數字電子技術課程實驗教改分析

郭紅琳

(山東科技大學，山東 青島 266510)

1 國內外“數字電子技術”課程現狀

當前，國外很多高校如麻省理工學院、斯坦福大學、加州大學伯克利分校等都積極引進最新的數字電子技術，并在實驗教學過程中對其進行有效應用，主要實驗教學內容包括數字電子技術、微處理器結構等，并取得良好實驗教學效果，有力促進了學生的整體性發展。

國內重點高校由于種種原因未能提高對數字電子技術課程的重視，這也導致當前我國高校數字電子技術課程的教學內容、實驗內容和教學模式都處于相對落后局面。具體來講，我國高校的數字電子技術課程教學，其核心內容沒有變化，教學重點依然是中小規模器件的組合以及邏輯電路的應用。其次，教材的建構沒有改變，表現為教材內容分裂，關聯性不強，難以達到系統性、協調性效果。最后，教學過程中實驗內容與實際需求存在較大差距，以驗證性實驗為主，缺乏實踐實驗內容。

近年來，高校逐漸意識到數字電子技術課程教學中存在的問題，因此積極采取措施，針對數字電子技術的實驗教學進行針對性改進，力求有效提高數字電子技術課程的實驗教學效果，激發學生的學習熱情，提高學生的整體水平。

2 課程實驗教學改革思路

2.1 實驗平臺建設

為了順利開展數字電子技術課程實驗教學，很多學校都開發了相應的實驗系統，并針對具體的教學內容如數字邏輯電子技術、單片機原理等開發了對應的平臺。這些系統和平臺為學生有效開展實驗提供了良好環境，但是在實踐環節，這些實驗平臺需要學生花費大量時間對其進行熟悉和掌握，這個過程會影響到學生后續實驗效果，不利于學生個人對相關專業知識的學習掌握。為了改進這種局面，可以統一采用專業公司開發的標準化實驗平臺，這種平臺不僅可以開展實驗，還可以為學生提供資源共享。當前，很多公司為教學實驗設計了相應的系統或者平臺，并在實踐中得到有效應用。比較常見的實驗系統和平臺包括Xilinx和 Digilent公司推出的 FPGA實驗平臺軟硬件開源，具有良好兼容性，而且可以進行多種實驗課程，因此具有良好適應性。

2.2 實驗內容建設

實驗內容的改革，主要是增加自主設計內容，提高實驗的實用性。當前，高校的實驗教學已經取得良好效果，很多學生可以熟練應用EDA工具和HDL進行自主設計，進而得到各種具有良好創新特殊的系統，比如相關的圖形控制系統、音樂播放器、數字立體聲驅動、機器人兩組軟件等。針對數字電子技術實驗內容的改革，可以積極利用Nexys3和 Basys2實驗系統，通過各種基礎實驗引導學生開展數字電路的設計和實踐；在教學過程中，可以適當減少驗證性實驗內容，增加數字電子技術中常用器件以及存儲器的控制和應用等內容，這有助于強化實驗的自主設計特性，激發學生的創新能力。不僅如此，實驗過程中還可以引進CPU、微處理器等概念，幫助學生進一步掌握相關的實驗技術，提高學生應用簡單模塊組建復雜系統的能力。

2.3 實驗教學模式改革

考慮到數字電子技術課程的實驗室教學需要進行基礎性驗證和相應實驗系統驗證，而這個過程需要花費大量時間在相關的軟件設計上面。基于此，現代數字電路設計往往基于CAD軟件在實驗室之外進行，針對實驗空間的擴展可以解決實驗學時的問題。有關公司設計推出的實驗板為口袋實驗提供了基礎，這種環境下，每個學生都可以擁有自己的實驗系統，并根據自身需要在系統內部進行自主實驗和創新。

針對數字電子技術課程實驗教學的改進，還可以針對學生開發開放實驗項目，組織學生在現有知識基礎和實驗基礎上進行延伸，可以設計相關的科研項目和創新基金項目，也可以引導學生申請大學生創新訓練項目。在此基礎上，老師可以組織學生參加相關的實驗競賽，幫助學生在自主實驗過程中進一步提高其綜合能力和實驗能力。在實驗開展過程中，主講教師應當負責一定數量的實驗指導和創新實驗開發工作，并負責理論教學和實驗的配合問題，盡量做到講課和實驗緊密銜接。

3 結語

近年來，高校逐漸意識到數字電子技術課程教學中存在的問題，因此積極采取措施，針對數字電子技術的實驗教學進行針對性改進，力求有效提高數字電子技術課程的實驗教學效果，激發學生的學習熱情，提高學生的整體水平。

針對數字電子技術實驗課程改進方案的逐步實施，學生通過教改試點，對數字電子技術設計興趣明顯提高。在實驗教改逐步完善的過程中，今后將進一步提出實驗教材內容的改革方案。