鄭恭明，佘新平（長江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州 434023）

為適應(yīng)科技發(fā)展，滿足社會對人才培養(yǎng)的要求，長江大學(xué)提出了 “育人為本，理論與實驗教學(xué)并重，促進學(xué)生知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的教學(xué)理念。為了培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線需要的高等技術(shù)應(yīng)用性人才；制定了以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)方案，構(gòu)建以 “應(yīng)用”為主旨和特征的課程教學(xué)體系，重視學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)［1，2］。

《數(shù)字電子技術(shù)》是電子、通信、機電類等專業(yè)的核心技術(shù)基礎(chǔ)課及必修課。由于EDA技術(shù)、大規(guī)模集成電路，特別是可編程器件的高度發(fā)展，數(shù)字技術(shù)知識的更新速度遠遠高于整個科技領(lǐng)域發(fā)展的平均速度，信息時代正是以數(shù)字化為基本特征，通信、計算機、航天、醫(yī)學(xué)、工業(yè)自動化、儀器儀表、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域都在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，所以對以數(shù)字電路邏輯設(shè)計和應(yīng)用為主要教學(xué)內(nèi)容的 《數(shù)字電子技術(shù)》課程提出了更高的要求。為此，筆者結(jié)合學(xué)校實際，在理論教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)和考評制度上進行了探索。

1 理論教學(xué)

在課程組負責人的帶領(lǐng)下，各任課教師積極探索和實踐，并不斷總結(jié)和完善，出版了 《數(shù)字電子技術(shù)》理論教材［3］，并對教材里的實例和各種應(yīng)用進行了Proteus仿真，不斷完善課程PPT課件。理論教學(xué)改革主要體現(xiàn)在以下3個方面。

1.1 強調(diào)以基礎(chǔ)為核心的理論課程內(nèi)容安排

電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，數(shù)字電子電路的構(gòu)成方式從早期的以邏輯門、觸發(fā)器為基礎(chǔ)，發(fā)展到現(xiàn)在以集成電路為基礎(chǔ)，其常用分析和設(shè)計手段從早期的邏輯表達式、卡諾圖等，發(fā)展到現(xiàn)在以EDA計算機輔助技術(shù)為主流，數(shù)字電子技術(shù)的知識體系也日益龐大。但從根本來說，《數(shù)字電子技術(shù)》課程講述的是數(shù)字電子電路在分析、設(shè)計方面的基本知識、基本方法和基本思想。因此，理論教學(xué)上以基本概念和基本應(yīng)用為主，著重于外部邏輯功能描述、分析和典型應(yīng)用，強調(diào)外特性和重要參數(shù)，淡化電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這樣安排組織課程內(nèi)容的目的是為了讓學(xué)生了解和掌握更多的關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)的基本理論、基本分析方法和基本應(yīng)用技能。讓學(xué)生知道，雖然電路的具體形式是變化無窮的，但是分析和設(shè)計電路所用到的 “三基”是始終不變的，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)中才能 “透過現(xiàn)象看本質(zhì)”，從眾多的知識點中找到最重要的部分，以不變應(yīng)萬變。

1.2 重視知識的體系化

《數(shù)字電子技術(shù)》的知識點很多，學(xué)生在初學(xué)時不容易抓住主線和搞清各個知識點之間的關(guān)系，容易失去學(xué)習(xí)的信心和興趣。因此在教學(xué)中要特別重視知識的體系化。這種體系化教學(xué)從2個方面入手：首先，在緒論課上，通過對學(xué)科發(fā)展歷史和應(yīng)用領(lǐng)域的介紹，并對各個章節(jié)的內(nèi)容和作用簡要說明，使學(xué)生在學(xué)習(xí)具體知識點之前，了解數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展、知識體系和各種應(yīng)用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性；其次，在課程之初列舉一個實例—— 《瓶裝生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)》，讓學(xué)生有一個系統(tǒng)化的概念和各章節(jié)內(nèi)容在該系統(tǒng)中的作用。并在以后各個章節(jié)講解過程中，對應(yīng)該系統(tǒng)中的相關(guān)部分進行學(xué)習(xí)，注意承上啟下，將章節(jié)內(nèi)和章節(jié)間的內(nèi)容串聯(lián)起來，幫助學(xué)生理清知識的 “點、線、面”。這樣，既有利于學(xué)生掌握基本知識和基本方法，又建立了系統(tǒng)的概念。

1.3 運用多媒體和傳統(tǒng)方式結(jié)合的課堂教學(xué)

在課堂上恰當運用必要的現(xiàn)代教育技術(shù)和信息資源，可解決單純的黑板板書和口頭講解的固有不足，如繪制大量圖表和電路費時費力、不利于教學(xué)中知識點的前后對比和復(fù)習(xí)引用、抽象的原理和具體的電路或元器件不易演示等。 “多媒體”不僅僅指PPT課件，還包括圖片、動畫、視頻、音頻演示、EDA仿真軟件的直觀演示等等。PPT課件結(jié)合各種其他媒體，特別是仿真軟件的演示，能有效提高課堂效率和學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，如展示大量各種規(guī)格、型號的電子元器件實物圖，實例的仿真和各種電子系統(tǒng)電路、實物等。多媒體教學(xué)不僅方便快速，信息量大，而且會讓學(xué)生有更直觀的認識，能看到所學(xué)課程與實際應(yīng)用的關(guān)聯(lián)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。如在講解譯碼器74LS138時，用Proteus軟件界面上直觀地演示編碼信號和譯碼信號之間的關(guān)系并顯示出來，通過對照真值表改變電路狀態(tài)，查看電路輸出的變化。一方面可以幫助學(xué)生理解芯片的功能，另一方面可以給學(xué)生更接近實驗環(huán)境的演示效果，使學(xué)生在后續(xù)的實踐環(huán)節(jié)能迅速上手。而在公式推導(dǎo)和實例的分析，使用黑板板書來完成，以避免講課速度太快，學(xué)生跟不上，從而影響上課效果。因此，各種教學(xué)方式的應(yīng)用圍繞教學(xué)目標的實現(xiàn)為核心，揚長避短是關(guān)鍵。

