數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教改分析

郭紅琳

(山東科技大學(xué)，山東 青島 266510)

1 國內(nèi)外“數(shù)字電子技術(shù)”課程現(xiàn)狀

當(dāng)前，國外很多高校如麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等都積極引進(jìn)最新的數(shù)字電子技術(shù)，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中對(duì)其進(jìn)行有效應(yīng)用，主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)字電子技術(shù)、微處理器結(jié)構(gòu)等，并取得良好實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，有力促進(jìn)了學(xué)生的整體性發(fā)展。

國內(nèi)重點(diǎn)高校由于種種原因未能提高對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的重視，這也導(dǎo)致當(dāng)前我國高校數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)模式都處于相對(duì)落后局面。具體來講，我國高校的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)，其核心內(nèi)容沒有變化，教學(xué)重點(diǎn)依然是中小規(guī)模器件的組合以及邏輯電路的應(yīng)用。其次，教材的建構(gòu)沒有改變，表現(xiàn)為教材內(nèi)容分裂，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，難以達(dá)到系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性效果。最后，教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際需求存在較大差距，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏實(shí)踐實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

近年來，高校逐漸意識(shí)到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題，因此積極采取措施，針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，力求有效提高數(shù)字電子技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的整體水平。

2 課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路

2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

為了順利開展數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，很多學(xué)校都開發(fā)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并針對(duì)具體的教學(xué)內(nèi)容如數(shù)字邏輯電子技術(shù)、單片機(jī)原理等開發(fā)了對(duì)應(yīng)的平臺(tái)。這些系統(tǒng)和平臺(tái)為學(xué)生有效開展實(shí)驗(yàn)提供了良好環(huán)境，但是在實(shí)踐環(huán)節(jié)，這些實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要學(xué)生花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)其進(jìn)行熟悉和掌握，這個(gè)過程會(huì)影響到學(xué)生后續(xù)實(shí)驗(yàn)效果，不利于學(xué)生個(gè)人對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)掌握。為了改進(jìn)這種局面，可以統(tǒng)一采用專業(yè)公司開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，這種平臺(tái)不僅可以開展實(shí)驗(yàn)，還可以為學(xué)生提供資源共享。當(dāng)前，很多公司為教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)或者平臺(tái)，并在實(shí)踐中得到有效應(yīng)用。比較常見的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和平臺(tái)包括Xilinx和 Digilent公司推出的 FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟硬件開源，具有良好兼容性，而且可以進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)課程，因此具有良好適應(yīng)性。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建設(shè)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革，主要是增加自主設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性。當(dāng)前，高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)取得良好效果，很多學(xué)生可以熟練應(yīng)用EDA工具和HDL進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，進(jìn)而得到各種具有良好創(chuàng)新特殊的系統(tǒng)，比如相關(guān)的圖形控制系統(tǒng)、音樂播放器、數(shù)字立體聲驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人兩組軟件等。針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革，可以積極利用Nexys3和 Basys2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過各種基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生開展數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和實(shí)踐；在教學(xué)過程中，可以適當(dāng)減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加數(shù)字電子技術(shù)中常用器件以及存儲(chǔ)器的控制和應(yīng)用等內(nèi)容，這有助于強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的自主設(shè)計(jì)特性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。不僅如此，實(shí)驗(yàn)過程中還可以引進(jìn)CPU、微處理器等概念，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高學(xué)生應(yīng)用簡單模塊組建復(fù)雜系統(tǒng)的能力。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

考慮到數(shù)字電子技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)需要進(jìn)行基礎(chǔ)性驗(yàn)證和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證，而這個(gè)過程需要花費(fèi)大量時(shí)間在相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)上面。基于此，現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計(jì)往往基于CAD軟件在實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行，針對(duì)實(shí)驗(yàn)空間的擴(kuò)展可以解決實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的問題。有關(guān)公司設(shè)計(jì)推出的實(shí)驗(yàn)板為口袋實(shí)驗(yàn)提供了基礎(chǔ)，這種環(huán)境下，每個(gè)學(xué)生都可以擁有自己的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并根據(jù)自身需要在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新。

針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)，還可以針對(duì)學(xué)生開發(fā)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，組織學(xué)生在現(xiàn)有知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，可以設(shè)計(jì)相關(guān)的科研項(xiàng)目和創(chuàng)新基金項(xiàng)目，也可以引導(dǎo)學(xué)生申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。在此基礎(chǔ)上，老師可以組織學(xué)生參加相關(guān)的實(shí)驗(yàn)競賽，幫助學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)一步提高其綜合能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＴ趯?shí)驗(yàn)開展過程中，主講教師應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開發(fā)工作，并負(fù)責(zé)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的配合問題，盡量做到講課和實(shí)驗(yàn)緊密銜接。

3 結(jié)語

近年來，高校逐漸意識(shí)到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題，因此積極采取措施，針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，力求有效提高數(shù)字電子技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的整體水平。

針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程改進(jìn)方案的逐步實(shí)施，學(xué)生通過教改試點(diǎn)，對(duì)數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)興趣明顯提高。在實(shí)驗(yàn)教改逐步完善的過程中，今后將進(jìn)一步提出實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容的改革方案。