中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院 朱明達(dá)

融合《EDA》的《數(shù)字電子技術(shù)》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院 朱明達(dá)

數(shù)字電子技術(shù)課程是電氣類、信息類等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在忽視學(xué)生能力培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果安排不合理、現(xiàn)代教學(xué)手段不足等問題，通過在教學(xué)過程中融合EDA課程內(nèi)容，為學(xué)生提供了實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容的在教學(xué)過程中的分布方式，達(dá)到了提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提升實(shí)驗(yàn)效率、豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提高學(xué)生創(chuàng)新與工程能力的目的，從而提升了教學(xué)質(zhì)量，能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)高等教育的教學(xué)改革。

數(shù)字電子技術(shù)；EDA；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)

《數(shù)字電子技術(shù)》是電氣類、信息類等專業(yè)學(xué)生進(jìn)入高校后首先要學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它與后續(xù)的專業(yè)課程密切相關(guān)，是培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良專業(yè)素質(zhì)的關(guān)鍵課程。隨著信息、電子、通訊等技術(shù)的發(fā)展，使得《數(shù)字電子技術(shù)》課程內(nèi)容越來越復(fù)雜，分析方法也更加多樣化，很有必要對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行深入的改革。

1. 課程改革原因分析

1.1傳統(tǒng)教學(xué)模式存在問題分析

傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般采用“填鴨式”教學(xué)方法，往往過多的注重了課程的講授，卻忽視了對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，沒有體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性與主體性的培養(yǎng)，違背了以學(xué)生為本的教學(xué)準(zhǔn)則。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生被動(dòng)的接收知識(shí)，對(duì)教學(xué)過程的融入度不高，沒有培養(yǎng)出獨(dú)立思考問題的能力，形成了一種機(jī)械式的教學(xué)模式。

傳統(tǒng)教學(xué)模式由于課時(shí)安排和實(shí)驗(yàn)條件的限制，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境中往往采用的是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生缺少動(dòng)手與創(chuàng)新的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，無法學(xué)習(xí)到前沿的知識(shí)與技能。最終導(dǎo)致學(xué)生難以適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展需求。而且僅僅采用基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，往往導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容空洞，難以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師往往運(yùn)用粉筆、幻燈片、模型等工具，采用課堂面授口述的教學(xué)方式。雖然計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)引入了教學(xué)過程中，但是其功能并沒有充分發(fā)揮，往往只是將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行報(bào)告展示。因此，傳統(tǒng)教學(xué)模式并沒有充分發(fā)揮現(xiàn)代化教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，還有很大的挖掘空間。

1.2融合《EDA》教學(xué)的優(yōu)勢(shì)分析

EDA（Electronic Design Automation）是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱。EDA技術(shù)是基于大規(guī)模可編程邏輯器件、硬件描述語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)、編程軟件等環(huán)節(jié)的應(yīng)用技術(shù)。它的發(fā)展與應(yīng)用不斷推動(dòng)著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展。在《數(shù)字電子技術(shù)》課程中融入《EDA》的教學(xué)對(duì)課程改革具有積極的作用。

EDA教學(xué)的引入，可以使數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)與開發(fā)周期有效縮短，電路更改與調(diào)試也更加方便。這些優(yōu)點(diǎn)有助于學(xué)生更好的掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，使學(xué)生能夠進(jìn)行綜合性更強(qiáng)的電路設(shè)計(jì)。從而有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提高。

EDA的實(shí)物形式是一個(gè)具有仿真功能的實(shí)驗(yàn)綜合平臺(tái)，具有良好的開放性。學(xué)生通過這樣的平臺(tái)可以根據(jù)自己的興趣結(jié)合教師設(shè)定的項(xiàng)目完成自己的設(shè)計(jì)。對(duì)于水平高一些的學(xué)生，可以更進(jìn)一步參與到科研項(xiàng)目中，完成某個(gè)子課題或功能模塊。通過這樣的形式，能夠有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促使他們自己去積極的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

2. 基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實(shí)施方法

翻轉(zhuǎn)課堂一般是指教師為學(xué)生提供教學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生在課外通過觀看視頻學(xué)習(xí)資料完成對(duì)知識(shí)的先期學(xué)習(xí)，課內(nèi)教師與學(xué)生通過探討、提問、交流等形式一同完成對(duì)知識(shí)的深入學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式很好的增加了教師與學(xué)生的互動(dòng)，同時(shí)使得學(xué)生學(xué)習(xí)不再受時(shí)間與空間的限制，能夠更加自主的組織自己的學(xué)習(xí)。

2.1根據(jù)教學(xué)目標(biāo)分解教學(xué)內(nèi)容

在教師備課的過程中，首先要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分解，將課程內(nèi)容分解為各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容確定授課形式，制定好教學(xué)的思路、方法，對(duì)于合適的知識(shí)點(diǎn)融入相關(guān)EDA的內(nèi)容，設(shè)計(jì)好學(xué)生的課外學(xué)習(xí)內(nèi)容，制定好各個(gè)EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)錄制相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)視頻。

