“数字电子技术”课程教学改革探究_数字电子技术课程教学

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“数字电子技术”课程教学改革探究

摘要：造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才是“卓越工程师教育培养计划”的宗旨，也是当前高校工科学生的培养目标。针对目前“数字电子技术”课程教学中存在的问题，黑龙江科技大学采用了“理论―实验―实训”的教学模式。教学实践表明，该模式可以激发学生的学习兴趣，有利于培养学生的实践能力和创新能力。

关键词：数字电子技术；教学模式；实践能力；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）12-0073-02

教育部推出“卓越工程师教育培养计划”，旨在加强课程改革，提高学生实践能力和创新能力。“数字电子技术”课程是电气、自动化、电子信息、通信等专业的重要专业技术基础课，其特点是理论性和实践性均很强，学生能否掌握好该课程直接影响着后续众多专业课的学习。因此提高学生的分析及设计电子电路的能力、实践操作能力和创新能力对于提高整个专业的教学水平有着非常重要的作用。黑龙江科技大学（以下简称“我校”）采取了理论教学、实验教学与实训环节三者相结合的模式，对“数字电子技术”课程进行了一系列有益的改革尝试，提升了教学效果，同时为培养学生就业所需要的实践能力和创新能力奠定了基础。

一、“数字电子技术”课程现状

在传统的教学模式中，教师往往重视知识的理论性，轻视知识的实践性；学生则更加重视考试分数的高低，轻视实践能力的锻炼。在教学过程中，教师是课堂上的主体，而学生是被动的接受者，知识单方向传输，这样的模式难以激发学生的学习热情，更不利于学生创新意识的培养。多媒体技术和计算机技术的发展为教学方法更加多样化提供了条件，许多高等院校已经将多媒体搬进教室。除了讲授法外，其他各种教学方法也应运而生，例如讨论法、演示法、任务驱动法、项目教学法等教学方法因具有独特的优势也越来越受到青睐。与此同时，数字电子技术的飞速发展无疑给“数字电子技术”这门课程的任课老师带来了更大的挑战。超大规模可编程逻辑器件的大范围使用、通过硬件描述语言进行电路系统的设计等等，这些层出不穷的新知识、新技术逐渐使授课内容变得更加分化和复杂，在不断缩减授课学时的前提下，如何将这些知识完整而高效地传授给学生，并且能够进一步提高学生的实践能力和创新能力是应该继续研究的问题。

二、完善理论教学体系，提高课堂教学质量

1.教学内容的调整

根据数字电子技术发展的趋势，对教学内容进行了优化、整合和更新。在我校新编的教材中，删减了对集成门电路内部电路的分析，侧重数字集成电路的逻辑功能和应用，注重学生对实用性的要求。在数字电路的介绍中，采用当前的主流芯片，并且加入了对VHDL硬件描述语言和Quartus II开发软件的介绍，体现了时代性。该教材已被机械工业出版社出版，并被列入普通高等教育“十二五”规划教材。

2.教学方法与教学手段的改革

科学家爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”如果学生对一门课程产生了兴趣，那么就会主动去思考、去求知、去探索，进而可以挖掘学生的潜力，使学生积累扎实的基础知识，同时也有益于学生实践能力和创新能力的培养。为培养学生的学习兴趣，笔者所在教研组对该课程的教学方法和教学手段进行了一系列改革，具体包括如下几个方面：第一，采用多媒体和板书相结合。利用传统板书的优势呈现理论知识的深度，利用多媒体的图文并茂体现知识的广度，合理运用两种教学手段，在有限的课堂时间里既能使学生深刻理解知识的内涵，又能开阔学生的视野。第二，采用多种教学方法相结合。例如，门电路、逻辑代数等基础内容可以采用传统的讲授法；触发器等章节可以采用讨论法；组合逻辑电路、时序逻辑电路和脉冲波形的产生和整形等章节可采用项目教学法、任务驱动法；在课堂上教师应善于用启发和提问的方式引导学生思考，用赞美的语言激发学生的学习兴趣。第三，将仿真技术引入课堂。使用硬件描述语言进行电子电路的设计是当前发展的趋势，我校将Quartus II开发软件引进课堂，用硬件描述语言及顶层原理图设计方式实现对数字电路的仿真，这既让学生加深了对理论知识的理解，同时又让学生掌握了仿真软件的使用方法，为学生今后独立进行电子电路设计奠定了基础。第四，利用网络技术实现多元化教学。我校电子学教研组为“数字电子技术”校级精品课程建立了网站，将教学大纲、教学课件、双语教学、习题解答等内容全部上传到网站，并且具有交流平台，可实现网络答疑，在很大程度上提高了学生学习的积极性。

