数字电路实验课程教学方法的改进与探讨
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作者: 尹发根 彭泽州
摘 要: 数字电路是许多工学专业的必修课程,其实验作为该课程不可分割的组成部分在培养学生的能力上起着重要的作用。传统实验教学方式存在诸多弊端,很难真正使学生有所收获。本文对传统教学方式进行了分析,提出了数字电路实验教学改革的必要性,探讨了实验教学的新方法,预测了新方法的教学效果。
关键词: 数字电路实验 弊端 教学模式
1.引言
数字电路是一门专业基础课,很多专业都将其列为必修课,例如自动化、通信工程、电气自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业。数字电路实验作为该课程的一部分,起着对理论的补充作用。学生通过实验操作可以更好地掌握常用仪器的使用方法,同时还可以建立常用芯片的直观印象。更重要的是,学生可以通过设计性实验掌握大规模电路的开发思路和设计方法,可以说数字电路实验在整个数字电路课程的学习过程中有着重要的作用。但是,传统的教学理念中总是把这门课程的理论教学摆在高高在上的位置,而往往忽视实验教学。这种理念使许多学生在做完实验后觉得什么也没学到,唯一的印象就是在实验箱上连了许多线。我们结合自身对数字电路实验的教学经验总结传统教学模式的弊端,并提出一些新的教学方法。
2.数字电路实验传统的教学模式及其弊端
传统的数字电路实验一般是围绕理论课来开设的,即根据各个重要的理论知识点设置实验项目,这些项目一般都是验证性实验,而且大多只用一个芯片,很少出现芯片之间的组合。这样的实验虽然可以使学生比较直观地体会到某个理论,但是由于缺少各个实验之间的相互连接与综合,因此学生很难真正在脑海中建立深刻的印象。学生在做这些实验时,常常反映当时会觉得豁然开朗,好像一下子就掌握了相关知识点,但是走出实验室不久,又会有一种实验毫无作用的感觉。这是因为学生在做这些验证性实验时,知识结论已先入为主地占据了头脑,当实验数据与理论相符合时,学生就会觉得这个是理所当然的,根本不根据实验过程去体会结论。而实验数据与理论不相符时,学生往往不去追求原因,而会简单地认为是实验线路、工具甚至芯片的原因,不会去思考问题到底出在哪,在这种情况下学生往往违背实验结果,仅仅简单地以理论为本,去修正实验数据。
传统的数字电路实验以验证性为主,很少有综合性和设计性实验,这就使得学生没有机会锻炼自己的综合电路设计的能力,而综合电路设计能力是电子、通信类学生最重要的能力,也是他们在工作中最用得上的能力。传统的数字电路实验不但内容老化,手段单一,而且已经违背了开设这个实验的初衷,根本无法使学生通过实验获得直接知识。基于这个观点,我们应该对数字电路实验的传统教学方式进行必要的改革和探讨,让学生能够从实验中发现、认识事物的客观规律,并能用理论知识解释实验不正确的症结所在。
3.数字电路实验新教学模式的改进
针对传统数字电路实验存在的问题,以及自己在教学中遇见的问题,我们对数字电路实验的教学方法改进提出以下几点观点。
(1)实验教学条件的改进。
现今大多数高校的数字电路实验都是基于数字电路实验箱开设的,这就制约了一些设计性、综合性实验项目的开设。虽然现在的数字电路实验箱子功能比较强大,但是毕竟空间、体积有限,所以芯片插座、输入开关量、结果显示发光二极管等都是屈指可数的,只要实验规模稍大点,实验箱就无法满足。为了给学生提供一个好的实验平台,实验室应该根据实验箱的实际情况对其进行扩展,将一些常用的芯片插座、可调电阻、信号开关等制作在同一面版上,必要的时候配合实验箱使用。
另外,教师还应根据实验室具体情况编制实验教学实验书,因为借用别个学校的实验指导书往往会出现与自己实际情况不适合的情况。
(2)实验项目的改变。
减少验证性实验,增加综合性、设计性实验个数。我校数字电路实验课程必做的项目达9个之多,而且均是验证性实验。学生往往做到后面几个项目就出现抵触情绪,认为这些实验毫无用处,仅仅是插线、拔线,有甚者直接填写答案等待下课。我们结合自身上课过程,认为该实验必作项目不宜过多,取3―4个典型项目,每个项目以2个课时为佳。这样不但可以使学生建立自信,而且可以节约课时留给设计性实验。
(3)实验习惯的改进。
这里的实验习惯包括学生的实验习惯和指导老师的实验习惯。首先,指导老师应该要求学生做好实验预习,最好能在上课前提供预习报告。有些学生在上实验时一头雾水,由于没有课前预习,加上理论不牢,在实验课上手足无措,根本不知道该干什么。所以引导学生养成实验预习的习惯对实验是有很大的帮助的。其次,指导老师的良好实验习惯也是很重要的。如果实验指导老师和理论课老师不是同一人,那么两人之间就应该进行沟通,保证实验迟于理论。另外,实验指导老师应该在上课前将实验内容、难点板书在黑板上或提前做好PPT,绝不能在上课的时候出现临时版书的情况,否则会严重打击学生的积极性,同时指导老师还应亲自反复做开设了的实验项目,总结出所有可能出现的结果和错误,并总结出原因,以应对学生的提问。
(4)增加趣味性的综合性、设计性实验。
在开设综合性、设置性实验时,教师应该结合实际,切不可盲目设置。首先教师要选择学生有兴趣的项目,例如生活中已经开发出的小东西,或者能够实现小功能的项目。这样可以让学生看到题目就有种不做出来不罢休的冲动。其次要注意难度,如果学生有兴趣,弄了半天却找不到突破口,那将会适得其反。项目难度以9―12个课时完成最好。
(5)开放实验室。
由于综合性、设计性实验项目往往需要学生在课外进行构思、设计,这就需要实验室进行开放性管理,让学生在有一定的结果时就能够立即进行连线验证,找出不足,再根据实验结果进行方案修正,如此反复。当然,我们在开放实验室时要做到管理严格,学生使用实验设备必须提前预约,在与实验室其他实验课程不相抵触的情况下才允许使用设备,并要求登记备案。
4.结语
我们进行数字电路实验教学改革,其目的就是为了培养学生熟练使用各种实验仪器,增强学生的自主综合电路设计能力,这种教学改革的效果,需要经过一段时间,甚至在学生走上工作岗位后才能显示出来。这种教学改革也是一种连续过程,只有在教学实践中不停地探索,不停地改进,才能使实验的效果越来越好。
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