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關(guān)于高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)方法初探
論文摘要：《數(shù)字電子技術(shù)》是電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字電子方面的基本知識和基本分析、設(shè)計方法，訓(xùn)練學(xué)生數(shù)字電路制作與調(diào)試的基本技能。本文從該課程的教學(xué)目標(biāo)和偏遠職業(yè)院校辦學(xué)條件的實際出發(fā)，結(jié)合教學(xué)實踐，探討了該課程教學(xué)的一些做法。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教學(xué)方法；高職教育
《數(shù)字電子技術(shù)》是電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門必修課。它是培養(yǎng)學(xué)生具備電子技術(shù)的基本知識和技能，和《模擬電子技術(shù)》課程共同構(gòu)成電子類專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，是學(xué)生必須打下的專業(yè)基本功。它以電路基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，是后續(xù)單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也為無線電裝接工、調(diào)試工等考級考證打下基礎(chǔ)。
高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的目標(biāo)確立是為了更好地指導(dǎo)該課程的教學(xué)方向，對有效落實教學(xué)體系起到了指導(dǎo)性的作用。圍繞著這個目標(biāo)建立教材的篩選處理，再依托EDA的技術(shù)，強化理論和實踐的教學(xué)，最后通過課程的設(shè)計創(chuàng)新來形成獨具教學(xué)質(zhì)量的體系。
一、高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的目標(biāo)
實踐教學(xué)和理論教學(xué)是高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)綜合體系，通過實驗、實習(xí)、課程設(shè)計等內(nèi)容，完成基本操作技能、綜合能力和應(yīng)用能力的三級能力培養(yǎng)要求，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決實際問題的能力及創(chuàng)新思維的綜合能力。
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實驗是整個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，可以分為驗證性實驗和設(shè)計性實驗。驗證性實驗可以使學(xué)生了解器件功能和使用要求，掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能，熟悉實驗操作規(guī)范以及學(xué)習(xí)實驗報告的書寫要求等基本技能，為進一步深入學(xué)習(xí)理論知識和能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。對于初學(xué)的學(xué)生，必要的驗證性實驗是培養(yǎng)基本操作技能的主要途徑，是素質(zhì)教育的基礎(chǔ)。
�。ǘ┚C合能力的培養(yǎng)
驗證性實驗過多會使學(xué)生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望，思維缺乏靈活性和創(chuàng)造性。開設(shè)綜合性、設(shè)計性、實踐性實驗，可以增加實驗的靈活性、創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能初步地將所學(xué)的基本理論知識獨立應(yīng)用于實踐中。在觀察和探索的基礎(chǔ)上，通過教師的引導(dǎo)激發(fā)他們積極思維，逐步提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并使學(xué)生的基本技能得到進一步提高。
�。ㄈ⿷�(yīng)用能力的培養(yǎng)
運用虛擬、仿真等技術(shù)手段，采用較為先進的EDA技術(shù)，一方面可以使實驗更加接近工程實際，激發(fā)學(xué)生的參與性；另一方面通過接近工程實際的課題，使學(xué)生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象，提出多種設(shè)想和解決問題的方案。在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生進行收斂思維，確定解決問題的最佳方案，完成方案擬訂、實施方案的設(shè)計、電路制作、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，達到在實踐中學(xué)、在實踐中練的目的，使理論與設(shè)計融為一體。從工程角度出發(fā)促使學(xué)生了解科研活動的全過程，增強學(xué)生的求知欲和科研意識，體會理論設(shè)計與實際中的距離。這不僅能訓(xùn)練學(xué)生思維的邏輯性和獨創(chuàng)性，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)的思維方式、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，訓(xùn)練學(xué)生工程應(yīng)用技能，達到培養(yǎng)應(yīng)用能力的目的。
二、對教材進行適當(dāng)處理，把握理論上的度
“數(shù)字電子技術(shù)”是計算機、機電、自動化類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課.當(dāng)前,隨著以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高職教育的日益發(fā)展,以及高職對特色的強烈渴望,迫切需要形成與高職教育培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的課程體系。
