試析“數字電子技術”教學與實驗改革探索
論文摘要：筆者結合多年來“數字電子技術”教學實踐與體會，從教學內容、教學方法、實踐教學等幾個方面對該課程的教學改革提出了一些具體措施和建議。教學實踐表明，這些方法效果較好，顯著提高了學生的學習效率。
論文關鍵詞：數字電子技術；教學方法；實驗教學
“數字電子技術”課程是工科院校電力及其自動化、通信等電類專業(yè)的主干專業(yè)基礎課，具有自身的體系和很強的實踐性。該課程的教學質量、教學效果直接關系到電子信息類各專業(yè)學生后續(xù)課程的學習。學習“數字電子技術”課程，對培養(yǎng)學生的科學思維能力、樹立理論聯系實際的觀點以及提高學生分析和解決問題的能力都有著極其重要的作用。筆者根據近幾年的教學實踐經驗，談談對“數字電子技術”課程教學及實驗改革的幾點思考，希望對相關院校該課程的教學改革有所幫助。
一、理論課教學方面
1.教學大綱應與時俱進
“數字電子技術”的基礎部分包括邏輯代數、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、半導體存儲器、可編程邏輯器件、硬件描述語言、脈沖波形的產生和整形、數-模和模-數轉換電路等。當前科學技術的發(fā)展日新月異，特別是電子技術、計算機技術以及芯片技術的發(fā)展非常迅速。而許多高校所用的教材內容更新緩慢，許多新知識、新技術不能及時地補充進來，當前教材講述的一些器件早已過時或被淘汰。教學大綱應該不斷地進行改革，在保證“數字電子技術”基本知識、基本理論的前提下，使教學內容體系有新的變化。
我們應從基本電路的分析方法和設計方法起步，以大規(guī)模集成電路（Large scale integration，LSI）的分析及應用為重點，對課程內容進行優(yōu)化和改革。淡化電路的內部結構，強調電路的外部特性。淡化各種功能模塊的電路構成，強調相應集成器件的應用。用硬件描述語言進行電路系統(tǒng)的設計是當前發(fā)展的趨勢。與傳統(tǒng)的原理圖輸入設計方法相比較，硬件描述語言更適用于規(guī)模日益增大的電路系統(tǒng)，它還是進行邏輯綜合優(yōu)化的重要工具。硬件描述語言使設計者在比傳統(tǒng)的門級設計方法更為抽象的層次上描述設計的結構和內部特性。它突出的優(yōu)點有：語言的公開可利用性、設計與工藝的無關性、寬范圍的描述能力、便于組織大規(guī)模系統(tǒng)的設計以及便于設計的復用和繼承等等。目前最常用的硬件描述語言有VHDL和Verilog-HDL，它們都已經成為IEEE標準。我們在教學中應該加強對新器件和流行硬件描述語言的學習。
2.傳統(tǒng)教學與多媒體教學相結合
“數字電子技術”課程中有大量用圖形、表格表述的知識，如電路圖、波形圖、時序圖、真值表等，教師在黑板上手繪這些圖表不僅費時費力，而且顯示效果一般，方式也不靈活。
多媒體技術能夠將大量的集成電路、圖形、波形、真值表預先存放在計算機中，上課時教師可以方便、快捷地使用這些圖表，從而減少了很多耗時的板書和畫圖，節(jié)省了大量的時間，利用這些時間就能夠將教材中尚未出現的內容加到課堂中去，幫助學生深入理解所學知識，從而提高學習效率�！皵底蛛娮蛹夹g”中組合邏輯電路及時序邏輯電路的分析及設計過程和其他一些章節(jié)都存在大量邏輯圖、狀態(tài)轉換圖及時序圖等，用多媒體教學無疑能很好地將這些章節(jié)的講解變得更簡單化、清晰化。
這里提倡多媒體教學，決不是要否定傳統(tǒng)的教學手段。各種手段都具有其各自的特點和獨特的功能，在教學中，它們是相互補充、取長補短的關系。就像粉筆+黑板、幻燈投影、電視教學等教學手段一樣，多媒體教學只是教師授課的手段之一。將多媒體與其他教學手段結合起來將會獲得更好的教學效果。
3.勇于探索新的教學方法
教學改革的核心是教學方法的改革，教學方法要體現在整個課堂教學過程中。傳統(tǒng)的教學往往都是通過傳授，學生被動反復練習，這在一定程度上忽視了學生的積極參與，把學生頭腦當成被動接受知識的容器，嚴重束縛了學生個性和創(chuàng)造能力的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學生的知識遷移能力，難以適應未來社會發(fā)展的需要。