2 實踐教學(xué)

依托國家級實驗教學(xué)示范中心，對數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)體系、內(nèi)容、方法手段進行改革，構(gòu)建了滿足電類和非電類電工電子實驗教學(xué)需求的硬件平臺，推進“以需求為導(dǎo)向，與興趣相結(jié)合，以能力培養(yǎng)為重點”的實驗內(nèi)容改革，實施了 “四結(jié)合一開放”（理論與仿真結(jié)合、仿真與實驗結(jié)合、實驗與工程結(jié)合、工程與創(chuàng)新結(jié)合，實驗室完全開放）的實驗教學(xué)模式，使實驗教學(xué)與理論教學(xué)、工程實際和素質(zhì)教育有機結(jié)合［1］。

2.1 實驗項目的設(shè)定

數(shù)字電子技術(shù)實驗采用了基本驗證型實驗和綜合設(shè)計型實驗相結(jié)合的方法，并引入可編程邏輯器件突出基本知識、方法和思想應(yīng)用，著重對器件邏輯功能的描述、分析和應(yīng)用，鍛煉和提高學(xué)生數(shù)字電路的安裝及調(diào)試技能。在實驗項目的選擇上強調(diào)內(nèi)容的針對性、應(yīng)用性、實踐性和實際操作性。學(xué)時上減少驗證性實驗，增加綜合設(shè)計性實驗比重；減少中小規(guī)模集成電路實驗，增加可編程器件實驗比重。具體實驗項目及實驗學(xué)時、實驗類型安排見表1。

2.2 實驗過程的實施

根據(jù)實驗示范中心 “四結(jié)合一開放”的教學(xué)模式，實驗課程全部實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，學(xué)生根據(jù)課程進度自由預(yù)約實驗時間及對應(yīng)的老師。雖然實驗獨立設(shè)課，但理論課教師全程參與，進度一致，實踐與理論緊密結(jié)合，使學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中既能提高運用所學(xué)知識進行設(shè)計的能力。驗證性實驗把查閱器件手冊和閱讀技術(shù)資料作為學(xué)生必須掌握的基本技能；綜合設(shè)計實驗經(jīng)歷設(shè)計理論講解——EDA仿真（Proteus和QuartusⅡ）——電路安裝調(diào)試——驗收，在此過程中鍛煉了學(xué)生分析、解決問題的綜合能力和工程實踐能力。同時鼓勵學(xué)生進行課外電子小制作，積極參與電子設(shè)計相關(guān)競賽，增加動手能力鍛煉機會，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

表1 實驗項目及實驗學(xué)時、實驗類型安排

2.3 實驗平臺的研制

以 “保證基礎(chǔ)、體現(xiàn)先進、聯(lián)系實踐、引導(dǎo)創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想，以數(shù)字電路的設(shè)計、仿真和測試為主線，并引入可編程邏輯器件編寫了實驗教材 《數(shù)字電路設(shè)計·仿真·測試》［4］，設(shè)計了中規(guī)模集成電路實驗箱和FPGA實驗箱［5］，所有開設(shè)的實驗均可在這2個平臺上實現(xiàn)完成。

3 考評制度

由于學(xué)校電類專業(yè)人數(shù)較多，每年均在500人，非電類專業(yè)人數(shù)在400人左右，任課教師多。為了對教學(xué)質(zhì)量的檢查與評估有一個較統(tǒng)一的考核標準，實行教考分離，建立符合教學(xué)大綱試題庫，評分標準明確，統(tǒng)一出卷，教師共同流水閱卷，并重視試卷分析，有助于教學(xué)質(zhì)量的提升和教師自身業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高。

實驗課的考評，分為實驗操作成績和實驗報告成績，按7∶3比例生成單個實驗成績，總成績由單個實驗成績按課時比例累加。

4 結(jié)語

實踐證明，現(xiàn)階段學(xué)校數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革使得學(xué)生的工程設(shè)計及實踐動手能力得到了明顯增強。但是，課程改革是一項復(fù)雜而長期的系統(tǒng)工程，需要學(xué)校的大力支持和任課教師對課程進行綜合、系統(tǒng)、長期的研究和完善，才能與時俱進，培養(yǎng)出符合社會需求的應(yīng)用型人才。

［1］余厚全，吳社興，羅炎林，等.地方高校創(chuàng)建實驗教學(xué)示范中心的改革與實踐 ［J］.實驗室研究與探索，2007，26（12）：92-95.

［2］余厚全，吳凌云，陳永軍.電子信息類專業(yè)實驗教學(xué)的幾點思考 ［J］.實驗室研究與探索，2009，28（6）：102-104.

［3］佘新平.數(shù)字電子技術(shù) ［M］.第2版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2010.

［4］佘新平.數(shù)字電路設(shè)計·仿真·測試 ［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2010.

［5］鄭恭明.FPGA創(chuàng)新實驗平臺的設(shè)計與應(yīng)用 ［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）：113-115.

［6］馬曉虹，尹向雷.數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)的改革與探索 ［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（10）：172-174.

［7］江捷，王鐵流，趙影，等.依托教材建設(shè)推進 “數(shù)字電子技術(shù)"精品課程建設(shè) ［J］.中國電力教育，2012，12（237）：71-72.

［8］楊雪，王玫.CDIO在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)模式改革中的應(yīng)用 ［J］.南京工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2010，10（1）：65-67.

［編輯］ 辛長靜