層次化實驗項目教學模式在“數字電子技術實驗”中的應用

雷 燕

(內蒙古科技大學礦業與煤炭學院，內蒙古 包頭 014010)

一、傳統實驗項目設置存在的弊病

長期以來數電實驗項目的設置，基本上是依附于理論課堂教學內容而設置，內容單一，學生基本上是以按照實驗內容的步驟驗證理論知識點和集成芯片的功能來完成實驗，導致了學生接受知識的被動性，造成了思維的局限性和較差的靈活性，制約了創新思維能力。

二、層次化實驗項目的必要性

當今信息時代，人們在生活生產實踐中數字電子技術以及大規模和超大規模的數字集成電路已被廣泛應用。而傳統的數字電子技術實驗項目采用統一化的模式，以驗證中規模通用性器件(MSI)的邏輯功能實驗項目為主，設計性實驗項目難以實現，導致教學效果不佳，制約了學生的知識運用能力和設計創新能力。為此，實驗教學模式的改革以及層次化實驗項目的設置勢在必行。

三、確定教學目標，用層次化的手段規劃設計實驗項目

優秀應用型人才的培養是大學教育的首要任務，而實驗教學是理論教學內容的實施和延伸，是提升學生實踐能力、創新意識的必要手段。為此，我們根據學生的個體差別，在現有實驗條件的前提下，以教學大綱、目標為基準，實驗大綱和教學內容為依據，由易到難，簡到繁，從單元電路到系統綜合設計電路為思想，分層次循序漸進的規劃改進了實驗項目。分為基礎性、進階性、模塊化和綜合設計性實驗，構建了新的實驗項目體系，以達到逐步提升學生實踐和綜合設計能力目的。規劃改進后實驗項目框圖，如圖1所示。

圖1 實驗項目框圖

(一)基礎性實驗項目

以課堂內容為基礎，以學生對知識認知程度為依據，以培養基本實驗技能為指導思想，選取一些經典實驗項目。

(二)進階性實驗項目

學生通過基礎性實驗項目的訓練后適當增加一些知識點，經教師指導能用指定芯片完成電路的初步設計和調試，驗證電路的正確性，以達到逐步提升學生實踐能力的目的。

(三)模塊化實驗項目

在積累一定理論知識并掌握一定實驗操作技能前提下，經教師指導，把一完整的實驗項目拆解成多個功能的子模塊，內容涵蓋知識面廣，培養學生獨立思考、綜合理論知識運用和實踐能力。

(四)綜合設計型實驗項目

是多個設計模塊實驗項目的綜合，以總體構思和相互聯系為著重點，融會貫通所學到的知識，從而提升學生的自主學習、創新思維和工程實踐能力。

四、實驗項目層次化在實驗教學中的應用

以綜合設計性實驗為例。

(一)確定設計性題目

結合課程教學內容，由學生自主尋找與實際生活相關的有趣味的綜合性實驗課題。

(二)準備階段

實驗采取以學生為主體，以學生掌握理論知識的程度和實際操作能力的強弱為依據，分組探討，每一實驗小組2-3名成員搭配，在教師的指導下選定實驗項目，制定方案，分析實驗可行性的方法進行。充分發揮學生的團結協作精神和主觀能動性。

(三)具體要求

1.通過對設計題目的目標、任務、指標要求了解，按照設計要求和實驗室具體設備元器件情況為依據，繪出電路系統框圖。

2.對電路系統框圖進行分析，把具有完整功能的實驗項目拆解成多個獨立功能的子模塊電路。以為數字頻率計系統框圖為例。

3.合理設計出每一子模塊的實際電路和整體系統電路圖。

4.按照每一子方框圖的要求，設計出電路的具體參數，利用電子線路仿真軟件對電路進行分析、仿真和修改以使系統更加完善與優化，最終確定設計方案。

5.進入實驗室利用現有相關實驗設備，根據仿真結果，進行實際電路焊接、反復調試、改進來驗證設計電路的實際效果，最終達到實現電路功能設計要求的目的。

五、結束語

綜上所述，在實驗教學中層次化實驗項目的應用，提高了學生獨立思考、分析解決問題和綜合實踐能力，激發了自主學習、團結協作、創新創業熱情。顯著提升實驗教學效果，讓學生體會到“學能用、思受益、創有趣”。