數字電路課程教學改革研究

摘 要：為了進一步提高教學質量，在分析數字電子技術目前教學現狀的基礎上，對課程內容、教學方法、實驗教學等方面進行了一系列探索和研究，提出了相應的改革措施。實踐證明，這些改革措施能有效提高學生的工程實踐能力、調動學生的學習主動性，培養其創新能力。

關鍵詞：數字電路;教學方法;教學改革

數字電路是計算機類專業，如計算機科學與技術、網絡工程等專業的一門很重要的專業基礎課程。數字電路課程具有理論與實踐聯系緊密，涉及知識點多等特點。當今世界以人工智能為代表的新一輪科技革命正在蓬勃興起，為適應現代電子技術發展的需要，近幾年來計算機類專業的課程體系中又增加了很多工程實踐類課程，新的培養方案持續改進修訂，課程總學時較先前相比有所壓縮。因此，如何利用有限的課時將知識點的精髓傳授給學生，提高學生的實踐創新能力，是我們教學改革的關鍵。傳統的教學內容、教學方法已經不適應社會對高素質、高技能IT技術人才培養的要求，因此該課程的教學改革勢在必行。本文圍繞地方性應用型計算機專業人才的培養目標，進行了數字電路課程教學改革方面的研究。

1 教學中存在問題

1.1 教學內容需要更新

信息技術的迅猛發展，使IT技術發生了翻天覆地的改變。機器學習、嵌入式、人工智能等成為新興的技術前沿，現代電子技術課程教學內容面對這些新的技術，必須及時調整，與時俱進。

1.2 授課方式有待改進

傳統的以教師講授為主的授課方式，使學生處于被動接受知識的狀態，從而對學習的興趣不高，缺乏學習的主動性、積極性。

1.3 考核方式不合理

傳統的考核方式只重視筆試成績，對學生的實踐動手能力缺乏考核機制。數字電路課程實踐性強，其中一個重要的培養目標是學生工程實踐能力的培養。傳統的閉卷考試方式很難衡量出學生的真實學習情況，特別是學生的動手實踐能力。

2 嵌入式系統開發課程教學改革思路

2.1 教學內容的改革

首先，合理組織教學內容。針對計算機專業學生，學習數字電子技術課程側重點在應用和系統整體設計，而不是芯片的內部結構。例如，在進行門電路部分內容講解時，對于CMOS門電路、TTL門電路的電路結構和工作原理只做簡單介紹，重點講解其使用方法以及CMOS電路和TTL電路的接口。在介紹編碼器、譯碼器、數值比較器等常用的組合邏輯電路模塊時，也是淡化內部邏輯部分，而強化其使用方法及應用。

其次，教學內容要能夠反映現代電子發展的前沿技術。面對可編程技術高速發展的現狀，課程中增大了這部分內容的講解力度，為了提高實驗效果，還應增加EDA仿真技術等方面的介紹。將當前新知識融入教學，使學生的知識技能適應社會的需求。

2.2 教學方式改革

2.2.1 目標驅動式教學方法

我校是應用型本科院校，教學中充分考慮了以服務地方經濟發展為基本導向、注重培養學生的應用、創新能力。例如在講授組合邏輯電路、時序邏輯電路等重要章節時，以目標為驅動，在講解相關知識點的基礎上，引導學生在逐步完成設定目標。設定的目標可以是一個小的項目，產品，實際邏輯問題等。目標驅動法使課堂理論教學與實際緊密結合，增加學生的參與度和體驗感。

2.2.2 注意知識點的相互銜接

數字電路邏輯性強，知識點之間相互融合貫通。例如在講解時序電路設計的方法時，和組合電路的設計、時序電路的分析進行對比介紹。在介紹計數器的典型芯片74HC160和74HC161時，采用對比的方法，指出這兩個器件邏輯功能、引腳排列相同，但容量不同。在用上述兩個芯片構成任意進制計數器時，要注意擔任譯碼器的與非門輸入信號的區別，另外還要注意異步置零法和同步置數法的區別。

2.2.3 充分利用多媒體、網絡等現代教學技術

在互聯網普及的時代，充分利用網絡平臺組織教學，可以使教學活動更加方便靈活。通過建立數字電路課程網站的形式、構建師生之間相互交流的平臺，將課程相關的資源上傳到網站，方便學生學習。同時還可以建立論壇、留言區，方便師生對教學過程中的問題進行探討。此外，還可以合理利用微課教學，將教與學模式的延伸到課堂之外，使課堂教學得到進一步擴展、深化。

3 實驗教學改革

數字電路作為一門實踐性很強的課程，實驗教學是其教學過程中重要環節。通過實驗，可以加深學生對理論知識的理解，加強學生實踐動手能力的培養。

3.1實驗設置

目前我院計算機專業數字電路課內設置的實驗項目包括驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗三類。對學有余力的學生還開設了課外開放性實驗、大學生創新項目、組建了電子設計競賽小組、協同創新中心等機構，為學生創造了良好的學習環境。課外實驗的設立，能夠使學生進一步開闊視野，拓展思維。

3.2 實驗考核

以往的實驗考核，大多以學生提交的實驗報告作為主要依據，而對實驗課上實驗項目的完成情況較少進行記錄評價。這就導致了有些同學課上不認真完成實驗，課下編造實驗數據，照抄他人的實驗報告。因此，現在實驗評價增加了實驗項目課上完成情況的記錄。每次實驗都包括基礎完成部分和擴展部分兩部分內容，學生在完成相應的實驗內容之后，現場展示實驗效果，教師根據實驗結果進行該實驗的評分。這種評價機制，能夠激發學生的學習興趣、動手操作實驗的熱情，經過幾年的實踐，效果良好。

4 結語

幾年來的面向計算機專業數字電路的教學實踐證明，通過上述課程教學改革措施，能有效調動了學生學習的積極性、主動性，取得了良好的教學效果。隨著人工智能時代的到來，社會對電子技術人才提出了越來越高的要求，數字電路課程改革任重道遠。

參考文獻：

[1]李琰.《數字電路》課程教學改革初探[J].科技風，2019（8）：74.

[2]閻石.數字電子技術基礎[M].高等教育出版社，2016.

[3]李文淵，王蓉，孟橋，王志功，張在琛.《數字電路》課程教學改革初探[J].電氣電子教學學報，2018（12）：35-39.

作者簡介：朱銘琳（1974-），女，山西運城人，碩士，副教授，主要研究方向：人工智能、嵌入式系統。