試析“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)與實驗改革探索
論文摘要：筆者結(jié)合多年來“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)實踐與體會，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)等幾個方面對該課程的教學(xué)改革提出了一些具體措施和建議。教學(xué)實踐表明，這些方法效果較好，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習效率。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教學(xué)方法；實驗教學(xué)
“數(shù)字電子技術(shù)”課程是工科院校電力及其自動化、通信等電類專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，具有自身的體系和很強的實踐性。該課程的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果直接關(guān)系到電子信息類各專業(yè)學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習。學(xué)習“數(shù)字電子技術(shù)”課程，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、樹立理論聯(lián)系實際的觀點以及提高學(xué)生分析和解決問題的能力都有著極其重要的作用。筆者根據(jù)近幾年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，談?wù)剬Α皵?shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)及實驗改革的幾點思考，希望對相關(guān)院校該課程的教學(xué)改革有所幫助。
一、理論課教學(xué)方面
1.教學(xué)大綱應(yīng)與時俱進
“數(shù)字電子技術(shù)”的基礎(chǔ)部分包括邏輯代數(shù)、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、半導(dǎo)體存儲器、可編程邏輯器件、硬件描述語言、脈沖波形的產(chǎn)生和整形、數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路等。當前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，特別是電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及芯片技術(shù)的發(fā)展非常迅速。而許多高校所用的教材內(nèi)容更新緩慢，許多新知識、新技術(shù)不能及時地補充進來，當前教材講述的一些器件早已過時或被淘汰。教學(xué)大綱應(yīng)該不斷地進行改革，在保證“數(shù)字電子技術(shù)”基本知識、基本理論的前提下，使教學(xué)內(nèi)容體系有新的變化。
我們應(yīng)從基本電路的分析方法和設(shè)計方法起步，以大規(guī)模集成電路（Large scale integration，LSI）的分析及應(yīng)用為重點，對課程內(nèi)容進行優(yōu)化和改革。淡化電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，強調(diào)電路的外部特性。淡化各種功能模塊的電路構(gòu)成，強調(diào)相應(yīng)集成器件的應(yīng)用。用硬件描述語言進行電路系統(tǒng)的設(shè)計是當前發(fā)展的趨勢。與傳統(tǒng)的原理圖輸入設(shè)計方法相比較，硬件描述語言更適用于規(guī)模日益增大的電路系統(tǒng)，它還是進行邏輯綜合優(yōu)化的重要工具。硬件描述語言使設(shè)計者在比傳統(tǒng)的門級設(shè)計方法更為抽象的層次上描述設(shè)計的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性。它突出的優(yōu)點有：語言的公開可利用性、設(shè)計與工藝的無關(guān)性、寬范圍的描述能力、便于組織大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計以及便于設(shè)計的復(fù)用和繼承等等。目前最常用的硬件描述語言有VHDL和Verilog-HDL，它們都已經(jīng)成為IEEE標準。我們在教學(xué)中應(yīng)該加強對新器件和流行硬件描述語言的學(xué)習。
2.傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合
“數(shù)字電子技術(shù)”課程中有大量用圖形、表格表述的知識，如電路圖、波形圖、時序圖、真值表等，教師在黑板上手繪這些圖表不僅費時費力，而且顯示效果一般，方式也不靈活。
多媒體技術(shù)能夠?qū)⒋罅康募呻娐�、圖形、波形、真值表預(yù)先存放在計算機中，上課時教師可以方便、快捷地使用這些圖表，從而減少了很多耗時的板書和畫圖，節(jié)省了大量的時間，利用這些時間就能夠?qū)⒔滩闹猩形闯霈F(xiàn)的內(nèi)容加到課堂中去，幫助學(xué)生深入理解所學(xué)知識，從而提高學(xué)習效率�！皵�(shù)字電子技術(shù)”中組合邏輯電路及時序邏輯電路的分析及設(shè)計過程和其他一些章節(jié)都存在大量邏輯圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及時序圖等，用多媒體教學(xué)無疑能很好地將這些章節(jié)的講解變得更簡單化、清晰化。
這里提倡多媒體教學(xué)，決不是要否定傳統(tǒng)的教學(xué)手段。各種手段都具有其各自的特點和獨特的功能，在教學(xué)中，它們是相互補充、取長補短的關(guān)系。就像粉筆+黑板、幻燈投影、電視教學(xué)等教學(xué)手段一樣，多媒體教學(xué)只是教師授課的手段之一。將多媒體與其他教學(xué)手段結(jié)合起來將會獲得更好的教學(xué)效果。
3.勇于探索新的教學(xué)方法
教學(xué)改革的核心是教學(xué)方法的改革，教學(xué)方法要體現(xiàn)在整個課堂教學(xué)過程中。傳統(tǒng)的教學(xué)往往都是通過傳授，學(xué)生被動反復(fù)練習，這在一定程度上忽視了學(xué)生的積極參與，把學(xué)生頭腦當成被動接受知識的容器，嚴重束縛了學(xué)生個性和創(chuàng)造能力的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力，難以適應(yīng)未來社會發(fā)展的需要。
