《數字電路》課程實踐創新方式探討

吳妮妮

摘要：本文針對目前《數字電路》課程實踐環節驗證性實驗偏多，教學形式單一，學生容易厭學的現狀，嘗試在該課程實踐教學中應用校企合作智能實訓室的方法進行教學改革，來幫助學生突破實踐環節的重難點，提高學生的電路設計能力和綜合職業技能。

關鍵詞：數字電路；實踐創新；智能實訓室

《數字電路》課程是電子信息工程、通信工程、電氣自動化等行業領域的重要專業基礎課，幾乎所有高職高專的電子信息大類都開設有這門課程，在專業課程體系構建和人才培養方案中具有不可或缺的地位。通過本課程的學習，主要是使學生獲得數字電路與邏輯設計的基本理論、分析和設計方法，熟悉中大規模集成電路的應用。本課程的學習目標是培養學生的數字電路設計、分析及應用的能力，為后續專業課程的學習打好基礎。同時通過大量的課程實踐培養學生創新精神、協作互助能力、應變能力，提高學生職業素養，在職業崗位上具有較高的專業實踐能力和較強的適應力。本文將具體以數字電路課程的實踐環節如何進行實踐教學模式創新，深化實踐教學改革提高教學質量的問題進行分析探索。

一、《數字電路》課程實踐教學存在的問題

《數字電路》課程包括基礎邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路等教學內容，基本要求學生掌握常用電子元器件和集成芯片的識別、測試及使用方法，能夠看懂元器件特別是集成芯片的參數，并根據實際電路和集成電路手冊選擇元器件；進階要求是根據所學理論能夠分析一般數字電路的工作原理，由電路圖了解其功能，能夠對數字單元電路的工作參數進行分析、計算，并能對主要元器件的作用進行分析；高階要求是學生能利用所學的理論知識和掌握的實際技能設計一些中小型數字電子產品。這都需要教師開展內容詳實、形式多樣的實踐教學設計才能滿足。

但是由于數字電路課程的基礎性，傳統實踐課堂大多采用教師理論講解完后加試驗箱驗證。教師直接講授課程理論和重難點，并告知學生重要的公式、結論和定理。學生被動的充當受眾，接受教師的灌輸和引導。無論是驗證性的實驗環節，還是采用面包板動手進行的數電課程設計環節，由于學生的智力、個體差異的不同教師很難讓所有學生都掌握和提升實踐技能，而且不能激發學生的學習興趣和探究精神，學習效果不好。同時一對多的實踐過程指導，教師長時間做重復性的勞動工作不僅效率低下而且容易滋生倦怠情緒，同時師生之間缺乏教學互動，學生的實訓參與度和完成度不高。

針對以上暴露的問題，伴隨著電子通信技術的迅速發展，筆者嘗試用智能實訓室這種方案來解決上述問題。

二、智能實訓室在《數字電路》課程的應用

為幫助學生掌握數字電路課程內容提升專業技能，同時激發學生的主動探究的學習精神，真正實現自主化、不間斷的全方位學習，筆者所在教研室大膽采用了智能實驗室這種實踐教學創新模式。所謂的智能實驗室，通俗的講就是用一套智能實驗室管理系統將實驗室的各種儀器設備進行互聯，通過教師終端主機進行統一管理和控制。教師可以參與企業聯合定制個性化的實驗室需求，針對課程特點創建各種實訓室管理單元和模塊。

首先教師針對課程實訓項目所需要的實訓儀器、設備、常用集成電路板等需求進行分析和整理，報給知名的儀器制造商企業進行量身定制，智能實驗室可以把整個教室里所有的儀器設備連接在網絡上，通過有線或無線網對所有儀器設備進行遠程監控和管理。所有網絡相關設備都符合通用網絡標準，使用標準的有線或無線路由器，以及標準的無線網卡進行網絡連接。可以使用現有網絡進行連接，也可以獨立建立專用的局域網絡。老師在服務器主機上就可以隨時了解所有儀器設備的狀態，包括整個教室的實驗臺連接情況，每個實驗臺上的儀器是否開機，儀器與網絡系統的連接是否正常等，這樣能幫助老師減輕授課壓力，提高效率，降低重復勞動。

在實訓課堂上，老師不用走到學生身邊，就可以在遠程隨時查看儀器的工作情況和學生的試驗進度，例如示波器顯示波形，電源輸出狀態等，方便對學生的實訓過程進行監控和掌握。若發現個別同學操作失誤導致儀器數據不正常，老師可以遠程控制儀器，修改儀器設置，防止同學誤操作損壞儀器進行一對一的個性化指導。同時教師可以隨時記錄學生操作界面的波形并投射到教室大屏幕給其他學生做對比參考。智能實驗室支持學生隨時保存實驗數據，并在線提交設計報告。同時教師可以將儀器操作手冊、芯片引腳信息等資料生成在線二維碼，學生可以隨時通過掃描二維碼用手機下載實驗資料，方便課后查看和學習。智能實訓室還為課程選配了虛擬儀器、仿真設計工具等降低學習難度，進行自適應、開放式的學習。

課后學生還可以登錄智能實訓室合作方企業的遠程培訓平臺，接受企業的遠程在線學習。這樣可以進一步縮短學校和企業的距離，讓學生更早的適應就業環境和工作環境。學生可以隨時掌握了解企業最新的儀器設備的信息，最全的芯片資料手冊，接觸最真實的企業項目，讓他們了解課程學習內容的實際應用來激發他們的學習興趣。同時在電路設計的過程中遇到的任何專業性問題可以選擇在線提問，由企業的培訓工程師在線答疑，幫助他們更好的突破重難點，掌握技能。

今后智能實驗室的功能還可以更加強大，比如可以將實驗室的工位信息上傳，學生可以課后用手機或者電腦在線選位，教師遠程授權門禁信息，方便教師隨時隨地對實驗室進行管理。同時可以建立一個資源共享庫上傳云端，學生可以隨時查看自己的實驗數據、實驗報告和實驗成績。甚至學校可以將不同的實驗室實現云端互聯，避免資源浪費提高實驗室的利用率，這些都是今后要做的改進和嘗試。

三、結束語

數字電路課程實踐教學采用智能實訓室課程改革后，從教學反饋和教學效果來看，豐富、先進、便捷的實驗模式最大程度的激發了學生的探究精神，培養了學生的創造性和創新性實踐技能。同時智能實驗室的快速響應、高可靠性、高效率的管理方式也減輕了實訓教師的工作量，提高教學效率，是一種符合當前主流的信息化教學趨勢的創新。