數字電子技術實驗教學改革探討

胡博文

摘 要：數字電子技術邏輯性和實踐性都較強，本位在總結傳統實驗教學的基礎上融入現代化教學理念，結合高等教育需求，針對數字電子技術實驗具體問題，提出一系列改革舉措，從而提高教師對數字電子技術實驗的授課質量和學生對該課程學習的積極性、主動性。

關鍵詞：數字電子了技術實驗 實驗教學 教學改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0156-02

1 實驗內容和實驗體系的改革

1.1 改革實驗教學內容

（1）整合實驗內容，理論和實驗獨立授課。傳統的數字電子技術實驗是嵌入到理論課中的。實驗課和理論課分開授課后，把兩門課在同一學期開設，實驗學時32學時，包括驗證、設計和綜合三種類型實驗。驗證性實驗主要驗證基本邏輯運算和邏輯器件的特性；綜合性實驗是通過所學的知識的前后結合綜合設計一個具體邏輯電路；設計性實驗主要讓學生設計簡單的邏輯電路，并通過搭建電路模型，仿真驗證其正確性，然后焊接完成電路的制作。在整個實驗過程中，注重邏輯器件參數與特性的測試及實驗儀器的使用，讓學生真正的懂得實踐的目的，掌握實驗儀器各部分的功能及使用方法。

（2）注重元器件的使用，合理進行驗證性實驗。為了夯實理論基礎，在掌握儀器使用的基礎上進行驗證性實驗，從而培養實驗技能的必要性。如驗證譯碼器芯片74LS138、編碼器74LS148、移位寄存器74LS194等的功能。

（3）因材施教，注重實踐能力的培養。在授課過程中，雖然理論和實驗是分開授課的，但是必須明確理論教學和實驗教學的密切配合關系，在理論授課的前提下進行實驗操作，這樣才能使學生在掌握理論的前提下大幅度提高動手能力。在實踐教學的基礎上總結經驗，編寫配套的《數字電子技術實驗教程》，因材施教，培養學生的綜合實踐能力。

（4）加強綜合性實驗的操作。綜合性實驗主要是讓學生運用所學理論知識，從工程觀念角度分析問題，從而解決問題。這些實驗一般讓學生把所學的不同邏輯模塊，通過模塊之間的邏輯關聯特性，從總體上構思，設計出新的邏輯單元，實現新的邏輯功能，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。如“流水彩燈”、“搶答器”和“秒表電路”等。通過開設此類綜合性實驗，將組合電路、時序電路、A/D轉換器 、D/A轉換器、555定時器、可編程邏輯期間等有效的綜合，大幅度提高了學生的學習興趣和動手能力，為后續設計創新性實驗打下基礎。

（5）增設創新型設計性實驗。由老師布置聯系生產實際的題目及要求，學生自己設計方案、繪制電路、仿真運行，經指導教師同意后進行元器件焊接，直至做出設計成品。整個過程學生獲得了成就感，提高了學習熱情，體驗了工程操作的模擬，培養了學生實踐動手能力。如交通信號燈控制邏輯電路設計、汽車尾燈控制電路、籃球競賽30S計數器實驗等。

2 實驗教學體系的改革

（1）增加學時量。以往實驗課附屬于理論課，學時較少，獨立授課后增加了學時量，制定了新的實驗課教學大綱。驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗學時按5∶6∶5分配，全面提高學生理論與實踐結合的能力、知識綜合運用的能力和創新思維的能力。

（2）改革實驗方式。以往數字電子實驗都是老師在實驗室領著學生做實驗，而現在除了這種方式之外，進行了開放式前導實驗、開放式后續實驗和網絡授課等多種方式進行實驗操作。由于學生的實驗水平參差不齊，通過開放式前導實驗的進行，操作能力不足者可以提前進行，水平高者節省了時間，達到了填平補缺的目的。開放式后續實驗指學生在進行本次實驗后，進行下一個實驗的預習和模擬訓練。通過網絡學生可以隨時隨地的和老師進行溝通學習，不再局限于課堂。

