数字电路实践教学改革探析

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1003-2738（2012）02-0105-01

摘要：数字电路实验是电子技术实验教学的重要环节，传统的依赖教师和课本的实验教学模式制约着学生创新能力发展，本文通过优化实验内容，改进教学方案，完善考核机制等手段进行改革。结果表明，改革能有效引导学生动手设计和思考，培养了学生的创新能力。

关键词：数字电路；实践教学改革；EWB

数字电路是一门注重实践的课程，数字电路实验对于学生巩固和深入理解所学过的知识点，培养理论联系实际，解决实际问题的能力及创新能力有非常重要的意义。随着数字电路技术的迅速发展，除了要进行数字电路的理论教学改革，其实践教学内容，方法及管理手段的改革也迫在眉梢。针对该门课程的实验内容陈旧，综合设计课题偏少，电子设计自动化(EDA)技术应用不够，缺乏创新性及先进性等问题，提出优化实验内容，改进实验教学方法，完善其考核方式及实践教学管理等多项措施，培养学生自主学习，分析问题及解决问题的能力，并取得了良好的教学效果。

一、对实验教学体系的优化，重构教学内容

传统的实验教学体系，内容陈旧，验证性实验较多，培养目标不明确，难以紧跟技术的发展。因此，要对数字电路实践内容进行改革，必须建立一个目的明确，层次分明，能有效提高学生综合实践能力的实验教学体系。

1.增加实验课时。数字电路实验共16学时，实验项目偏少，很多课本上的知识点没有覆盖到实验内容中，导致学生难以对理论教学中的内容进行充分印证，必然导致无法全面深刻、系统的学习所学过的理论知识，对于培养学生的综合实践能力是非常不利的。因此，必须增加实践学时，尤其是增加课外学时，这样许多设计性的实验项目就可以放到课外开放实验室中进行。

2.优化实验内容。传统的数字电路实验课一般都是围绕理论课来开设，根据理论知识的重点难点来设计实验项目，这些项目大多数为验证性实验，主要是为了巩固和加深学生对理论知识的理解。要优化实验内容，必须做到实验项目以设计性、综合性实验为主，在实验教学过程中，将分析为主的教学思路转变为以电路设计为主的教学思路，从而有效培养学生的综合实践能力。整个实验内容分三个层次：基础性实验，多模块的综合实验，小型数字系统的设计实验。

基础性实验：该部分实验要求学生在熟悉掌握数字电路集成芯片的工作原理及特性以后，能设计实验方案并实现。先让学生在数字电路实验箱上对数字集成芯片的功能进行测试，然后设计并实现特定功能的逻辑电路。如关于74138译码器，要求学生首先对其功能进行测试，然后用其实现地址译码，数据分配及相应逻辑函数等功能。该层次的实验打破数字电路实验教学的常规模式，强调从单纯的验证性实验转移到锻炼学生基本实验技能，巩固学生的数字电路基本理论知识，加深对基本概念的理解，培养学生设计电路的基本能力。

多模块的综合实验：要求学生能够掌握不同类型的中小规模集成芯片的工作原理，设计出相应的实验方案，并能在实验箱上实现特定功能的逻辑电路。如采用数据选择器和译码器组成并行数据比较器或信号分时传送系统。该层次实验的教学目的是使学生从单元电路为主的实验转移到多模块的综合电路实验。该层次的实验可作为该门课程实验教学的重点，并需要多加引导，从而培养学生规范化的逻辑设计能力及良好的思维习惯。

小型数字系统的设计实验：不同于其他实验，该部分实验不再指定具体的实验内容，而是让学生自行选择实验项目和实验方法，然后由老师对课题进行审查和技术指导，激发学生的学习自主性及创新意识。学生可先采用EDA技术，对要完成的实验项目在计算机上进行仿真，仿真成功后再在实际电路上进行布线、安装、焊接和调试，最后提交作品。学生所选题目应尽可能包括数字电路这门课程里面所学过的集成电路芯片，如通用门电路，常用的组合逻辑电路及时序逻辑电路等。该层次实验要求学生自主完成一件作品，激发了学生的成就感，提高其学习热情，从而提高教学质量。

二、改进教学方案，提高实验手段

采用启发式教学方法。以老师为主导，充分调动学生学习的主动性、积极性及创造性，使学生的自学能力、创造能力和组织能力得到全面发展。传统的实验教学多数是以老师为主，先由实验老师作实验解说，从实验目的、实验步骤到注意事项，非常详细；接着学生按照老师的讲解开展实验。这样按部就班的方法确实能有效减少学生在进行实验时出错的几率，有利于实验的顺利完成。但这样的教学方式却大大限制了学生的主观能动性及创造性，这与大学注重自主学习的理念完全是背道相驰的。如果采用半开放的实验教学模式可解决该问题，一方面，在固定的上课时间里，老师可以讲解实验内容，同时在平时时间也对学生开放实验室，由学生扮演课堂的主角，从具体的实验操作中去发现问题，思考分析问题，从而想方设法解决问题。此时，指导老师在学生的整个实验过程中只充当配角，对学生的操作方法以及所碰到的问题加以引导和启发。通过这样的课堂角色转换，可充分调动学生的主观能动性，并锻炼学生自主思考解决问题的能力。

将电子仿真工作平台EWB引入实践教学，打破了传统的实验教学模式。它强调实验的设计思想和实验方法，克服盲目操作，更注重学生的自主学习[5]。在实际操作前先对要做的实验进行仿真，可使学生提前验证实验内容的正确性，降低实验中的出错率及元件损耗。对于传统实验平台上难以完成的综合性、设计性的实验，可利用电子仿真软件来完成，使得学生不受制于实验器件和时间的约束，充分发挥其想象力与创造力，进行多样化的实验设计，培养其创新设计的能力。

三、完善考核机制，规范实验管理

制定一个好的成绩评定标准是教学方案能否得以成功实施的关键。成绩评定应使得学生能充分发挥其个性特长，放开思路，勇于创新；除了要注重学生的实验过程以及动手能力以外，同时要兼顾学生的实验态度及学习基础。要鼓励不同层次的学生在不同的起点上前进，并对每个学生的点滴进步予以肯定。数字电路实验考核的主要环节包括：实验过程（包括预习、过程检查及验收）占40%；规范化的实验报告占20%；课外实验系统设计占40%。对于难度普通的课题，除了要求功能正常，调试通过外，还必须布线合理，焊接美观才能获得优秀；而对于难度较大的课题，只要能做到功能正常，调试通过便可获得优秀。实践表明，改进后的实验考核方法可有使得学生更为重视实验设计和创新，极大的提高学生的学习积极性，实验操作以及实验报告的质量也有了明显的改善，可以说通过考核改革很好地引导了学生动手设计和思考，并培养了学生的创新能力。

综上所述，我们只有加大数字电路实践教学改革的力度，遵循实验教学规律，不断更新实验教学内容，改进教学手段，完善考核机制和管理方法才能不断提高实验教学质量，才能更好地培养学生的实际动手能力及创新能力，培养出符合当代社会发展的新人才。

参考文献：

[1]鲍宁宁. 关于优化数字电路实验教学体系对培养学生创新能力的探讨[J]. 实验室科学，2011（14）：193-195。

[2]郁玲艳. “数字电路”教学改革探讨[J]. 中国电力教育，2010（30）：80-81。

[3]梁向红，何宝祥. 在“数字电路逻辑设计”教学中培养学生能力[J]. 课程教材，2011[10]:69-70。