唐勝春 高晶敏 柴海莉 陳福彬

北京信息科技大學 北京 100101

依據教育部對數字電子技術的課程指導要求，根據我校的培養(yǎng)目標—培養(yǎng)高素質應用型人才，需要全面提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質，所以要強化實踐環(huán)節(jié)。

數字電子技術是電子技術、控制、電氣類等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，是學習其他后續(xù)專業(yè)課程的基礎。本課程的主要任務是通過學習數字電路的基本概念、基本理論，掌握數字電路的分析方法和設計方法，進而具備數字電路的應用能力。

數字電子技術的理論性、實踐性、工程性、靈活性很強，該門課程的實驗課顯得尤為重要。實驗教學是將理論知識過渡到實踐的橋梁，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，通過這個環(huán)節(jié)可以鞏固在理論課上所學的知識，加強對理論知識的理解并且增強理論聯(lián)系實際、解決實際問題的能力。所以實驗教學對于提高學生的綜合素質，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力具有特殊作用。

根據實驗室條件的實際情況和不同專業(yè)后續(xù)課程的實際需求以及對學生能力培養(yǎng)的要求，通過與不同專業(yè)任課教師的交流，對數字電子技術的實驗教學方法、教學模式、教學手段、教學內容等方面進行改革。

1 實驗教學改革的目的和原則

隨著電子技術的快速發(fā)展，數字電路的發(fā)展很快，對該門課程的教學內容提出了更高要求，實驗課程的教學模式和教學內容也應不斷改進。實驗教學改革的目的在于全方位提高實驗教學的質量和效果，重點培養(yǎng)學生的思考能力、創(chuàng)新能力、動手能力。

我校每年有自動化學院、信息與通信工程學院、儀器科學與光電工程學院、計算機學院、理學院5個學院9個專業(yè)的學生學習該門課程，且針對不同專業(yè)有不同的教學大綱，教學上的要求和側重點不盡相同。數字電子技術的實驗教學應滿足不同專業(yè)的培養(yǎng)要求，實驗學時從16學時到20學時不等，實驗內容和要求也有所不同。

2 實驗內容改革

2.1 實驗教學內容改革原則

數字電子技術實驗內容改革應滿足3個方面的要求：(1)實驗內容應滿足提高學生的創(chuàng)新能力和動手能力；(2)實驗項目要適應不同專業(yè)、不同層次的學生；(3)實驗內容應注重傳統(tǒng)與現代的結合，與新技術的發(fā)展緊密結合。

對數字電子技術實驗教學內容進行系統(tǒng)規(guī)劃，應遵循以下兩個原則：(1)根據不同專業(yè)學生的培養(yǎng)目標，不同專業(yè)學生在學習數字電子技術課程之前相關課程的安排不同以及學生接受知識及動手能力的差異，采取比較靈活的教學要求，以便得到更好的教學效果。(2)在實驗安排上應先易后難，循序漸進?？赏ㄟ^任務分解的方式，將具有一定難度及規(guī)模的綜合性實驗分解成幾個部分，采取引導式、啟發(fā)式教學，重視啟迪學生的思維，調動其學習的積極性和主動性，開發(fā)學生的創(chuàng)造性。

2.2 實驗類型

我們進行實驗教學改革后的實驗類型分為基礎性實驗、綜合設計性實驗、研究創(chuàng)新性實驗3種基本類型，此外還有開放式的實驗，旨在采用較為靈活的方式培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2.2.1 基礎性實驗

基礎性實驗是理論教學的深化和補充，通過基礎性實驗可以培養(yǎng)學生基本實驗技能，樹立實驗科學規(guī)范，熟悉并掌握基本實驗儀器的操作方法，為綜合、創(chuàng)新型實驗打下基礎。在實驗過程中，可加強學生對所學理論知識的感性認識，從而加深對理論知識的理解。例如門電路實驗，通過對集成邏輯門參數的測試，可以使學生更深入地掌握邏輯門主要參數的意義及測試方法。

基礎性實驗不宜占用較多的課時，否則導致沒有更多的學時開設設計型、創(chuàng)新型實驗，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和提高綜合素質。

2.2.2 綜合設計性實驗

綜合設計性實驗的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)學生綜合運用知識解決實際問題的能力。這類實驗主要是由若干數字器件構成小型數字電路系統(tǒng)，通過實驗掌握數字系統(tǒng)的設計和分析方法，進行獨立的數字系統(tǒng)設計。

在制定實驗內容時，要在學生已經掌握的理論知識和基礎實驗技能基礎上，選擇合適的實驗題目[1]。如計數、譯碼、顯示電路的設計實驗，綜合了組合邏輯電路、時序邏輯電路兩大部分的知識。要求學生在掌握用中規(guī)模計數器實現任意模值計數、分頻的方法，掌握譯碼、顯示電路原理的基礎上，完成計數、譯碼、顯示電路的設計，先用Multisim軟件仿真，然后在實驗裝置上實現。實踐證明，學生在經過此次實驗之后，對計數器的理解更為深入，對譯碼、顯示電路的應用有了更深體會，培養(yǎng)了綜合設計能力，為此后開展的研究創(chuàng)新型實驗打下基礎。