3.开展电子技术知识竞赛

为激发学生学习电子技术的热情，我校每年举办一次电子技术知识竞赛，内容包括数字电子技术和模拟电子技术两部分。由学完这两门课程的大二学生和大三学生参加，每个班级选送五名同学，最后根据教师评定的成绩，确定获奖的班级及个人。知识竞赛的考核内容更加符合社会实际需要，因此更能展现学生学以致用的能力，使学生在注重期末考试成绩的同时，也注重培养自己理论联系实际的能力，进一步提高了学生学习的主动性和积极性。

三、改革实验教学体系，激发学生学习兴趣

数字电子技术课程具有很强的实践性，在传统的教学体系中，学校通常会先安排学生学习理论知识，然后再安排学生做相应的实验。在实验过程中，学生更多的是按部就班完成实验指导书上的详细步骤而不过多用心思考，与学习理论知识相比，学生做实验敷衍了事的现象较为普遍。传统的实验过程无法培养学生较强的实际动手能力，不利于学生主观能动性的发挥，也不利于学生创新能力的培养。我校的数字电子实验类型分为验证型实验、设计型实验和综合型实验三种，对实验教学进行了如下改革：第一，每个验证型实验均被安排在相对应的理论教学之前，以触发器实验为例，教师要求实验课前学生自行预习，在实验过程中记录触发器实验结果，并在课后总结该数字电路的功能。在下节理论课上，教师鼓励学生根据所做实验结果讨论各个触发器的功能，最后进行总结。这样的教学过程遵循由感性认识上升到理性认识的认知规律，也有利于激发学生的学习兴趣。第二，采取开放式教学，电子技术实验室从每天早上八点半到晚上十点开放，学生可根据每个人的具体情况选择做实验的时间，从而使学生由传统的“被动学习”方式变成了“主动思考”，学习状态得到明显改观。第三，为进一步提高学生实际动手能力，培养学生创新能力及团结协作精神，我校每年举办一次“校大学生电子设计大赛”。竞赛吸引了大批同学踊跃参与电子制作，在同学们体会乐趣、建立信心的同时，也为参加全国大学生电子设计竞赛和黑龙江省电子设计竞赛积累了经验。

四、增加实训教学环节，提升学生综合能力

为了提高学生对实践教学的重视程度，进一步提升学生的综合能力，我校增加了实训教学环节。以电子工程实践教学基地、电子工艺实践教学基地、EDA工程实践教学基地、应用电子工程实践教学基地和FPGA工程实践教学基地为依托，制订了严格的培训和考核制度，分别培养了学生调试电子电路的能力、进行手工焊接和贴片焊接的能力、进行电路原理图设计及印制电路板的版面设计的能力、对复杂电子线路系统（如电视机等）故障分析的能力和在Quartus II软件中运用VHDL语言进行电子电路的设计和仿真的能力，为实现我校制订的“双师型”人才培养目标提供了有力保障。

五、结束语

笔者所在教研组在不断的探索与实践过程中，贯彻了全新的教学改革理念，总结出一整套教学改革方法与措施。通过教学改革，教学质量不断提高，近几年在全国大学生电子设计竞赛和黑龙江省电子设计竞赛比赛中屡创佳绩，获奖率及获奖学生人数均位列黑龙江省前三名，培养学生实践能力和创新能力所取得的成果已初步显现，然而如何进一步提高学生的综合能力需要继续研究和探索。

参考文献：

[1]郭棉，李继凯.以网络为辅的“数字电子技术”课程教学改革探索[J].中国电力教育，2013，（31）：66-67.[2]宋婀娜.数字电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2012.[3]王国新，张桂凤，宋婀娜.“数字电子技术”课程教学模式的改革 [J].电气电子教学学报，2013，35（2）：49-50.（责任编辑：王意琴）