數字電子技術基礎“虛實結合”的自主性實驗模式研究

周貴舟

摘要：該文在數字電子技術基礎課程實驗改革中，引入“虛實結合”的自主性實驗模式，以解決地方本科院校在有限實驗經費投入的情況下，提高學生實際動手能力和創新精神的問題。

關鍵詞：課程改革；虛實結合；自主性實驗

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）05-0264-02

隨著我國經濟社會發展需要，應用型、創新型人才的需求與日俱增。自從三部委發布《引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》以來，地方本科院校紛紛向應用型大學轉型，在人才培養過程中更加注重實踐動手能力和創新精神的培養，而實驗教學的質量直接決定了學生動手能力與創新精神的高低。教育部在成都召開新時代全國高等學校本科教育工作會議，強調堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，要求持續提高本科教育質量。在此背景下，實踐教學得到了地方本科院校的高度重視，各個高校均積極探索深化實驗教學改革。以便實現應用型、創新性人才培育目標。

數字電子基礎技術課程是計算機類、電氣類、自動化類等專業開設的一門專業基礎課程，也是一門實踐性和創新性很強的課程。是各專業后續專業課學習的基礎，其教學質量的好壞直接影響后續專業課的學習。

1 數字電子技術基礎課程實驗教學現狀

目前，大多數高校數字電子技術基礎課程實驗采用實驗箱教學模式。通過課前預習實驗原理，課中進行實驗操作，課后撰寫實驗報告的原始模式進行課程實驗。這種模式有幾點問題難以解決：

1）學生對實驗箱的組成結構原理理解不深，雖然能夠弄懂單個實驗的原理，并在實驗箱中進行正確操作，完成實驗，但搞不懂完整電路，妨礙應用型能力培養。

2）多數高校特別是地方高校，實驗箱陳舊，元器件的更新不及時，妨礙了學生的自主創新型實驗的實行。

數字電子技術基礎課程實驗用器材、耗材種類繁多。而地方高校財力有限，導致學生自主設計實驗時，實驗室中經常缺乏相應的電子元器件現象。于是，部分地方高校在該課程實驗中引入虛擬仿真實驗方式，來完全替代傳統的實物方式。這種方式又造成學生對基本的電子元器件等實物缺乏感性認知，使學生對數字電路實際工作狀況理解不深。鑒于此，本文提出一種“虛實結合”的自主性實驗模式。

2 對數字電子技術基礎課程實驗進行分類

數字電子技術基礎實驗課程主要包括各種數字芯片的功能驗證、數字芯片的簡單應用和數字電路的設計等實驗教學內容。為了增強學生對硬件的感性認知，強化學生對實際硬件電路故障的檢測與處理，并引導學生將實際器件與仿真器件聯系起來，進行自主性、創新性實驗，我們把數字電子技術基礎課程實驗重新進行整理分類，如圖1所示。

3 基于“虛實結合”的實驗教學模式

數字電路芯片發展迅猛，芯片種類層出不窮。而地方本科高校數字電子技術基礎實驗室設備更新不及時，特別是芯片種類不是很齊全，嚴重制約了學生自主性、創新性實驗的開展。引入仿真技術后，又容易忽略實物實驗對學生理解電路的構成及其故障的診斷與排除的重要性。鑒于此，我們在課程實驗中采用“虛實結合”的實驗教學模式。該模式在課程實驗中穿插采用實物與仿真模式，以提高學生動手能力與創新精神。

數字電子技術基礎實驗中基本的驗證類實驗，主要為驗證數字芯片的功能并測試其使用環境，采用實物實驗的方式進行。既能讓學生形成對數字電路實際工作狀況的感性認知，又便于讓學生掌握數字電路中故障診斷的方法與技巧。

數字芯片簡單應用類實驗，則采用先仿真再實物的方式完成實驗。在上該類實驗課前，先讓學生在仿真系統中進行實驗仿真。因仿真實驗平臺采用B/S結構，學生可以隨時隨地通過網絡完成實驗，教師可以通過平臺查看學生實驗完成情況，了解學生對原理的掌握程度。仿真實驗完成之后，再讓學生用實物進行相同的實驗。通過仿真和實物兩種方式完成同一個實驗，使學生深刻理解實際電路與仿真的聯系與區別，明白在將仿真電路轉換為實際電路時，應注意的問題，以培養學生的實際工程思想。

為提高學生的實踐動手能力和創新精神，課程實驗中要求學生至少完成一項自主性、創新性實驗。例如：數字時鐘的設計、聲光控開關的設計等日常生活中涉及的數字電子技術應用類產品的實現。對于這類實驗，學生要通過仿真方式來實現。

4 總結

通過“虛實結合”的實驗教學模式改革，既滿足了學生自主性、創新性實驗設計需求，提高了學生實際動手能力和創新精神，提升了課程教學質量，又節省了購置實驗設備儀器費用。采用互聯網仿真實驗模式改變了傳統的實驗需要固定實驗場所、固定實驗時間的實驗模式。學生除了到實驗室進行實物實驗，還可以利用課余時間通過網絡隨時隨地進行仿真實驗。引入日常生活中的實際應用產品讓學生自主地去實現，既提高了同學們的學習興趣，又加強了學生的工程實踐能力。從而實現實踐教學向以學生為主體的教學模式轉變。

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