數(shù)字電路實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新

李慧君

摘 要：當(dāng)前數(shù)字電路實驗教學(xué)中還存在較多問題，這對于學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和提升造成了較大影響，高校教師應(yīng)當(dāng)進一步強化數(shù)字電路實驗教學(xué)的創(chuàng)新和改革，提升數(shù)字電路實驗教學(xué)的質(zhì)量，進而推動我國高校教學(xué)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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

電子信息類專業(yè)教學(xué)中一項重要內(nèi)容就是數(shù)字電路實驗教學(xué)，它對于學(xué)生理論應(yīng)用能力和實際操作能力的提升具有重要意義和價值。本文將對數(shù)字電路實驗存在的問題進行分析，并在此基礎(chǔ)上探索相應(yīng)的改進措施，通過為數(shù)字電路實驗教學(xué)改革提供理論依據(jù)，推動我國數(shù)字電路實驗教學(xué)的發(fā)展和整體教學(xué)水平的提升。

1 數(shù)字電路實驗存在的問題

1.1 實驗內(nèi)容單一，實驗課程間缺乏有效聯(lián)系

傳統(tǒng)數(shù)字電路實驗被定位為理論課補充，旨在通過輔助教學(xué)夯實學(xué)生知識理論。這種情況下開展的實驗課程不僅存在實驗內(nèi)容單一的問題，而且不同課程實驗內(nèi)容之間也無法實現(xiàn)有效的綜合和銜接，進而造成學(xué)生進行大型實驗（例如本科畢業(yè)設(shè)計）時，很難具備符合綜合性實驗要求的整體調(diào)測和設(shè)計能力。

1.2 實驗內(nèi)容簡單，學(xué)生缺乏興趣

現(xiàn)階段很多高校開展的數(shù)字電路實驗課程存在內(nèi)容陳舊老化的問題，實驗手段也相對單一。很多試驗課程僅僅是程式化驗證理論教學(xué)內(nèi)容，或者簡單訓(xùn)練學(xué)生的基本試驗技能。這些課程存在較多驗證性實驗，很少有設(shè)計性實驗。這樣學(xué)生只能簡單進行實驗驗證，其創(chuàng)新能力很難激發(fā)出來，無法有效激發(fā)學(xué)生興趣。

1.3 教學(xué)方法、形式僵化

傳統(tǒng)數(shù)字電路教學(xué)采用的方式是教師將可能出現(xiàn)的結(jié)果、實驗操作、實驗準(zhǔn)備提出，學(xué)生進行具體操作。由于這種教學(xué)方式非常機械化，學(xué)生參與實驗只是為了驗證結(jié)果，其創(chuàng)新能力很難得到有效培養(yǎng)。這種情況下學(xué)生只能進行單一的思維，很難具備舉一反三的能力，最終再無法有效進行設(shè)計性試驗。

2 數(shù)字電路實驗教學(xué)的改進措施

2.1 創(chuàng)新、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和手段

數(shù)字電路課程包括設(shè)計性實驗和驗證性實驗兩類實驗內(nèi)容，驗證性實驗進行主要結(jié)合數(shù)字電路理論進行，能夠培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字電路的基礎(chǔ)動手能力，具有鞏固、加強、驗證學(xué)生理論知識的作用。但是，學(xué)生是能夠預(yù)知部分實驗內(nèi)容結(jié)果，所以很難形成對于這類實驗的興趣和熱情，更有一些學(xué)生排斥參與實驗電路搭建，最終根據(jù)理論課內(nèi)容直接撰寫結(jié)果。而在設(shè)計性實驗中學(xué)生的探索精神和科研能力能夠得到有效培養(yǎng)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)事先從驗證性內(nèi)容向設(shè)計性實驗內(nèi)容的變革，應(yīng)當(dāng)將設(shè)計性實驗作為課堂實驗的主要內(nèi)容，同時將大型綜合性實驗的比例提升，這樣學(xué)生所學(xué)的技能和知識就能夠得到更加靈活的應(yīng)用，最終獲得創(chuàng)新能力的提升。另外，教師還應(yīng)當(dāng)完善教學(xué)手段，要求學(xué)生預(yù)習(xí)所有實驗內(nèi)容，進而提升實驗的成功率。實際中很多學(xué)生僅僅是通過抄寫實驗書中的電路圖、內(nèi)容、原理完成預(yù)習(xí)報告，在設(shè)計時沒有進行充分的思考，這樣學(xué)生在具體實驗中常常出現(xiàn)手足無措的現(xiàn)象，無法解決遇到的具體問題，預(yù)期的實驗效果很難達到。所以教師應(yīng)當(dāng)將EDA 技術(shù)引入到數(shù)字電路實驗教學(xué)中，要求學(xué)生用相應(yīng)軟件模擬自己所涉及的電路，進而在模擬過程中進行結(jié)果的驗證。

