數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)“虛實結(jié)合”的自主性實驗?zāi)Ｊ窖芯?/h1>
2019-05-23 10:44:40周貴舟
電腦知識與技術(shù) 2019年5期
周貴舟
摘要：該文在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗改革中，引入“虛實結(jié)合”的自主性實驗?zāi)Ｊ?，以解決地方本科院校在有限實驗經(jīng)費投入的情況下，提高學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新精神的問題。
關(guān)鍵詞：課程改革；虛實結(jié)合；自主性實驗
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）05-0264-02
隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要，應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求與日俱增。自從三部委發(fā)布《引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》以來，地方本科院校紛紛向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，在人才培養(yǎng)過程中更加注重實踐動手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，而實驗教學(xué)的質(zhì)量直接決定了學(xué)生動手能力與創(chuàng)新精神的高低。教育部在成都召開新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議，強調(diào)堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，要求持續(xù)提高本科教育質(zhì)量。在此背景下，實踐教學(xué)得到了地方本科院校的高度重視，各個高校均積極探索深化實驗教學(xué)改革。以便實現(xiàn)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才培育目標。
數(shù)字電子基礎(chǔ)技術(shù)課程是計算機類、電氣類、自動化類等專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門實踐性和創(chuàng)新性很強的課程。是各專業(yè)后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。
1 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀
目前，大多數(shù)高校數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗采用實驗箱教學(xué)模式。通過課前預(yù)習(xí)實驗原理，課中進行實驗操作，課后撰寫實驗報告的原始模式進行課程實驗。這種模式有幾點問題難以解決：
1）學(xué)生對實驗箱的組成結(jié)構(gòu)原理理解不深，雖然能夠弄懂單個實驗的原理，并在實驗箱中進行正確操作，完成實驗，但搞不懂完整電路，妨礙應(yīng)用型能力培養(yǎng)。
2）多數(shù)高校特別是地方高校，實驗箱陳舊，元器件的更新不及時，妨礙了學(xué)生的自主創(chuàng)新型實驗的實行。
數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗用器材、耗材種類繁多。而地方高校財力有限，導(dǎo)致學(xué)生自主設(shè)計實驗時，實驗室中經(jīng)常缺乏相應(yīng)的電子元器件現(xiàn)象。于是，部分地方高校在該課程實驗中引入虛擬仿真實驗方式，來完全替代傳統(tǒng)的實物方式。這種方式又造成學(xué)生對基本的電子元器件等實物缺乏感性認知，使學(xué)生對數(shù)字電路實際工作狀況理解不深。鑒于此，本文提出一種“虛實結(jié)合”的自主性實驗?zāi)Ｊ健?/p>
2 對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗進行分類
數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗課程主要包括各種數(shù)字芯片的功能驗證、數(shù)字芯片的簡單應(yīng)用和數(shù)字電路的設(shè)計等實驗教學(xué)內(nèi)容。為了增強學(xué)生對硬件的感性認知，強化學(xué)生對實際硬件電路故障的檢測與處理，并引導(dǎo)學(xué)生將實際器件與仿真器件聯(lián)系起來，進行自主性、創(chuàng)新性實驗，我們把數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗重新進行整理分類，如圖1所示。
3 基于“虛實結(jié)合”的實驗教學(xué)模式
數(shù)字電路芯片發(fā)展迅猛，芯片種類層出不窮。而地方本科高校數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗室設(shè)備更新不及時，特別是芯片種類不是很齊全，嚴重制約了學(xué)生自主性、創(chuàng)新性實驗的開展。引入仿真技術(shù)后，又容易忽略實物實驗對學(xué)生理解電路的構(gòu)成及其故障的診斷與排除的重要性。鑒于此，我們在課程實驗中采用“虛實結(jié)合”的實驗教學(xué)模式。該模式在課程實驗中穿插采用實物與仿真模式，以提高學(xué)生動手能力與創(chuàng)新精神。
數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗中基本的驗證類實驗，主要為驗證數(shù)字芯片的功能并測試其使用環(huán)境，采用實物實驗的方式進行。既能讓學(xué)生形成對數(shù)字電路實際工作狀況的感性認知，又便于讓學(xué)生掌握數(shù)字電路中故障診斷的方法與技巧。
