數(shù)字電路實驗教學(xué)改革方案探討

楊輝媛　李方

摘 要：文章主要探討了學(xué)院在數(shù)字電路實驗課程教學(xué)中存在的一些問題，然后從實驗內(nèi)容、教學(xué)方法及手段等方面提出了改進(jìn)意見，以此提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的綜合能力水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

數(shù)字電路實驗是數(shù)字電子技術(shù)課程的重要實踐環(huán)節(jié)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生工程能力的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門實踐性很強(qiáng)的課程。學(xué)生通過驗證、自行設(shè)計電路，安裝，調(diào)試電路，排除電路故障，初步掌握數(shù)字電子技術(shù)的原理，并能根據(jù)需要合理選用所需集成電路，設(shè)計并制作出實際電路，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，提高動手操作能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。但目前學(xué)院的數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)從教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置到教學(xué)方法的運(yùn)用都存在一些影響學(xué)生基本操作技能形成的不利因素，必要進(jìn)行改革。

1 實驗內(nèi)容的改革

數(shù)字電路實驗是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程，但是目前學(xué)院所使用的教材多為驗證性實驗，而且偏重理論和實踐性的內(nèi)容較少，實驗內(nèi)容相對簡單。內(nèi)容老化，手段單一，造成大部分學(xué)生動手能力得不到加強(qiáng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析設(shè)計的能力，不能適應(yīng)當(dāng)今社會對應(yīng)用性、創(chuàng)新型人才的要求。

根據(jù)學(xué)生知識、能力培養(yǎng)的總體要求，合理編排實驗內(nèi)容。在實驗內(nèi)容的選定上，既有一定量的驗證型實驗，也有適量的設(shè)計型、綜合型實驗。兩者缺一不可，各自起作用，比如：集成邏輯門電路的功能測試。屬于驗證型實驗，該實驗主要是幫助學(xué)生認(rèn)識基本的邏輯芯片，驗證基本邏輯芯片的功能，與此同時，在單純依靠實驗臺時，可以適當(dāng)結(jié)合計算機(jī)仿真軟件，增加適量仿真型實驗內(nèi)容。在實驗的操作過程中，把每個實驗都分成兩部分，第一部分是基礎(chǔ)實驗，通過實驗是學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對相關(guān)課程基本理論的理解，鞏固基本概念、提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力；第二部分是延伸實驗，目的是進(jìn)一步提高學(xué)生對教學(xué)系統(tǒng)的理解、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力、綜合設(shè)計及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的獨(dú)立工作能力，取得工程設(shè)計與組裝調(diào)試的實踐經(jīng)驗。

2 實驗教學(xué)方法的改革

實驗過程機(jī)械化。實驗過程一般是在實驗箱上，學(xué)生按照老師的要求進(jìn)行實驗。每個實驗分兩節(jié)課。從實驗內(nèi)容、所用儀器，到實驗步驟的安排，學(xué)生都沒有選擇的機(jī)會，處于一種相對被動的地位。因此，實驗給學(xué)生的印象較膚淺。

實驗設(shè)備比較陳舊、易損。 學(xué)院對實驗室的資金投入不足，儀器質(zhì)量不佳、易損。在實驗過程中，元器件老化、損壞不可避免，但需要及時更新。檢查芯片的好壞和線路相當(dāng)復(fù)雜，每周的實驗課時又多，嚴(yán)重影響教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)。鑒于上述等等原因，筆者提出一些改進(jìn)措施如下：

2.1 增加實驗學(xué)時

基礎(chǔ)實驗、綜合設(shè)計性實驗、仿真實驗學(xué)時分別按 3∶4∶3分配 ，以全面提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、知識綜合能力、創(chuàng)新設(shè)計能力。實行實驗單獨(dú)設(shè)課與實驗成績單獨(dú)計算 ，極大地提高了實驗環(huán)節(jié)在整個教學(xué)中的地位，改變過去實驗教學(xué)只是從屬于理論教學(xué)，實驗學(xué)時不足，綜合性實驗偏少，創(chuàng)新性實驗缺乏，實驗質(zhì)量的好壞對成績影響不大的弊端。

2.2 改革考核方式

為了做到對學(xué)生的全面評價，實驗成績應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、定量化。實驗課程的最后一次實驗課程內(nèi)容為實驗考試，實驗考試內(nèi)容以考查學(xué)生完成綜合性和設(shè)計性實驗的實際能力為主旨，按A、B、C、D、E 評定成績，該成績占總成績40 %。其中，實驗報告占總成績20%，平時的實驗表現(xiàn)，特別是綜合設(shè)計性實驗的實驗操作及完成情況占總成績40% ，作為判斷學(xué)生能力和全面發(fā)展的一個重要依據(jù)，這樣提高廣大學(xué)生的實驗熱情，變被動為主動。

3 改革實驗教學(xué)手段

3.1 實施開放實驗室

由于以往實驗室橫向定時開放，學(xué)生不能長時間的在實驗室進(jìn)行實驗設(shè)計。橫向定時開放指的是實驗室只是根據(jù)課程表的安排，在規(guī)定的上課時間內(nèi)開放。但是綜合設(shè)計性實驗不同于一般的驗證性實驗，需要的時間相對較長。為了能讓學(xué)生學(xué)到更多的實驗技術(shù)和科學(xué)的實驗方法，從而也很難提高其實驗技能和動手能力，必須開放實驗室。開放實驗室，首先，要求學(xué)生熟悉并已經(jīng)掌握了簡單的實驗設(shè)備的使用。其次，要求學(xué)生在前一個星期就必須選擇實驗內(nèi)容或者補(bǔ)做上課的實驗內(nèi)容。第三，要求學(xué)生必須嚴(yán)格遵守開放實驗室管理條例進(jìn)行實驗操作。

3.2 仿真軟件的使用

Multisim仿真軟件具有豐富的元件庫、虛擬儀器與儀表功能以及強(qiáng)大的仿真功能。教師可以借助該軟件對數(shù)字電子技術(shù)中的部分設(shè)計型、綜合型實驗進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生使用Multisim設(shè)計數(shù)字電路，是學(xué)生能夠通過反復(fù)修改設(shè)計，最終完成實驗教學(xué)任務(wù)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師通過使用Multisim仿真軟件，能夠在理論教學(xué)過程中對數(shù)字電路進(jìn)行現(xiàn)場演示并分析，用Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)，教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種集成邏輯芯片的特性。演示小規(guī)模集成電路的工作情況。

4 結(jié)語

在數(shù)字電路實驗工作中，我們不僅注重實踐動手能力的培養(yǎng)，更注重邏輯思維能力、綜合運(yùn)用知識能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，更要學(xué)生掌握工程設(shè)計的主要程序和方法，樹立正確的設(shè)計思想。此外，如何將硬件和軟件有機(jī)結(jié)合起來，如何利用現(xiàn)有的實驗條件，對于實驗室系統(tǒng)的運(yùn)行和管理進(jìn)一步完善，這些都還需要繼續(xù)探討。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1998.

[2] 余魅.論實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2004，9（3）：45-46.

[3] 朱孝欽，楊明，胡明輔.實驗教學(xué)與改革初探[J].實驗室研究與探索，2004，23（5）：84-85.

[4] 周亞俊.全面改革實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索，2004，23（7）：78-80.

作者簡介：楊輝媛（1975—），女，副教授。