在融入EDA內(nèi)容的課程中，可以利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的模式，把課外學(xué)習(xí)內(nèi)容分解為電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、仿真分析三個(gè)部分。

2.2微視頻制作

在實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)前，必須準(zhǔn)備好學(xué)生課前學(xué)習(xí)的資料，其中最重要的就是教學(xué)視頻。微視頻課程的時(shí)間控制在十分鐘左右，避免時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間觀看產(chǎn)生厭煩感。將數(shù)字電子技術(shù)課程按照知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)目的以深入淺出的方式，分別制作成各個(gè)微視頻進(jìn)行講授。

2.3課堂互動(dòng)深化知識(shí)

翻轉(zhuǎn)課堂模式下融合EDA的數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)，在課堂上的內(nèi)容主要包括課程知識(shí)點(diǎn)的傳授與EDA配合下的案例分析。主要形式是教師與學(xué)生之間的交流與討論。通過教師對(duì)學(xué)生疑問的解答，深化學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。教師通過課前安排、課堂引導(dǎo)等形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上發(fā)言積極性，將課堂真正的交還給學(xué)生。課堂上，教師根據(jù)不同的情況，決定是通過交流方式還是實(shí)踐方式完成知識(shí)點(diǎn)的傳授，教師可以對(duì)學(xué)生的作業(yè)完成情況進(jìn)行評(píng)析，也可以安排學(xué)生在課堂上對(duì)作業(yè)進(jìn)行講解。如果采用討論的課堂方式，可以以學(xué)生提出疑問，教師課堂講解為主，以組織學(xué)生之間積極展開討論為輔助方式。如果采用實(shí)踐的課堂方式式，教師需要組織學(xué)生基于EDA平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際操作并講解，教師對(duì)此過程學(xué)生暴露出來的問題進(jìn)行評(píng)定與解決。

2.4引導(dǎo)學(xué)生課外學(xué)習(xí)

僅僅通過課堂教學(xué)是很難幫助學(xué)生掌握所有知識(shí)點(diǎn)的，因此引導(dǎo)學(xué)生課外學(xué)習(xí)是非常重要的。除了在課前組織學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)視頻與相關(guān)材料外，引導(dǎo)學(xué)生在各個(gè)知識(shí)模塊學(xué)習(xí)完成之后，繼續(xù)復(fù)習(xí)與鞏固是非常重要的。教師可以有針對(duì)性的在課后布置一些實(shí)踐性強(qiáng)的項(xiàng)目型作業(yè)給學(xué)生，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的記憶和應(yīng)用。在數(shù)字電子技術(shù)課程課堂學(xué)時(shí)完成之后，教師可以給學(xué)生安排綜合性強(qiáng)的小型實(shí)踐項(xiàng)目，起到檢驗(yàn)學(xué)生在微課與課堂上所學(xué)知識(shí)的掌握情況。這些工作不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)進(jìn)行探索和反思，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的能力，促使學(xué)生在實(shí)際操作的過程中逐步完成所學(xué)知識(shí)的不斷深化。

3. 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字電子技術(shù)課程是電氣類、信息類等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文深入分析了傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在忽視學(xué)生能力培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果安排不合理、現(xiàn)代教學(xué)手段不足等問題。通過在教學(xué)過程中融合EDA課程內(nèi)容，為學(xué)生提供了實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)；采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容在教學(xué)過程中的分布方式。最終達(dá)到了提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提升實(shí)驗(yàn)效率、豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提高學(xué)生創(chuàng)新與工程能力的目的。

通過克服傳統(tǒng)教學(xué)方式的存在的問題，提高學(xué)生對(duì)電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)中的問題進(jìn)行綜合分析的能力，給學(xué)生后面其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？傮w上看，有效提升了教學(xué)質(zhì)量，對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)高等教育的教學(xué)改革具有實(shí)際意義。

［1］秦進(jìn)平，劉海成，張立等.《數(shù)字電子》與《EDA 技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.中國(guó)冶金教育，2013（05）：15-18.

［2］包秀榮.基于 EDA 技術(shù)的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)［J］.教育教學(xué)論壇，2014（04）：245-246.

［3］榮雪琴.《EDA 技術(shù)》與《數(shù)字電子技術(shù)》課程的教學(xué)改革［J］.科技資訊，2014（33）：185-186.

［4］張相勝，孫蕾.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容的改革［J］.江南大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2009，03：280-281+284.

［5］肖仁仕.翻轉(zhuǎn)課堂在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí) 踐 ［J］.電子制作，2015（4）：183.

［6］韓麗英，呂曉玲，喬良等.以培養(yǎng)實(shí)踐技能為中心的數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)方法探討與實(shí)踐［J］. 科技資訊，2010，（12）：217，219.

朱明達(dá)（1983-），男，山東東營(yíng)人，博士，講師，主要從事數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)的研究與教學(xué)。

引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金（2462014YJRC012）。