文/屈科

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數(shù)字電路實驗教學改革的思考

文/屈科

摘要:數(shù)字電路實驗是電類專業(yè)的必修課程，目前該課程在教學中存在諸多問題，通過改進教學內(nèi)容和教學方法，引入EDA技術(shù)，增加多種授課途徑來培養(yǎng)學生的專業(yè)實驗技能和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞:數(shù)字電路;實驗教學

一、引言

數(shù)字電路實驗是電類等本科專業(yè)一門必修的專業(yè)基礎課，它是一門理論性、工程性、技術(shù)性、實踐性和實用性很強的課程。近些年，數(shù)字邏輯集成器件從中、小規(guī)模芯片發(fā)展到大規(guī)模，甚至是超大規(guī)模的電路，數(shù)字電路的分析和設計方法也應與時俱進。［1］如何培養(yǎng)學生的理論聯(lián)系實際能力、增強創(chuàng)新能力是數(shù)字電路實驗教學的重要方向。

然而，受傳統(tǒng)理論教學模式的影響，大部分學生無法實現(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合，學生的電路設計能力、動手調(diào)測能力、應用理論知識和實驗經(jīng)驗分析問題和解決問題的能力都有明顯的不足。針對這些問題，這門課程的教學手段、教學內(nèi)容、教學方法等亟需改革。

二、數(shù)字電路實驗存在的問題

(一)實驗內(nèi)容單一，實驗課程之間聯(lián)系不夠緊密

長期以來，數(shù)字電路實驗只是對理論課的補充，起到輔助性教學作用，目的只是起到鞏固學生理論知識的作用。這種方式開設的實驗課程，實驗內(nèi)容單一，每節(jié)課程的實驗內(nèi)容相互之間缺乏有效的銜接和綜合，最終導致學生在做本科畢業(yè)設計等大型實驗的時候，缺乏對這種綜合性實驗的整體設計和調(diào)測的能力。

(二)實驗內(nèi)容過于簡單，實驗內(nèi)容老化，學生興趣不高

目前大多數(shù)高校所開設出來的數(shù)字電路實驗內(nèi)容老化，實驗手段單一。大多數(shù)的實驗僅僅是將理論教學內(nèi)容進行程式化的簡單驗證或是一些基本實驗技能的訓練。這些課程驗證性實驗比較多，設計性實驗比較少，對于學生來說只是對實驗進行驗證，不能激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，導致學生興趣不高。

(三)教學形式、方法老化呆板

在傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學方式是由教師給出實驗的準備、操作以及可能出現(xiàn)的結(jié)果，由學生來進行相關(guān)操作，這種機械化的教學方式，對于學生來說只是進行驗證，不能激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，造成學生思維方式單一，不會舉一反三，遇到設計性實驗手忙腳亂，無從下手。

三、數(shù)字電路實驗教學改進措施

(一)精選教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量和效率

在數(shù)字電路教學中，經(jīng)常會存在教授很多理論性的東西，對于學生來說，這種理論性很強的內(nèi)容，直接像理論課那樣課堂知識傳授方式進行教學，效果并不理想。因此，作為老師，應該精選教學內(nèi)容，從而提高教學的效率，及時對實驗內(nèi)容進行充實、重組和更新。［2］在實際的教學過程中理論聯(lián)系實際，重視實例的講述，尤其應該結(jié)合目前畢業(yè)生今后從事的工作崗位，讓學生在具體的實例中了解相關(guān)理論知識。同時，為了全面、充分地將學生的興趣引導到實驗中來，可以適當增加一些趣味性和跟生活密切相關(guān)的題目，比如在“組合邏輯電路實驗”中，引入了“數(shù)字邏輯鎖電路”內(nèi)容，在FPGA教學實驗中，引入了“汽車尾燈及其控制電路”實驗，用題目和內(nèi)容來引起學生的注意，使得學生覺得學有所用從而提高數(shù)字電路的學習興趣。這種方式的教學，可使得學生學習熱情高漲，參與實驗的積極性增強，從而提高他們的對學習知識的動力，有了動力，從而培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