2.2 改革實驗教學(xué)理念，確立實驗教學(xué)目標(biāo)

我國傳統(tǒng)教學(xué)模式中教學(xué)活動圍繞教師展開，實驗教學(xué)是建立在理論教學(xué)的基礎(chǔ)之上，實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主。教師在給出電路圖和實驗步驟之后，學(xué)生根據(jù)步驟進行實驗結(jié)果的驗證，這種情況下學(xué)生的積極性和興趣很難被激發(fā)出來，進而無法實現(xiàn)所學(xué)知識的綜合運用。所以應(yīng)當(dāng)對傳統(tǒng)以教師為中心的教學(xué)模式進行變革，將學(xué)生作為教學(xué)活動的中心，讓學(xué)生主動進行相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。只有這樣學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性才能夠被充分發(fā)揮出來，最終推動高等教育的有序發(fā)展。在具體教學(xué)改革活動中，教師應(yīng)當(dāng)遵循強化學(xué)生工程實驗?zāi)芰Α⑼卣怪R面、強化實驗與理論相結(jié)合的能力。教育創(chuàng)新核心力量是教師，所以應(yīng)當(dāng)在教學(xué)、教育過程中對學(xué)生創(chuàng)新意識進行培養(yǎng)，將學(xué)生解決、分析、提出問題內(nèi)在動機充分激發(fā)出來，通過各種機會吸引學(xué)生進行各項實驗，最終實現(xiàn)對學(xué)生解決問題、分析問題、發(fā)現(xiàn)問題能力的有效培養(yǎng)。

2.3 建立多層次實驗教學(xué)模式

教師應(yīng)當(dāng)循序漸進的培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Γ詫W(xué)生培養(yǎng)活動需分階段開展。數(shù)字電路實驗教學(xué)可將內(nèi)容分為四個層次：第一，方法性或原理性的驗證性實驗，通過基礎(chǔ)實驗對學(xué)生的科學(xué)實驗方法和精神進行培養(yǎng)，對其嚴(yán)謹(jǐn)嚴(yán)格工作作風(fēng)進行訓(xùn)練；第二，綜合設(shè)計性實驗：學(xué)生以實驗任務(wù)為依據(jù)，進行方案的測試和電路的自行設(shè)計，進而實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升；第三，綜合創(chuàng)新性的系統(tǒng)實驗：通過課程設(shè)計達到分析、測試、制作、仿真、設(shè)計系統(tǒng)電路的工作，然后進行規(guī)范、完整的設(shè)計報告的制作。該項實驗對于學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題能力培養(yǎng)具有重要價值，能夠有效提升學(xué)生設(shè)計素質(zhì)和完善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)；第四，工程訓(xùn)練性實驗：成立電子設(shè)計小組，并將良好環(huán)境和研究場所提供給學(xué)生，最終實現(xiàn)對學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)能力和創(chuàng)新精神的有效培養(yǎng)。建立四層次實驗教學(xué)新體系應(yīng)當(dāng)采取措施包括：首先，降低驗證性實驗比例，重點進行綜合性設(shè)計實驗。將實驗內(nèi)容劃分為兩部分，分別包括觀察認(rèn)知性質(zhì)的和具有一定探索性質(zhì)的。其次，在本科實驗中引入現(xiàn)代計算機仿真技術(shù)，并創(chuàng)新實驗方法。再次，創(chuàng)新教學(xué)手段。應(yīng)當(dāng)進一步完善實驗室的計算機和多功能投影儀的配置，推動教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化發(fā)展。

3 結(jié)語

通過以上內(nèi)容可知數(shù)字電路實驗教學(xué)中還存在較多問題，這在很大程度上抑制了學(xué)生實驗?zāi)芰屠碚搼?yīng)用能力的提升。高校應(yīng)當(dāng)加強對數(shù)字電路實驗教學(xué)的重視，提升實驗教學(xué)的水平，進行有效提升學(xué)生的實驗?zāi)芰退刭|(zhì)。

參考文獻：

[1] 李旭，張為公，李麗書等.基于科研項目的數(shù)字電路創(chuàng)新型實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索（社會科學(xué)版），2015，（10）：168-171+209.

[2] 鮑寧寧，季偉明，張高陽等.關(guān)于優(yōu)化數(shù)字電路實驗教學(xué)體系對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探討[J].實驗室科學(xué)（自然科學(xué)版），2011，（11）：193-195.

[3] 石國河，魏強兵，董建國等.《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》實驗教學(xué)的改革與探索[J].河南教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，（09）：76-78.

[4] 聶幸，李樹行，魏明浩等.淺談數(shù)字電路實驗教學(xué)改革和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].科教文匯（上旬刊），2013，（05）：65-66.