《數(shù)字電子技術(shù)》的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字電子方面的基本知識和基本分析、設(shè)計方法，訓(xùn)練學(xué)生數(shù)字電路制作與調(diào)試的基本技能；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)思維方式以及創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。它共有五大模塊，包括數(shù)字邏輯基礎(chǔ)模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊，主要作用就是要求學(xué)生能看懂基本電子電路圖，學(xué)會使用電子元器件手冊，能制作、調(diào)試、軟件仿真、實驗驗證相關(guān)電路，了解數(shù)字電子技術(shù)在實際生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位基本能力和職業(yè)素質(zhì)。由于許多中專升格的高職院校目標(biāo)定位還不夠明確，在辦學(xué)上仍處于探索階段，沒有系統(tǒng)的、適合自身辦學(xué)特色的教材，所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版，課程內(nèi)容不適應(yīng)高職教育的特點，加上大部分高職生（特別是偏遠地區(qū)）的學(xué)科基礎(chǔ)差、底子較薄，在學(xué)習(xí)的過程中存在著一些不適應(yīng)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)效果較差。根據(jù)高職教育教學(xué)“基本理論教學(xué)要以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度”的基本原則要求，就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構(gòu)“少而精”的教學(xué)體系。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上就必須考慮實際工程需要，突出基本理論、基本分析方法和知識的應(yīng)用，傳統(tǒng)的邏輯函數(shù)化簡方法像代數(shù)法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下，回避繁瑣的集成電路內(nèi)部分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數(shù)、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時，可結(jié)合原理圖作簡單分析如此：TTL與非門利用T1的多個發(fā)射級結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“與邏輯”功能，中間級從T2的集電極和發(fā)射極分別輸出兩個相位相反的信號，以驅(qū)動T3、T4；當(dāng)輸入信號中有任何一個為低電平時，都將使T1飽和，T2、T4截止，T3導(dǎo)通，輸出端Y為高電平，當(dāng)輸入信號全是高電平時，則T1倒置工作狀態(tài)，其集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，使T2、T4飽和，而T3導(dǎo)通，輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導(dǎo)通或截止，電路的輸入、輸出特性，拉電流和灌電流的概念等，不進行詳細的分析和計算，只要求學(xué)生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結(jié)論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項，注重理論聯(lián)系實際，以會用為最大目標(biāo)。另外，適當(dāng)采用清晰的最新的電子元器件實物照片，努力減小與現(xiàn)實實際工程應(yīng)用差距并爭取同步，增加學(xué)生感性認識和進一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。這樣的處理，既可以讓這些基本素質(zhì)較差的學(xué)生理解基本原理，又可以從少學(xué)時中留出足夠的技能訓(xùn)練時間。
三、以EDA技術(shù)為支撐，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)融為一體
《數(shù)字電子技術(shù)》是一門應(yīng)用性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，其基本理論與實踐技能是許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)，理論與實踐的密切結(jié)合，在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設(shè)計，根據(jù)我校實習(xí)設(shè)備的配備情況，在技能實訓(xùn)中往往2-5人一組，這樣，經(jīng)常有學(xué)生光看不做，學(xué)習(xí)缺乏主動性。又由于電子技術(shù)教學(xué)中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微，設(shè)備或元件故障多等問題，在操作過程中，學(xué)生會碰到各種不同的問題，教師忙于協(xié)助解決，上課效率無法提高，從而影響了整個教學(xué)計劃。根據(jù)多年的教學(xué)實踐，我們把EDA技術(shù)引入實驗教學(xué)，采用EWB仿真實驗與傳統(tǒng)實驗教學(xué)形成互補，以解決上述問題。即在課堂教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，運用EDA技術(shù)對這些實驗進行仿真，動態(tài)配合課堂教學(xué)和做虛擬數(shù)字電路實驗，讓學(xué)生感到如同置身于真實的實驗實訓(xùn)環(huán)境中安裝調(diào)試一樣，形象逼真，讓學(xué)生在不知不覺中學(xué)習(xí)，同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞，還可以避免因?qū)嶒瀮x器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學(xué)生帶來挫折感，保證實驗?zāi)茉诙虝r間內(nèi)成功演示或驗證。為了加強學(xué)生的實際實踐能力，開設(shè)了全天開放的創(chuàng)新實驗室，學(xué)生可以利用課余時間結(jié)合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設(shè)計等，有些學(xué)生還結(jié)合全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，進行創(chuàng)新設(shè)計和制作。此舉既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動手能力，又可以為大學(xué)生電子設(shè)計競賽培養(yǎng)優(yōu)秀人才。
