身邊，就可以在遠(yuǎn)程隨時(shí)查看儀器的工作情況和學(xué)生的試驗(yàn)進(jìn)度，例如示波器顯示波形，電源輸出狀態(tài)等，方便對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行監(jiān)控和掌握。若發(fā)現(xiàn)個(gè)別同學(xué)操作失誤導(dǎo)致儀器數(shù)據(jù)不正常，老師可以遠(yuǎn)程控制儀器，修改儀器設(shè)置，防止同學(xué)誤操作損壞儀器進(jìn)行一對(duì)一的個(gè)性化指導(dǎo)。同時(shí)教師可以隨時(shí)記錄學(xué)生操作界面的波形并投射到教室大屏幕給其他學(xué)生做對(duì)比參考。智能實(shí)驗(yàn)室支持學(xué)生隨時(shí)保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在線提交設(shè)計(jì)報(bào)告。同時(shí)教師可以將儀器操作手冊(cè)、芯片引腳信息等資料生成在線二維碼，學(xué)生可以隨時(shí)通過掃描二維碼用手機(jī)下載實(shí)驗(yàn)資料，方便課后查看和學(xué)習(xí)。智能實(shí)訓(xùn)室還為課程選配了虛擬儀器、仿真設(shè)計(jì)工具等降低學(xué)習(xí)難度，進(jìn)行自適應(yīng)、開放式的學(xué)習(xí)。

課后學(xué)生還可以登錄智能實(shí)訓(xùn)室合作方企業(yè)的遠(yuǎn)程培訓(xùn)平臺(tái)，接受企業(yè)的遠(yuǎn)程在線學(xué)習(xí)。這樣可以進(jìn)一步縮短學(xué)校和企業(yè)的距離，讓學(xué)生更早的適應(yīng)就業(yè)環(huán)境和工作環(huán)境。學(xué)生可以隨時(shí)掌握了解企業(yè)最新的儀器設(shè)備的信息，最全的芯片資料手冊(cè)，接觸最真實(shí)的企業(yè)項(xiàng)目，讓他們了解課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用來激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)在電路設(shè)計(jì)的過程中遇到的任何專業(yè)性問題可以選擇在線提問，由企業(yè)的培訓(xùn)工程師在線答疑，幫助他們更好的突破重難點(diǎn)，掌握技能。

今后智能實(shí)驗(yàn)室的功能還可以更加強(qiáng)大，比如可以將實(shí)驗(yàn)室的工位信息上傳，學(xué)生可以課后用手機(jī)或者電腦在線選位，教師遠(yuǎn)程授權(quán)門禁信息，方便教師隨時(shí)隨地對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理。同時(shí)可以建立一個(gè)資源共享庫(kù)上傳云端，學(xué)生可以隨時(shí)查看自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)成績(jī)。甚至學(xué)校可以將不同的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)云端互聯(lián)，避免資源浪費(fèi)提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，這些都是今后要做的改進(jìn)和嘗試。

三、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字電路課程實(shí)踐教學(xué)采用智能實(shí)訓(xùn)室課程改革后，從教學(xué)反饋和教學(xué)效果來看，豐富、先進(jìn)、便捷的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ阶畲蟪潭鹊募ぐl(fā)了學(xué)生的探究精神，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)新性實(shí)踐技能。同時(shí)智能實(shí)驗(yàn)室的快速響應(yīng)、高可靠性、高效率的管理方式也減輕了實(shí)訓(xùn)教師的工作量，提高教學(xué)效率，是一種符合當(dāng)前主流的信息化教學(xué)趨勢(shì)的創(chuàng)新。