現在，教師一定要通過多種多樣的方法，引發(fā)學生的學習興趣，激發(fā)學生的熱情。例如肯定學生的表現，給予充分的鼓勵。加強師生互動，開展第二課堂，或嘗試雙語教學等。“數字電子技術”教學方法和手段的改革和創(chuàng)新要體現當代大學生的特點，調動學生學習的主動性，激發(fā)學生創(chuàng)造性，在教學中采用“教、學、做”相結合的循環(huán)式教學方法�；跀底蛛娐返恼n程特點，在教學中每部分都從最基本的應用實例出發(fā)，由實際問題入手通過簡單實驗引入相關知識和理論，引出相關概念及相關電路，這樣的教學才更有效。將課堂講授、課內討論、課外自學、技能訓練等有機結合，在教學過程中通過將設計實例或工程實際問題引入課堂、現場教學、精講多練等方法進行教學實踐�！皵底蛛娮蛹夹g”是一門應用性較強的課程，經常指導學生做一些小發(fā)明、小制作，充分展示了學生們的才能，提高了其動手能力和學習興趣。
二、實驗教學方面
1.實驗課程與教學課程單獨設課
沈陽化工大學（以下簡稱“我�！保﹤鹘y(tǒng)的教學方法是“數字電子技術”課程的教學與實驗是一門課程，期末統(tǒng)一考核，這在無形中偏重了理論知識的考核。近幾年來，我們轉變教育思想，將實驗課程與教學課程獨立設課，其中“數字電子技術”與“模擬電子技術”中的實驗部分合并為一門新的課程，即“電子技術實驗”�？荚u方式不再是單純的理論考試，而是要注重學生實際能力的考核，這樣才能使教學重點放到能力的培養(yǎng)上，切實培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，開拓學生的創(chuàng)新精神，提高學生綜合素質，更快更好地與社會需求接軌。經過幾年的改革實踐，已取得良好效果。
2.加大實驗學時，更新實驗設備
我�！皵底蛛娮蛹夹g”實驗以前只有12學時，近幾年為切實提高學生的綜合素質，增加了4個實驗學時，擴展了實驗范圍及內容，制訂了新的實驗教學大綱并印刷了新版實驗教材，實驗內容覆蓋全書，涉及面廣而精，確保理論與實踐的完美結合。由于長年累月的頻繁使用，實驗室一些數字設備已經老化，如一些端口的接觸不良等，直接影響到實驗效果。目前實驗室又采購了一批新的實驗箱，確保每位教師一個時間段僅指導一個標準班，并由以前的兩人一組改為每位學生一個實驗箱，強化學生們的獨立動手能力及解決問題能力。學生實驗前已進行了認真的預習，教師在講解時，只布置相關實驗任務，強調實驗中的注意事項，而把更多的時間留給學生，讓學生在實驗過程中去發(fā)現問題、分析問題。教師加強對實驗過程的監(jiān)控和巡視，對學生的操作方法和實驗中遇到的問題加以正確引導、啟發(fā)，幫助他們解決問題。實驗結束前逐一驗收，完成實驗方可離開實驗室。
3.加強綜合設計實驗
增加綜合設計類實驗，該類實驗在選擇上主要考慮了通過學習該門課程來解決現實生活中的問題。綜合性實驗目標是培養(yǎng)學生運用理論知識和工程觀念分析問題和解決問題的能力，設計性實驗目標是培養(yǎng)學生在工程設計、制作和組織管理等方面的創(chuàng)新能力。實驗室根據該課程的應用性及學生學習興趣，安排了裁判電路設計、交通燈控制電路設計、大規(guī)模集成電路設計（包括判奇電路、多路選擇開關、觸發(fā)器的設計）等。通過實際操作，學生將理論知識與實踐相結合，加深了對知識點的理解，并通過解決實際生活中的問題提高了學習積極性。學生在做這類實驗時都表現出強烈的興趣，很好地培養(yǎng)了他們的主動性及動手能力。
4.開設“數字電子技術”課程設計
為了使學生把學到的知識與實際相結合，學生學習完該課程后，停課一周半開展“數字電子技術”課程設計，進行集中訓練。通過設計實踐，幫助學生熟悉電路和器件，有利于激發(fā)學生的興趣。課程設計的難度也在學生能夠接受的范圍內不斷增加，如今年的設計題目是數字電壓表，涉及9個典型芯片及一些常規(guī)電子器件的應用，要求學生自己查閱資料，設計、搭接并調試線路，這樣有利于理論知識的理解和掌握。Protel是一個將所有設計工具集于一身的板級設計系統(tǒng)，電子設計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產數據都可以按照自己的設計方式實現。它能夠處理各種復雜的PCB設計過程。通過設計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術融合，Protel提供了全面的設計解決方案。學生們在掌握設計方法的同時也學會了Protel軟件的使用，為自己在以后的學習與工作中增加了一項新的技能。
三、結束語
經過近幾年的教學改革和實踐，我校的“數字電子技術”教學及實驗都取得了良好的效果。近幾年我校學生連續(xù)多次在遼寧省舉辦的電子設計大賽中獲得第一名，并在全國大學生電子設計大賽中獲得多個獎項。由于教學改革是個長期的過程，需要指導教師不斷總結和學習，作為電子類專業(yè)基礎課程，“數字電子技術”的教學改革仍然任重而道遠。
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