融合《EDA》的《數字電子技術》翻轉課堂教學

中國石油大學（北京）地球物理與信息工程學院 朱明達

融合《EDA》的《數字電子技術》翻轉課堂教學

中國石油大學（北京）地球物理與信息工程學院 朱明達

數字電子技術課程是電氣類、信息類等專業的專業基礎課程。針對傳統數字電子技術課程教學中存在忽視學生能力培養、實驗結果安排不合理、現代教學手段不足等問題，通過在教學過程中融合EDA課程內容，為學生提供了實踐創新平臺，采用翻轉課堂的教學形式，優化了教學內容的在教學過程中的分布方式，達到了提高學生學習積極性、提升實驗效率、豐富實驗內容、提高學生創新與工程能力的目的，從而提升了教學質量，能夠進一步促進我國高等教育的教學改革。

數字電子技術；EDA；翻轉課堂；教學

《數字電子技術》是電氣類、信息類等專業學生進入高校后首先要學習的一門專業基礎課，它與后續的專業課程密切相關，是培養學生優良專業素質的關鍵課程。隨著信息、電子、通訊等技術的發展，使得《數字電子技術》課程內容越來越復雜，分析方法也更加多樣化，很有必要對課程教學進行深入的改革。

1. 課程改革原因分析

1.1傳統教學模式存在問題分析

傳統的教學模式一般采用“填鴨式”教學方法，往往過多的注重了課程的講授，卻忽視了對學生的引導，沒有體現出對學生創造性與主體性的培養，違背了以學生為本的教學準則。傳統教學模式下，學生被動的接收知識，對教學過程的融入度不高，沒有培養出獨立思考問題的能力，形成了一種機械式的教學模式。

傳統教學模式由于課時安排和實驗條件的限制，在實驗教學環境中往往采用的是基礎性實驗，導致學生缺少動手與創新的培養環節，無法學習到前沿的知識與技能。最終導致學生難以適應現代技術的發展需求。而且僅僅采用基礎性實驗教學，往往導致教學內容空洞，難以引起學生學習的興趣，無法充分調動學生的積極性。

在傳統的教學過程中，教師往往運用粉筆、幻燈片、模型等工具，采用課堂面授口述的教學方式。雖然計算機輔助教學已經引入了教學過程中，但是其功能并沒有充分發揮，往往只是將教學內容進行報告展示。因此，傳統教學模式并沒有充分發揮現代化教學手段的優勢，還有很大的挖掘空間。

1.2融合《EDA》教學的優勢分析

EDA（Electronic Design Automation）是電子設計自動化的簡稱。EDA技術是基于大規模可編程邏輯器件、硬件描述語言、計算機、編程軟件等環節的應用技術。它的發展與應用不斷推動著數字電子技術的發展。在《數字電子技術》課程中融入《EDA》的教學對課程改革具有積極的作用。

EDA教學的引入，可以使數字電子技術實驗電路設計與開發周期有效縮短，電路更改與調試也更加方便。這些優點有助于學生更好的掌握數字電路的設計要領，使學生能夠進行綜合性更強的電路設計。從而有效提高學生學習的積極性，促進學生實踐動手能力的提高。

EDA的實物形式是一個具有仿真功能的實驗綜合平臺，具有良好的開放性。學生通過這樣的平臺可以根據自己的興趣結合教師設定的項目完成自己的設計。對于水平高一些的學生，可以更進一步參與到科研項目中，完成某個子課題或功能模塊。通過這樣的形式，能夠有效的調動學生學習的積極性，促使他們自己去積極的學習相關知識。

2. 基于翻轉課堂的教學實施方法

翻轉課堂一般是指教師為學生提供教學視頻等學習資料，學生在課外通過觀看視頻學習資料完成對知識的先期學習，課內教師與學生通過探討、提問、交流等形式一同完成對知識的深入學習。翻轉課堂的教學模式很好的增加了教師與學生的互動，同時使得學生學習不再受時間與空間的限制，能夠更加自主的組織自己的學習。

2.1根據教學目標分解教學內容

在教師備課的過程中，首先要根據教學目標，對數字電子技術課程中的重點難點進行分解，將課程內容分解為各個知識點。根據各個知識點的內容確定授課形式，制定好教學的思路、方法，對于合適的知識點融入相關EDA的內容，設計好學生的課外學習內容，制定好各個EDA設計實驗項目，同時錄制相應知識點的學習視頻。

在融入EDA內容的課程中，可以利用翻轉課堂教學的模式，把課外學習內容分解為電路設計、程序設計、仿真分析三個部分。

2.2微視頻制作

在實施翻轉課堂的教學前，必須準備好學生課前學習的資料，其中最重要的就是教學視頻。微視頻課程的時間控制在十分鐘左右，避免時間過長導致學生長時間觀看產生厭煩感。將數字電子技術課程按照知識點，根據教學目的以深入淺出的方式，分別制作成各個微視頻進行講授。

2.3課堂互動深化知識

翻轉課堂模式下融合EDA的數字電子技術教學，在課堂上的內容主要包括課程知識點的傳授與EDA配合下的案例分析。主要形式是教師與學生之間的交流與討論。通過教師對學生疑問的解答，深化學生對課程知識點的理解與掌握。教師通過課前安排、課堂引導等形式，充分調動學生在課堂上發言積極性，將課堂真正的交還給學生。課堂上，教師根據不同的情況，決定是通過交流方式還是實踐方式完成知識點的傳授，教師可以對學生的作業完成情況進行評析，也可以安排學生在課堂上對作業進行講解。如果采用討論的課堂方式，可以以學生提出疑問，教師課堂講解為主，以組織學生之間積極展開討論為輔助方式。如果采用實踐的課堂方式式，教師需要組織學生基于EDA平臺進行實際操作并講解，教師對此過程學生暴露出來的問題進行評定與解決。

2.4引導學生課外學習

僅僅通過課堂教學是很難幫助學生掌握所有知識點的，因此引導學生課外學習是非常重要的。除了在課前組織學生學習知識點視頻與相關材料外，引導學生在各個知識模塊學習完成之后，繼續復習與鞏固是非常重要的。教師可以有針對性的在課后布置一些實踐性強的項目型作業給學生，從而加強學生對于知識的記憶和應用。在數字電子技術課程課堂學時完成之后，教師可以給學生安排綜合性強的小型實踐項目，起到檢驗學生在微課與課堂上所學知識的掌握情況。這些工作不僅能夠引導學生對數字電子技術知識進行探索和反思，而且有利于培養學生創新實踐的能力，促使學生在實際操作的過程中逐步完成所學知識的不斷深化。

3. 結束語

數字電子技術課程是電氣類、信息類等專業的專業基礎課程。本文深入分析了傳統數字電子技術課程教學中存在忽視學生能力培養、實驗結果安排不合理、現代教學手段不足等問題。通過在教學過程中融合EDA課程內容，為學生提供了實踐創新平臺；采用翻轉課堂的教學形式，優化了教學內容在教學過程中的分布方式。最終達到了提高學生學習積極性、提升實驗效率、豐富實驗內容、提高學生創新與工程能力的目的。

通過克服傳統教學方式的存在的問題，提高學生對電子技術課程學習中的問題進行綜合分析的能力，給學生后面其他專業課的學習打下了堅實的基礎。總體上看，有效提升了教學質量，對進一步促進我國高等教育的教學改革具有實際意義。

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朱明達（1983-），男，山東東營人，博士，講師，主要從事數字電路分析與設計的研究與教學。

引進人才科研啟動基金（2462014YJRC012）。