（3）優化實驗手段。在傳統的實驗箱硬件操作的實驗手段的基礎上，增加了面包板，讓學生設計好電路，并在面包板上安裝元器件并連接好，結合示波器等儀器測試邏輯電路是否成功；除了硬件電路之外，還增設了EDA軟件仿真部分，仿真確定可行性后再進行元器件的焊接與調試；此外建立虛擬實驗室并開放實驗室，虛實結合進行實驗操作，提高實驗操作能力。

（4）實踐環節的改革。將整個實踐環節層次化，基礎應用型、綜合型和設計型三種類型實驗層層遞進，實現三階段階梯式教學模式。此外，學生運用所學的數字邏輯電路的知識進行為期兩周的課程設計。從題目選擇、方案制定、電路仿真、電路制作到調試等一系列流程，最后做出一個作品，并撰寫相應的報告才算完成。通過完整、科學、自主的實踐過程，培養了學生的動手操作能力、綜合實踐能力、創新設計能力，為后續課程的學習打下良好的基礎。對設計感興趣的同學每年都進行電子系統綜合設計的輔導。比如暑期進行的“全國大學生電子設計大賽”和“機器人大賽”的輔導，將電子技術和單片機有機結合，讓可編程器件與EDA技術應用于電子設計當中，讓學生學會電子系統的設計與開發。同時通過大學生科技創新，讓學生自己選定研究方向，進行電子系統與產品的設計。

（5）考核方式改革。考核總成績分為平時成績和考試成績，平時成績占總成績的70%，考試成績占總成績的30%。其中平時成績中操作占70%，平時表現占10%，報告占20%，操作包括硬件操作和軟件仿真兩部分。考核成績是在所有實驗完成后，學生隨機抽簽決定考核內容，作為判斷學生該實驗課程學習的一個重要依據，很大程度上提高了學生的實驗熱情， 變被動為主動，充分調動學生的積極性。

3 實驗方法的改革

為改善學生動手能力和創新設計能力的差異這種差異在整個教學中注重教學方法的改革，實現多元化教學，具體如下。

（1）分層次開放實驗。依據教學目標、對象和條件不同，分層次開放實驗。一是計劃內開放，開放教學大綱內實驗。學生根據自己的時間和指導老師約定，合理安排實驗，把必做部分的實驗做完，選做的實驗按學分要求做完；二是計劃外全面開放。對于大綱之外只要學生感興趣的實驗，學生可以隨時到實驗室進行實驗操作，需要時可請指導老師指導；三是計劃外重點開放。對于有特殊專長、特殊需求的學生，提供專業老師指導，有針對性的開放實驗。通過層次化的開放實驗，很大程度上激發了學生的學習興趣，有利于培養學生的創新思維和知識綜合運用的能力。

（2）開放實驗室。對每個實驗室配一名管理教師和多名學生管理員。上班時間管理教師進行實驗室管理，課余時間學生管理員負責實驗室的管理，實現全天開放實驗室，是資源最大化利用。

（3）綜合實驗群的建設。建立綜合實驗群指綜合多個實驗室去做一個實驗。比如數字電子技術實驗室、DSP實驗室、基礎實驗室等多個實驗室融合，實現一個新的實驗群，對于電子設計大賽這類較復雜的課題制作，學生可以在多個實驗室實現實驗的設計與制作。

（4）豐富教學資源。為了更好的授課，為準備了豐富的教學資源，學生可以通過各種方式進行實驗。提交實驗結果的方式也有多種形式，如現場檢查，視頻、APP互動等。

（5）加強教師指導。對于大綱內實驗主要是教師檢查，對于重點開放實驗，教師必須全程參與指導，保證實驗的順利進行。

（6）強化課程設計環節。教師給出題目，學生自主選擇。每位教師所指導學生不得多于15人，一個班級學生選同一題目者不得多于3人。學生根據所選題目制定方案、設計電路并仿真驗證其確定，然后購買元器件，進行焊接、調試，最后上交作品和報告。

4 結語

以培養應用型本科大學生為目標，從實驗內容、實驗教學體系和實驗方法上探討數字電子技術實驗教學的改革。通過實驗改革，提高了學生的學習主觀能動性，教學效果也顯著提高，實驗設備的利用率也得以提高。

參考文獻

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