基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)改革初探

黃川 童強

[摘要]本文以“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施為背景，提出了我院《數(shù)字電子技術(shù)》理論與實踐課程改革的具體措施，通過在我院電子信息專業(yè)范圍內(nèi)實施的改革，推動了我院“卓越工程師”的教育培養(yǎng)計劃，為進一步地探索本門課程的教學(xué)改革奠定了良好的實踐基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]卓越工程師；教學(xué)改革；系統(tǒng)設(shè)計

【中圖分類號】P2-4；G642.0

2010年，教育部落實國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要的首個重大教育改革計劃——卓越工程師培養(yǎng)計劃推出，我院以此為契機，在電子信息工程專業(yè)頒布并實施了《樂山師范學(xué)院“教改實驗班”實施辦法》，每個年級都成立了“卓越工程師創(chuàng)新實驗班”。2012年，我院積極申報了四川省普通本科高等學(xué)校卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點專業(yè)。本著積極落實“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”這一具體目標，作者探索了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基本思路，提出了計劃的具體內(nèi)容和實施效果以及實施過程中遇到的問題。

一、數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)過程中存在的問題

根據(jù)我院的開課計劃，學(xué)生應(yīng)在大一第一學(xué)期就完成《數(shù)字電子技術(shù)》這門課程的學(xué)習(xí)。因為在此之前學(xué)生沒有接觸過《電路分析》和《模擬電子技術(shù)》，所以在數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)過程中，存在以下一些問題。

1、 部分學(xué)生把握不好理論課的學(xué)習(xí)重點

課前沒有好好預(yù)習(xí)，上課時沒有理清老師教學(xué)的思路，單純地指望老師能夠在多媒體上展示章節(jié)的重難點。

2、 部分學(xué)生上實驗課的主觀能動性不強

大多數(shù)學(xué)生能夠獨立完成幾個基礎(chǔ)驗證性實驗，但是對實驗中遇到的問題無法正確地解決。而且很大一部分學(xué)生無法獨立完成綜合設(shè)計性較強的一些實驗。

3、 學(xué)習(xí)中沒有進取精神

無論是理論課還是實驗課，很多學(xué)生無法做到知其然并知其所以然。大多數(shù)的學(xué)生都習(xí)慣于老師的“填鴨式”教學(xué)方式，不能舉一反三。

二、教學(xué)改革的初步探索

1、把握教學(xué)重點，理論與實踐相結(jié)合

《數(shù)字電子技術(shù)》的課時有限，如何在有限的時間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)會獨立分析簡單的數(shù)字電路是我們教學(xué)的重點。傳統(tǒng)的理論課教學(xué)模式往往通過PPT的形式給學(xué)生展示課程的主要內(nèi)容，讓學(xué)生在課堂45分鐘內(nèi)學(xué)會書本上的理論知識。我們將《數(shù)字電子技術(shù)》這門課程的主要教學(xué)內(nèi)容分成了三部分：邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路的分析與設(shè)計以及時序邏輯電路的分析與設(shè)計。從小規(guī)模的門電路和觸發(fā)器出發(fā)，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)中規(guī)模的編碼器、譯碼器、計數(shù)器等等。

為了引導(dǎo)學(xué)生獨立自主地思考問題和解決問題，我們嘗試著在理論課上穿插一些數(shù)字電路的軟件分析和設(shè)計。例如，當講到用二極管構(gòu)成的與門時，我們雖不能把實驗臺搬上講臺，但我們可以在課堂上用Multisim或Protues軟件畫出相應(yīng)的電路圖并進行現(xiàn)場仿真，讓學(xué)生在理論課上就能直觀地了解電路的構(gòu)成并且學(xué)會分析。

2、加強綜合設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗素質(zhì)

做實驗的目的一方面是為了驗證已有的理論知識，另一方面是通過合理的實驗設(shè)計以及操作，學(xué)會獨立搭接電路的能力。在實驗的過程中，還可以鍛煉學(xué)生動手操作能力以及利用已學(xué)理論解決實際問題的能力等等。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)主要是驗證性實驗偏多，大多數(shù)的實驗都只需要學(xué)生按照書本上的要求搭接電路，通過在實驗箱上進行驗證從而掌握電路的基本工作原理。但是這種方法往往讓學(xué)生印象不深，收獲不大。在教學(xué)改革中，我們嘗試性地增加了綜合設(shè)計性實驗的比例，比如一學(xué)期的總實驗個數(shù)是8個，我們可以做4個驗證性實驗和4個綜合設(shè)計性實驗。學(xué)生通過做綜合設(shè)計性實驗，可以學(xué)會自行設(shè)計實驗方案，獨立搭接電路并進行驗證。同時在實驗過程中會遇到一系列的問題，通過解決這些問題，可以提高學(xué)生的工程實踐素養(yǎng)，更進一步地培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新能力。

3、 強化軟件仿真，引入虛擬實驗內(nèi)容

實驗課不應(yīng)局限在單純的數(shù)據(jù)測量和記錄上，更應(yīng)該側(cè)重于學(xué)生能夠?qū)﹄娐返男阅苓M行比較，能夠現(xiàn)場仿真，分析電路的故障從而進行電路結(jié)構(gòu)的改進。尤其是有部分實驗由于靈活性大，只能在軟件上完成。我們在綜合設(shè)計性實驗中，要求學(xué)生在拿到題目的前一周自己查閱相關(guān)資料，擬定設(shè)計方案和步驟，自行選取器材，設(shè)計實驗電路。為了保證成品的正確率，我們要求學(xué)生在設(shè)計好電路之后先進行軟件仿真。待軟件中電路的所有功能都能實現(xiàn)后，再進行實物的裝配和調(diào)試。

4、 改革電子技術(shù)課程設(shè)計內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

傳統(tǒng)的電子技術(shù)課程設(shè)計一般都是老師給出一系列題目，要求所有學(xué)生在一到兩周內(nèi)完成自己所選題目的電路設(shè)計、裝配和調(diào)試。教學(xué)改革中我們提倡學(xué)生自擬課程設(shè)計的題目，給學(xué)生充分的自主性和創(chuàng)新性，讓學(xué)生獨立選擇自己感興趣的題目。在具體實施過程中，不用等到教學(xué)實踐周再布置任務(wù)，我們可以在學(xué)期中期就布置任務(wù)，由學(xué)生自由組隊完成課程設(shè)計的題目。

三、達到的成效及發(fā)現(xiàn)的問題

通過近兩年的教學(xué)改革實踐，《數(shù)字電子技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)收到了較好的教學(xué)成效。比如學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性提高了，同時也提前感知了電子信息工程專業(yè)今后的教學(xué)內(nèi)容。通過問卷調(diào)查，對本課程的滿意度也有明顯的提升。但是教學(xué)改革過程中也遇到了很多問題，比如部分學(xué)生在組隊完成綜合設(shè)計性實驗的時候有懶惰情緒，經(jīng)常照抄同組人的實驗結(jié)果。上理論課之前有部分學(xué)生沒有預(yù)習(xí)，導(dǎo)致教學(xué)效果還需進一步地提高。我們還將進一步地進行教學(xué)改革，力求讓這門課程的教改上升到一個新的層次。

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黃川（1981-- ），女，四川樂山人，2003年和2006年分別獲華中科技大學(xué)本科和碩士學(xué)位。現(xiàn)為樂山師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院講師。研究方向：納米尺度有源器件的仿真、建模與設(shè)計