現(xiàn)在，教師一定要通過多種多樣的方法，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)生的熱情。例如肯定學(xué)生的表現(xiàn)，給予充分的鼓勵。加強師生互動，開展第二課堂，或嘗試雙語教學(xué)等�！皵�(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)方法和手段的改革和創(chuàng)新要體現(xiàn)當代大學(xué)生的特點，調(diào)動學(xué)生學(xué)習的主動性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，在教學(xué)中采用“教、學(xué)、做”相結(jié)合的循環(huán)式教學(xué)方法�；跀�(shù)字電路的課程特點，在教學(xué)中每部分都從最基本的應(yīng)用實例出發(fā)，由實際問題入手通過簡單實驗引入相關(guān)知識和理論，引出相關(guān)概念及相關(guān)電路，這樣的教學(xué)才更有效。將課堂講授、課內(nèi)討論、課外自學(xué)、技能訓(xùn)練等有機結(jié)合，在教學(xué)過程中通過將設(shè)計實例或工程實際問題引入課堂、現(xiàn)場教學(xué)、精講多練等方法進行教學(xué)實踐。“數(shù)字電子技術(shù)”是一門應(yīng)用性較強的課程，經(jīng)常指導(dǎo)學(xué)生做一些小發(fā)明、小制作，充分展示了學(xué)生們的才能，提高了其動手能力和學(xué)習興趣。
二、實驗教學(xué)方面
1.實驗課程與教學(xué)課程單獨設(shè)課
沈陽化工大學(xué)（以下簡稱“我校”）傳統(tǒng)的教學(xué)方法是“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)與實驗是一門課程，期末統(tǒng)一考核，這在無形中偏重了理論知識的考核。近幾年來，我們轉(zhuǎn)變教育思想，將實驗課程與教學(xué)課程獨立設(shè)課，其中“數(shù)字電子技術(shù)”與“模擬電子技術(shù)”中的實驗部分合并為一門新的課程，即“電子技術(shù)實驗”�？荚u方式不再是單純的理論考試，而是要注重學(xué)生實際能力的考核，這樣才能使教學(xué)重點放到能力的培養(yǎng)上，切實培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，開拓學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，更快更好地與社會需求接軌。經(jīng)過幾年的改革實踐，已取得良好效果。
2.加大實驗學(xué)時，更新實驗設(shè)備
我校“數(shù)字電子技術(shù)”實驗以前只有12學(xué)時，近幾年為切實提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，增加了4個實驗學(xué)時，擴展了實驗范圍及內(nèi)容，制訂了新的實驗教學(xué)大綱并印刷了新版實驗教材，實驗內(nèi)容覆蓋全書，涉及面廣而精，確保理論與實踐的完美結(jié)合。由于長年累月的頻繁使用，實驗室一些數(shù)字設(shè)備已經(jīng)老化，如一些端口的接觸不良等，直接影響到實驗效果。目前實驗室又采購了一批新的實驗箱，確保每位教師一個時間段僅指導(dǎo)一個標準班，并由以前的兩人一組改為每位學(xué)生一個實驗箱，強化學(xué)生們的獨立動手能力及解決問題能力。學(xué)生實驗前已進行了認真的預(yù)習，教師在講解時，只布置相關(guān)實驗任務(wù)，強調(diào)實驗中的注意事項，而把更多的時間留給學(xué)生，讓學(xué)生在實驗過程中去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題。教師加強對實驗過程的監(jiān)控和巡視，對學(xué)生的操作方法和實驗中遇到的問題加以正確引導(dǎo)、啟發(fā)，幫助他們解決問題。實驗結(jié)束前逐一驗收，完成實驗方可離開實驗室。
3.加強綜合設(shè)計實驗
增加綜合設(shè)計類實驗，該類實驗在選擇上主要考慮了通過學(xué)習該門課程來解決現(xiàn)實生活中的問題。綜合性實驗?zāi)繕耸桥囵B(yǎng)學(xué)生運用理論知識和工程觀念分析問題和解決問題的能力，設(shè)計性實驗?zāi)繕耸桥囵B(yǎng)學(xué)生在工程設(shè)計、制作和組織管理等方面的創(chuàng)新能力。實驗室根據(jù)該課程的應(yīng)用性及學(xué)生學(xué)習興趣，安排了裁判電路設(shè)計、交通燈控制電路設(shè)計、大規(guī)模集成電路設(shè)計（包括判奇電路、多路選擇開關(guān)、觸發(fā)器的設(shè)計）等。通過實際操作，學(xué)生將理論知識與實踐相結(jié)合，加深了對知識點的理解，并通過解決實際生活中的問題提高了學(xué)習積極性。學(xué)生在做這類實驗時都表現(xiàn)出強烈的興趣，很好地培養(yǎng)了他們的主動性及動手能力。
4.開設(shè)“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計
為了使學(xué)生把學(xué)到的知識與實際相結(jié)合，學(xué)生學(xué)習完該課程后，停課一周半開展“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計，進行集中訓(xùn)練。通過設(shè)計實踐，幫助學(xué)生熟悉電路和器件，有利于激發(fā)學(xué)生的興趣。課程設(shè)計的難度也在學(xué)生能夠接受的范圍內(nèi)不斷增加，如今年的設(shè)計題目是數(shù)字電壓表，涉及9個典型芯片及一些常規(guī)電子器件的應(yīng)用，要求學(xué)生自己查閱資料，設(shè)計、搭接并調(diào)試線路，這樣有利于理論知識的理解和掌握。Protel是一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。它能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，Protel提供了全面的設(shè)計解決方案。學(xué)生們在掌握設(shè)計方法的同時也學(xué)會了Protel軟件的使用，為自己在以后的學(xué)習與工作中增加了一項新的技能。
三、結(jié)束語
經(jīng)過近幾年的教學(xué)改革和實踐，我校的“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)及實驗都取得了良好的效果。近幾年我校學(xué)生連續(xù)多次在遼寧省舉辦的電子設(shè)計大賽中獲得第一名，并在全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽中獲得多個獎項。由于教學(xué)改革是個長期的過程，需要指導(dǎo)教師不斷總結(jié)和學(xué)習，作為電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程，“數(shù)字電子技術(shù)”的教學(xué)改革仍然任重而道遠。
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