層次化實驗項目教學模式在“數(shù)字電子技術實驗”中的應用

雷 燕

(內(nèi)蒙古科技大學礦業(yè)與煤炭學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

一、傳統(tǒng)實驗項目設置存在的弊病

長期以來數(shù)電實驗項目的設置，基本上是依附于理論課堂教學內(nèi)容而設置，內(nèi)容單一，學生基本上是以按照實驗內(nèi)容的步驟驗證理論知識點和集成芯片的功能來完成實驗，導致了學生接受知識的被動性，造成了思維的局限性和較差的靈活性，制約了創(chuàng)新思維能力。

二、層次化實驗項目的必要性

當今信息時代，人們在生活生產(chǎn)實踐中數(shù)字電子技術以及大規(guī)模和超大規(guī)模的數(shù)字集成電路已被廣泛應用。而傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術實驗項目采用統(tǒng)一化的模式，以驗證中規(guī)模通用性器件(MSI)的邏輯功能實驗項目為主，設計性實驗項目難以實現(xiàn)，導致教學效果不佳，制約了學生的知識運用能力和設計創(chuàng)新能力。為此，實驗教學模式的改革以及層次化實驗項目的設置勢在必行。

三、確定教學目標，用層次化的手段規(guī)劃設計實驗項目

優(yōu)秀應用型人才的培養(yǎng)是大學教育的首要任務，而實驗教學是理論教學內(nèi)容的實施和延伸，是提升學生實踐能力、創(chuàng)新意識的必要手段。為此，我們根據(jù)學生的個體差別，在現(xiàn)有實驗條件的前提下，以教學大綱、目標為基準，實驗大綱和教學內(nèi)容為依據(jù)，由易到難，簡到繁，從單元電路到系統(tǒng)綜合設計電路為思想，分層次循序漸進的規(guī)劃改進了實驗項目。分為基礎性、進階性、模塊化和綜合設計性實驗，構(gòu)建了新的實驗項目體系，以達到逐步提升學生實踐和綜合設計能力目的。規(guī)劃改進后實驗項目框圖，如圖1所示。

圖1 實驗項目框圖

(一)基礎性實驗項目

以課堂內(nèi)容為基礎，以學生對知識認知程度為依據(jù)，以培養(yǎng)基本實驗技能為指導思想，選取一些經(jīng)典實驗項目。

(二)進階性實驗項目

學生通過基礎性實驗項目的訓練后適當增加一些知識點，經(jīng)教師指導能用指定芯片完成電路的初步設計和調(diào)試，驗證電路的正確性，以達到逐步提升學生實踐能力的目的。

(三)模塊化實驗項目

在積累一定理論知識并掌握一定實驗操作技能前提下，經(jīng)教師指導，把一完整的實驗項目拆解成多個功能的子模塊，內(nèi)容涵蓋知識面廣，培養(yǎng)學生獨立思考、綜合理論知識運用和實踐能力。

(四)綜合設計型實驗項目

是多個設計模塊實驗項目的綜合，以總體構(gòu)思和相互聯(lián)系為著重點，融會貫通所學到的知識，從而提升學生的自主學習、創(chuàng)新思維和工程實踐能力。

四、實驗項目層次化在實驗教學中的應用

以綜合設計性實驗為例。

(一)確定設計性題目

結(jié)合課程教學內(nèi)容，由學生自主尋找與實際生活相關的有趣味的綜合性實驗課題。

(二)準備階段

實驗采取以學生為主體，以學生掌握理論知識的程度和實際操作能力的強弱為依據(jù)，分組探討，每一實驗小組2-3名成員搭配，在教師的指導下選定實驗項目，制定方案，分析實驗可行性的方法進行。充分發(fā)揮學生的團結(jié)協(xié)作精神和主觀能動性。

(三)具體要求

1.通過對設計題目的目標、任務、指標要求了解，按照設計要求和實驗室具體設備元器件情況為依據(jù)，繪出電路系統(tǒng)框圖。

2.對電路系統(tǒng)框圖進行分析，把具有完整功能的實驗項目拆解成多個獨立功能的子模塊電路。以為數(shù)字頻率計系統(tǒng)框圖為例。

3.合理設計出每一子模塊的實際電路和整體系統(tǒng)電路圖。

4.按照每一子方框圖的要求，設計出電路的具體參數(shù)，利用電子線路仿真軟件對電路進行分析、仿真和修改以使系統(tǒng)更加完善與優(yōu)化，最終確定設計方案。

5.進入實驗室利用現(xiàn)有相關實驗設備，根據(jù)仿真結(jié)果，進行實際電路焊接、反復調(diào)試、改進來驗證設計電路的實際效果，最終達到實現(xiàn)電路功能設計要求的目的。

五、結(jié)束語

綜上所述，在實驗教學中層次化實驗項目的應用，提高了學生獨立思考、分析解決問題和綜合實踐能力，激發(fā)了自主學習、團結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情。顯著提升實驗教學效果，讓學生體會到“學能用、思受益、創(chuàng)有趣”。