2.2.3 研究創(chuàng)新性實驗

研究創(chuàng)新性實驗注重培養(yǎng)學生的綜合素質、創(chuàng)新意識。在基礎性實驗、綜合設計性實驗的基礎上，開展研究創(chuàng)新性實驗，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的要求。我們在編寫實驗內容時，注重了創(chuàng)新這一環(huán)節(jié)。

如用EDA/SOPC實驗開發(fā)系統(tǒng)和D/A轉換器設計實現一個周期可調的對稱三角波發(fā)生器[2]。三角波發(fā)生器包括分頻器、計數器、選通器、波形輸出控制電路等幾大模塊，對于每個模塊學生均可根據自己的想法進行設計，可很好地鍛煉學生的創(chuàng)新能力。

2.2.4 開放式實驗

開放式實驗是在正常實驗課之外，由教師制定相關的開放式實驗項目，學生在課余時間根據自己的愛好、專業(yè)特長，到開放實驗室選做實驗。這種開放式實驗教學，可以鼓勵和調動學生主動參與實驗的積極性，使學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，充分發(fā)揮他們的潛力和創(chuàng)造力。

為此也設計了多項開放式實驗項目，如：數字式溫度計、多路搶答器、交通燈控制電路、彩燈控制電路的設計等，這些實驗項目更適合學生自主訓練。

3 教學方法、教學模式、教學手段的改革

教學方法是教學的重要環(huán)節(jié)，選擇合適的教學方法對提高教學質量起著至關重要的作用。為了提高學生自主學習、研究性學習的能力，需要我們探索培養(yǎng)學生動手能力、提高創(chuàng)新能力的實驗教學模式和方法。建立以學生為中心的實驗教學模式。

我們在實驗教學中所采用的教學方法、手段和教學模式，應在以下幾方面實現轉變。

3.1 教學過程

在實驗課的教學過程方面，實現從傳統(tǒng)課程初期以實驗過程及內容講解為主、課程過程中單獨輔導或指導為主轉變?yōu)閷嶒炚n程的全程引導或啟發(fā)，使學生不再被動地接受教師的講解，而是能夠獨立思考問題、發(fā)現問題，進而主動地去解決問題，最終完成實驗中所要求的各項內容。

3.2 考核

在實驗結果的考核方面，傳統(tǒng)考核方法過于看重實驗結果，對實驗過程的考核重視不夠。所以我們在實驗考核中，將實驗過程和實驗結果結合起來，并在考核過程中對實驗的相關問題進行提問，以促使學生積極思考，積極尋找解決問題的方法。

3.3 教學模式

在實驗教學模式方面，從單一實驗室內的實驗形式轉變到課上課下、實驗室內外多元化的實驗形式[3]。傳統(tǒng)實驗教學多是完全在實驗室內進行，教師將實驗所需要的儀器、設備、芯片準備好，學生在規(guī)定的時間內到實驗室完成實驗環(huán)節(jié)，此教學模式并不適合所有類型的實驗。對于那些綜合型、有多種方案實現實驗目的的實驗不太適合，這就需要轉變實驗教學模式，除了在規(guī)定的上課時間之外，還允許學生在課下時間到實驗室繼續(xù)完成實驗內容，或者在實驗室外完成相關內容，如實驗內容中的仿真部分，學生可以在實驗室外完成。所以，針對不同的實驗內容，采用不同的教學模式，對于實驗教學是非常有必要的。

3.4 教學手段

在實驗教學中，采用現代技術手段，融合多種方式輔助實驗教學，如在授課過程中將實驗內容、相關原理等部分通過多媒體形式形象地演示給學生，在實驗過程中采用硬件電路、仿真、虛擬、網絡等多種手段，以更便捷的方式培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

在擴充和豐富了實驗教學內容后，對于某些綜合設計型實驗和研究創(chuàng)新型實驗，用傳統(tǒng)實驗箱或電路板進行實驗連線較多，出現由于導線插線不實造成接觸不良而影響實驗結果，實驗效率受到影響；而且傳統(tǒng)實驗手段需要事先準備好所需的器件，不利于開展內容靈活的實驗項目。

對于綜合設計性實驗和研究創(chuàng)新性實驗，可適當采用EDA技術，不但可以大大增加實驗開出的項目，而且可以提高復雜實驗的成功率及教學效率，有效提高學生的創(chuàng)新能力。

4 結束語

總結了我校數字電子技術實驗教學方法和教學手段、教學內容等方面的改革成果。主要有引導和啟發(fā)式的教學方法，采用多元化的實驗教學模式，通過多種類型的實驗項目提高數字電子技術實驗教學的質量。

隨著數字電子技術實驗教學改革的深入進行，已取得良好的效果。在北京市和全國大學生電子競賽中，我校每年都有多名學生獲獎。

在今后更長的時間里，我們要繼續(xù)深入進行實驗教學改革，不斷探索新的教學方法和手段，改進實驗內容，提高學生的創(chuàng)新能力，實現素質教育。

[1]張旭珍,武曄.數字電路實驗教學的改革與實踐[J].科技信息,2011,31:25.

[2]王久和.電工電子實驗教程[M].修訂版.北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[3]侯建軍.電子技術基礎試驗、綜合設計實驗與課程設計[M].第一版.北京:高等教育出版社,2007.