四、注重課程設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計
電子技術(shù)課程設(shè)計是數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)完成后進行的一次綜合性訓(xùn)練，以進一步培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識、獨立設(shè)計電子產(chǎn)品和對電子產(chǎn)品實際安裝、調(diào)試的能力。學(xué)生經(jīng)過本課程的理論學(xué)習(xí)和技能實踐后，對于一些中、小規(guī)模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎(chǔ)知識已有一定的理解，掌握了電路的基本分析方法和基本設(shè)計方法，具備了一定的動手能力，在期末便可結(jié)合專業(yè)發(fā)展實際、現(xiàn)有實驗條件和電子設(shè)計競賽、創(chuàng)新設(shè)計競賽等，有針對性地進行相應(yīng)課程設(shè)計。課程設(shè)計內(nèi)容由指導(dǎo)教師根據(jù)難易分成不同的課題，也可以讓學(xué)生自行選題，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的掌握情況指定由學(xué)習(xí)較好的學(xué)生擔(dān)任課題負責(zé)人，其它學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況選擇加入，指導(dǎo)教師要對課題組成員做宏觀調(diào)配，一般同一小組中應(yīng)該有不同層次的學(xué)生，以達到優(yōu)秀的學(xué)生帶動較差的學(xué)生共同進步的目標(biāo)。
在課程設(shè)計中，在確定設(shè)計方案、電路邏輯功能的設(shè)計實現(xiàn)、主要參數(shù)和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調(diào)試、故障排除等，遇到問題時，除了本組成員之間相互討論外，各小組之間也可以參與其中，相互交流，指導(dǎo)教師負責(zé)審查，作好啟發(fā)、引導(dǎo)工作并幫助學(xué)生解決疑難問題。對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，加強輔導(dǎo)與檢查；對學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生，適當(dāng)提高要求，結(jié)合工程實際，增大設(shè)計方案的創(chuàng)新性，以充分挖掘?qū)W生的潛力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
通過開展課程設(shè)計，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實驗技能以及綜合分析、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，使學(xué)生具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力，促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。
五、開展多樣化教學(xué)，繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量
可以開展諸如項目課程，該教學(xué)過程需要不斷地變換教學(xué)組織形式，比如完成工作任務(wù)時需要采用小組形式，集體講授時需要采用班級形式，討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學(xué)時，相當(dāng)多的需要模擬企業(yè)組織活動結(jié)構(gòu)，讓學(xué)習(xí)者“身臨其境”。為了適應(yīng)這種不斷變化的教學(xué)組織形式的要求，學(xué)校的教學(xué)場所，包括課堂桌椅都要做相應(yīng)變化。
項目化教學(xué)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，分析問題、解決問題、自我探究、自主學(xué)習(xí)和口頭表達等能力得到很好的發(fā)展，并形成了良好學(xué)習(xí)品質(zhì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中互相幫助，加強了團結(jié)合作意識，增進了同學(xué)間的相互了解。這樣既學(xué)到了知識，提高了學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的實際應(yīng)用能力得到很好的培養(yǎng)和鍛煉，還增強了探索創(chuàng)新精神。
最后，數(shù)字電子技術(shù)課程的電子課程標(biāo)準(zhǔn)、電子教案、多媒體課件都放在校園網(wǎng)上,學(xué)生能通過網(wǎng)絡(luò)進行自主學(xué)習(xí),我們還通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺向?qū)W生提供各種試題庫和單元測試資源,給學(xué)生布置作業(yè),進行網(wǎng)上作業(yè)的批閱、網(wǎng)上教學(xué)答疑,師生互評等教學(xué)活動,有效延伸學(xué)生學(xué)習(xí)的時間和空間。這種學(xué)習(xí)模式充分發(fā)揮信息網(wǎng)絡(luò)的開放性、交互性、共享性、超媒體、大容量等優(yōu)勢,國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要也提出要強化信息技術(shù)的應(yīng)用,鼓勵學(xué)生利用信息手段主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí),增強運用信息技術(shù)分析解決問題能力。
六、結(jié)束語
經(jīng)過多年來數(shù)字電子技術(shù)實踐教學(xué)改革的探索與實施，要取得較好的教學(xué)效果需要明確教學(xué)的目標(biāo)，圍繞這個目標(biāo)來實施整個教學(xué)的體系，來不斷使學(xué)生得到自主學(xué)習(xí)的鍛煉，并提高自己多方面的能力。今后，還要加大教學(xué)的改革力度，探索多種形式的實踐教學(xué)形式和方法，改革的重點是將數(shù)字電子技術(shù)實驗進行單獨設(shè)課，建立相對獨立的實踐教學(xué)體系，充分發(fā)揮實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在高職教育中的作用。
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