(二)教學內(nèi)容和方法改革

數(shù)字電路課程的實驗內(nèi)容可分為驗證性實驗、設計性實驗等。驗證性實驗主要是結(jié)合數(shù)字電路理論實驗進行的，是培養(yǎng)學生數(shù)字電路動手能力的入門，它可以驗證、加強、鞏固學生對理論知識的理解。但是，由于這部分實驗內(nèi)容的結(jié)果是可以預知的，學生對于這類實驗興趣不大，熱情也不高漲，甚至有些學生直接不參與實驗電路的搭建，直接根據(jù)理論課內(nèi)容寫出結(jié)果。驗證性實驗過多，對于學生能力的培養(yǎng)恰恰起到了相反的抑制作用。由于設計性實驗內(nèi)容能夠培養(yǎng)學生的科研能力和探索精神，教學內(nèi)容應當從驗證性內(nèi)容向設計性實驗內(nèi)容進行轉(zhuǎn)變，課堂實驗應該以設計性實驗為主，并且大幅度的增加大型綜合性實驗，這樣可以使學生靈活的運用所學的知識和技能，提高創(chuàng)新的能力。對于教學方法也應當有所改進。任何實驗都要求學生必須預習，而預習的好與壞直接決定著做實驗的成功與失敗。然而大多數(shù)學生在寫預習報告時只是把實驗書上的原理，內(nèi)容，電路圖抄一下，沒有完全的通過自己的思考進行設計，這樣會造成學生做實驗時手忙腳亂，遇到問題無法自行解決，達不到預期的實驗教學效果。［3］因此，可以在數(shù)字電路實驗教學中引入EDA技術(shù)，要求學生預習時將自己所設計的電路用multisim等軟件進行模擬仿真，并且通過仿真來驗證結(jié)果。在仿真中學生可以與教材上不同的方法來進行設計，這樣，學生在實驗前對實驗原理等都有了深刻地理解，學生在實驗課上的任務主要是將實物電路與虛擬電路進行比較，通過實物電路來驗證設計仿真的正確性，因此可顯著提高教學效果

(三)多種形式引導學生自我學習知識

對于學生知識的獲取途徑，不光光是課堂的教學傳授，還可以有以下多種途徑: (1)隨著我們科技的發(fā)展和社會的進步，可以適當?shù)乩镁W(wǎng)絡、多媒體發(fā)揮現(xiàn)代教育的技術(shù)優(yōu)勢，使得我們的教學方式可以得到相應改善。教師或者所在課題組可以建立一個相關(guān)的教學網(wǎng)站，將數(shù)字電路試驗相關(guān)的課件、實驗內(nèi)容、教學計劃全部發(fā)布到網(wǎng)站上，供學生查閱下載，學生也可以在網(wǎng)站上進行咨詢，提出改進意見。(2)教師也可以以“慕課”的形式制作“微視頻”，發(fā)布給學生，鼓勵學生結(jié)合觀看“微課”后進行各種各樣的討論與辯論，包括教師和學生之間、學生和學生之間、全班性的或小組的討論與辯論。

四、結(jié)束語

數(shù)字電路實驗教學改革是一個長期過程。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，新理論、新技術(shù)、新設備和新的仿真軟件將不斷出現(xiàn)，數(shù)字電路教學模式也需要不斷改進。

(作者單位:南京郵電大學電子科學與工程學院)

參考文獻:

［1］盧慶利．數(shù)字電路實驗教學的發(fā)展趨勢［J］．實驗室研究與探索，1997，(3) : 8－10

［2］王澄非．電路與數(shù)字邏輯設計實踐［M］．南京:東南大學出版社．

［3］邱紅．在數(shù)字電路實驗與設計中引入EDA的必要性［J］．實驗室科學，2006，(1) : 73～74．

中圖分類號:TN79－4

文獻標志碼:A

文章編號:2095－9214 (2015) 10－0093－01