数字电路课程教学改革研究

来源:用户上传      作者:朱铭琳

　　摘 要：为了进一步提高教学质量，在分析数字电子技术目前教学现状的基础上，对课程内容、教学方法、实验教学等方面进行了一系列探索和研究，提出了相应的改革措施。实践证明，这些改革措施能有效提高学生的工程实践能力、调动学生的学习主动性，培养其创新能力。
　　关键词：数字电路;教学方法;教学改革
　　
　　数字电路是计算机类专业，如计算机科学与技术、网络工程等专业的一门很重要的专业基础课程。数字电路课程具有理论与实践联系紧密，涉及知识点多等特点。当今世界以人工智能为代表的新一轮科技革命正在蓬勃兴起，为适应现代电子技术发展的需要，近几年来计算机类专业的课程体系中又增加了很多工程实践类课程，新的培养方案持续改进修订，课程总学时较先前相比有所压缩。因此，如何利用有限的课时将知识点的精髓传授给学生，提高学生的实践创新能力，是我们教学改革的关键。传统的教学内容、教学方法已经不适应社会对高素质、高技能IT技术人才培养的要求，因此该课程的教学改革势在必行。本文围绕地方性应用型计算机专业人才的培养目标，进行了数字电路课程教学改革方面的研究。
　　1 教学中存在问题
　　1.1 教学内容需要更新
　　信息技术的迅猛发展，使IT技术发生了翻天覆地的改变。机器学习、嵌入式、人工智能等成为新兴的技术前沿，现代电子技术课程教学内容面对这些新的技术，必须及时调整，与时俱进。
　　1.2 授课方式有待改进
　　传统的以教师讲授为主的授课方式，使学生处于被动接受知识的状态，从而对学习的兴趣不高，缺乏学习的主动性、积极性。
　　1.3 考核方式不合理
　　传统的考核方式只重视笔试成绩，对学生的实践动手能力缺乏考核机制。数字电路课程实践性强，其中一个重要的培养目标是学生工程实践能力的培养。传统的闭卷考试方式很难衡量出学生的真实学习情况，特别是学生的动手实践能力。
　　2 嵌入式系统开发课程教学改革思路
　　2.1 教学内容的改革
　　首先，合理组织教学内容。针对计算机专业学生，学习数字电子技术课程侧重点在应用和系统整体设计，而不是芯片的内部结构。例如，在进行门电路部分内容讲解时，对于CMOS门电路、TTL门电路的电路结构和工作原理只做简单介绍，重点讲解其使用方法以及CMOS电路和TTL电路的接口。在介绍编码器、译码器、数值比较器等常用的组合逻辑电路模块时，也是淡化内部逻辑部分，而强化其使用方法及应用。
　　其次，教学内容要能够反映现代电子发展的前沿技术。面对可编程技术高速发展的现状，课程中增大了这部分内容的讲解力度，为了提高实验效果，还应增加EDA仿真技术等方面的介绍。将当前新知识融入教学，使学生的知识技能适应社会的需求。
　　2.2 教学方式改革
　　2.2.1 目标驱动式教学方法
　　我校是应用型本科院校，教学中充分考虑了以服务地方经济发展为基本导向、注重培养学生的应用、创新能力。例如在讲授组合逻辑电路、时序逻辑电路等重要章节时，以目标为驱动，在讲解相关知识点的基础上，引导学生在逐步完成设定目标。设定的目标可以是一个小的项目，产品，实际逻辑问题等。目标驱动法使课堂理论教学与实际紧密结合，增加学生的参与度和体验感。
　　2.2.2 注意知识点的相互衔接
　　数字电路逻辑性强，知识点之间相互融合贯通。例如在讲解时序电路设计的方法时，和组合电路的设计、时序电路的分析进行对比介绍。在介绍计数器的典型芯片74HC160和74HC161时，采用对比的方法，指出这两个器件逻辑功能、引脚排列相同，但容量不同。在用上述两个芯片构成任意进制计数器时，要注意担任译码器的与非门输入信号的区别，另外还要注意异步置零法和同步置数法的区别。
　　2.2.3 充分利用多媒体、网络等现代教学技术
　　在互联网普及的时代，充分利用网络平台组织教学，可以使教学活动更加方便灵活。通过建立数字电路课程网站的形式、构建师生之间相互交流的平台，将课程相关的资源上传到网站，方便学生学习。同时还可以建立论坛、留言区，方便师生对教学过程中的问题进行探讨。此外，还可以合理利用微课教学，将教与学模式的延伸到课堂之外，使课堂教学得到进一步扩展、深化。
　　3 实验教学改革
　　数字电路作为一门实践性很强的课程，实验教学是其教学过程中重要环节。通过实验，可以加深学生对理论知识的理解，加强学生实践动手能力的培养。
　　3.1实验设置
　　目前我院计算机专业数字电路课内设置的实验项目包括验证性实验、设计性实验、综合性实验三类。对学有余力的学生还开设了课外开放性实验、大学生创新项目、组建了电子设计竞赛小组、协同创新中心等机构，为学生创造了良好的学习环境。课外实验的设立，能够使学生进一步开阔视野，拓展思维。
　　3.2 实验考核
　　以往的实验考核，大多以学生提交的实验报告作为主要依据，而对实验课上实验项目的完成情况较少进行记录评价。这就导致了有些同学课上不认真完成实验，课下编造实验数据，照抄他人的实验报告。因此，现在实验评价增加了实验项目课上完成情况的记录。每次实验都包括基础完成部分和扩展部分两部分内容，学生在完成相应的实验内容之后，现场展示实验效果，教师根据实验结果进行该实验的评分。这种评价机制，能够激发学生的学习兴趣、动手操作实验的热情，经过几年的实践，效果良好。
　　4 结语
　　几年来的面向计算机专业数字电路的教学实践证明，通过上述课程教学改革措施，能有效調动了学生学习的积极性、主动性，取得了良好的教学效果。随着人工智能时代的到来，社会对电子技术人才提出了越来越高的要求，数字电路课程改革任重道远。
　　参考文献：
　　[1]李琰.《数字电路》课程教学改革初探[J].科技风，2019（8）：74.
　　[2]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社，2016.
　　[3]李文渊，王蓉，孟桥，王志功，张在琛.《数字电路》课程教学改革初探[J].电气电子教学学报，2018（12）：35-39.
　　作者简介：朱铭琳（1974-），女，山西运城人，硕士，副教授，主要研究方向：人工智能、嵌入式系统。
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