《數字電子技術》實驗的課程改革

◆秦桂賢

(衡水學院分院)

《數字電子技術》實驗的課程改革

◆秦桂賢

(衡水學院分院)

本文根據衡水學院電子類幾年來的教學并借鑒其他兄弟院校教學經驗總結了幾點關于數字電子技術實驗的教學改革建議，以建立適合衡水學院教育培養目標的實驗教學體系，革新實驗教學內容，探索新的實驗教學方法，更新實驗教學手段，建立完善的考核機制，確保實驗教學質量。

數字電子技術 實驗教學 教學改革

數字電子技術實驗是學好數字電子技術的至關重要的課程，也是學生更深入的認識了解這門課程的重要一環，所以數字電子技術這門課學得好不好不是單憑一門理論就能說明的了問題的，還要看是實驗課的表現好不好。學生通過驗證、自行設計電路、安裝、調試電路、排除電路故障，初步掌握數字電子技術的原理，并能根據需要合理選用所需集成電路，設計并制作出實際電路，培養了學生的工程實踐能力，提高動手操作能力和創新能力，提高了運用理論解決實際問題的能力，對培養學生創新精神和實踐能力有著重要作用。

一、完善實驗手段

計算機及其軟件帶來的現代化教育資源為硬件課程的驗證型實驗向創新設計型實驗轉換提供了良好的實驗平臺。因此在《數字電子技術實驗》實驗手段上我們采用了實驗室硬件、EDA軟件仿真和開放式硬件的實驗教學模式。

學生在課堂時間，利用實驗室提供的硬件資源如實驗箱、導線、芯片等，在實驗室里完成全部實驗內容。一般只有基礎實驗才完全采用這種實驗手段。

目前使用的EDA工作軟件有EWB，它虛擬了一個可以對電子電路進行模擬仿真的工作臺，具有較完善的各種器件模型庫和常用分析儀器，能進行電子電路的設計，并能對電子電路進行較詳細的分析，它幾乎可以完成在實驗室進行的所有數字電路實驗，并且與實驗情況非常貼切。EWB仿真實驗與傳統的實驗相比，具有快速、安全、省材等優點，可以大大提中工作效率。用仿真軟件中提供的虛擬元件、虛擬儀器進行仿真實驗，既可以觀測電路的運行情況，便于選擇儀器及修改參數，又能熟悉儀器的正確使用。由于仿真軟件在使用時學生不必擔心設計電路可能存在的錯誤或接錯電路損壞元器件或儀器，學生可以在實驗中大膽地連接電路，有利激發學生的創新意識和能力。由于虛擬實驗不受工作場地、儀器設備和元器件品種、數量的限制，便于開設設計性、綜合性實驗，所以既打破了實驗設備缺乏帶來的局限，又解決了課堂上未能解決的問題，這對傳統的實驗教學起到了很好的互補作用。

開方式硬件實驗是在實驗開始前將一個班的同學分成若干個組，每組發放一個簡易實驗箱，每個人發兩塊面包板和做相應實驗需要的元器件。實驗布置后，首先，學生利用課余時間按照實驗要求設計并在自己的面包板上搭建電路。其次，在本組發放的實驗箱上自行調試、查找錯誤，直到電路運行結果符合設計要求為止。最后，將帶有實驗電路的面包板帶到實驗室，在實驗室的實驗箱上運行并由指導教師驗收。除基礎性實驗，每次實驗都要求學生設計三種或者三種以上電路，選擇其中兩種采用開放式硬件與實驗室硬件相結合的方式實現，其余實驗采用EDA軟件仿真實現。

二、完善教學內容

我們主要從以下方面進行考慮:考慮教學對象的具體情況，因材施教;與數字電子技術理論教學有機結合，鞏固和加深學生對理論知識的理解與掌握;兼顧到實驗內容的實用性、創新性。在總結多年實驗教學改革和實踐的基礎上，在實驗內容的編寫上我們采用設計性、綜合性實驗為主，驗證性、基礎性實驗為輔的多層次教學模式。純粹的驗證會使學生感覺枯燥乏味，而單純的應用又缺少扎實的理論基礎，顯然也不可取。兩者的有機結合對課堂教學效果是至關重要的。

首先，開設基礎性實驗，鍛煉學生的基本技能。通過開設1～2個基礎性驗證性實驗，使學生熟悉基本實驗裝置如數字實驗箱、面包板、芯片等的使用。掌握基本門電路邏輯功能的測試方法、判斷數字電路故障的基本方法以及數字電路的一般設計和搭建方法。

其次，開設創新設計性實驗，提高學生的自主創新能力。

最后，采用綜合研究性實驗。當各專項實驗全部結束后，要求學生完成一個綜合研究性實驗。要盡可能地用到數字電子技術所學過的所有知識;要有總體電路圖和各部分電路的邏輯功能及具體電路，并且需要通過EDA軟件仿真和答辯通過。

通過這樣設計的實驗內容，使學生的學習呈現一個由淺入深，由易到難，循序漸進的過程。并且實驗內容設置與現實生活聯系也非常緊密，比如數字鐘、搶答器等，容易激發學生的學習興趣和熱情。

三、完善教學方式

多年來，實驗課的教學一直都采用被動式的教學模式，總是在實驗課前教師盡可能地準備好一切儀器設備，課中教師對實驗目的、原理、要求、實驗步驟、實驗儀器的使用、注意事項、數據處理以及如何操作等等，做詳細的講解甚至演示一遍，學生只是機械地模仿。這種教學方式，學生完全處于被動地位，缺乏主動學習與探索精神，極大地限制了學生的思維，不利于培養學生的思維能力和創新能力，且容易挫傷學生的創新性、積極性、主動性和獨立性。因此，數字電子技術實驗課的教學應充分發揮教師的主導作用，突出學生的主體地位，在時間和空間上給學生一定的自由度，使他們獨立思考、自己動手，在主動學習中得到鍛煉、提高能力。

四、完善考核方式

以往實驗課附設在理論課中，實驗考核在課程考核中占極小的比例，且一般以實驗報告的平均分計算成績，這種考核方式不能充分調動學生的積極性，不能使學生重視數字電子技術實驗，嚴重影響了人才的培養。因此，要改變這種以實驗報告成績定優劣的只注重結果而忽視過程的考核方式，構建多種形式有機結合的動態的全方位的評價體系。應將該實驗課總成績分為平時實驗成績和實驗考試成績兩部分，平時實驗成績占實驗總成績的50%，實驗考試成績占實驗總成績的50%，其中:平時實驗成績=20%考勤+50%實驗操作及實驗完成情況+30%實驗報告;實驗考試成績=50%操作+50%筆試成績。各部分的成績按比例進行統計，從而得到較為客觀的實驗成績。這樣對提高職學生的操作能力和解決實際問題的能力都有很大的幫助，這種考核辦法增強了學生的實踐意識，使他們充分重視能力的培養。

綜上所述，完善數字電子技術的實驗教學改革不僅可以激發學生的學習熱情，而且可以培養學生的自主創新意識和嚴謹的科學態度，從而提高他們的專業實踐能力。

［1］許燕青，馬草原，高然.《模擬電子技術》改革初探［J］.華北航天工業學院學報，2006，(16).

［2］方愷晴，石琳，林亞平.EDA技術在計算機組成原理實驗中的應［J］.實驗技術與管理，2001，18(2).

［3］楊云.《數字電子技術實驗》課程的教學改革探索［J］.無錫職業技術學院學報，2003，2(3).