數(shù)字芯片簡單應(yīng)用類實驗，則采用先仿真再實物的方式完成實驗。在上該類實驗課前，先讓學(xué)生在仿真系統(tǒng)中進行實驗仿真。因仿真實驗平臺采用B/S結(jié)構(gòu)，學(xué)生可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)完成實驗，教師可以通過平臺查看學(xué)生實驗完成情況，了解學(xué)生對原理的掌握程度。仿真實驗完成之后，再讓學(xué)生用實物進行相同的實驗。通過仿真和實物兩種方式完成同一個實驗，使學(xué)生深刻理解實際電路與仿真的聯(lián)系與區(qū)別，明白在將仿真電路轉(zhuǎn)換為實際電路時，應(yīng)注意的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的實際工程思想。
為提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神，課程實驗中要求學(xué)生至少完成一項自主性、創(chuàng)新性實驗。例如：數(shù)字時鐘的設(shè)計、聲光控開關(guān)的設(shè)計等日常生活中涉及的數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用類產(chǎn)品的實現(xiàn)。對于這類實驗，學(xué)生要通過仿真方式來實現(xiàn)。
4 總結(jié)
通過“虛實結(jié)合”的實驗教學(xué)模式改革，既滿足了學(xué)生自主性、創(chuàng)新性實驗設(shè)計需求，提高了學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新精神，提升了課程教學(xué)質(zhì)量，又節(jié)省了購置實驗設(shè)備儀器費用。采用互聯(lián)網(wǎng)仿真實驗?zāi)Ｊ礁淖兞藗鹘y(tǒng)的實驗需要固定實驗場所、固定實驗時間的實驗?zāi)Ｊ?。學(xué)生除了到實驗室進行實物實驗，還可以利用課余時間通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地進行仿真實驗。引入日常生活中的實際應(yīng)用產(chǎn)品讓學(xué)生自主地去實現(xiàn)，既提高了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，又加強了學(xué)生的工程實踐能力。從而實現(xiàn)實踐教學(xué)向以學(xué)生為主體的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。
參考文獻：
[1] 宋彩霞，蘇萬力，丁男，等.“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2016（6）：38-40.
[2] 孫琦，常麗東，葛雯，等. 數(shù)字電路實驗教學(xué)的優(yōu)化與改革[J].信息通信，2016（1）：290-291.
[3] 黃沛昱，應(yīng)俊，羅一靜. 基于工程實踐能力培養(yǎng)的數(shù)字電路實驗教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2017（31）：250-252.
【通聯(lián)編輯：代影】
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周貴舟
摘要：該文在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗改革中，引入“虛實結(jié)合”的自主性實驗?zāi)Ｊ?，以解決地方本科院校在有限實驗經(jīng)費投入的情況下，提高學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新精神的問題。
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1 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀
目前，大多數(shù)高校數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗采用實驗箱教學(xué)模式。通過課前預(yù)習(xí)實驗原理，課中進行實驗操作，課后撰寫實驗報告的原始模式進行課程實驗。這種模式有幾點問題難以解決：
1）學(xué)生對實驗箱的組成結(jié)構(gòu)原理理解不深，雖然能夠弄懂單個實驗的原理，并在實驗箱中進行正確操作，完成實驗，但搞不懂完整電路，妨礙應(yīng)用型能力培養(yǎng)。
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數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗中基本的驗證類實驗，主要為驗證數(shù)字芯片的功能并測試其使用環(huán)境，采用實物實驗的方式進行。既能讓學(xué)生形成對數(shù)字電路實際工作狀況的感性認知，又便于讓學(xué)生掌握數(shù)字電路中故障診斷的方法與技巧。
數(shù)字芯片簡單應(yīng)用類實驗，則采用先仿真再實物的方式完成實驗。在上該類實驗課前，先讓學(xué)生在仿真系統(tǒng)中進行實驗仿真。因仿真實驗平臺采用B/S結(jié)構(gòu)，學(xué)生可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)完成實驗，教師可以通過平臺查看學(xué)生實驗完成情況，了解學(xué)生對原理的掌握程度。仿真實驗完成之后，再讓學(xué)生用實物進行相同的實驗。通過仿真和實物兩種方式完成同一個實驗，使學(xué)生深刻理解實際電路與仿真的聯(lián)系與區(qū)別，明白在將仿真電路轉(zhuǎn)換為實際電路時，應(yīng)注意的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的實際工程思想。
為提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神，課程實驗中要求學(xué)生至少完成一項自主性、創(chuàng)新性實驗。例如：數(shù)字時鐘的設(shè)計、聲光控開關(guān)的設(shè)計等日常生活中涉及的數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用類產(chǎn)品的實現(xiàn)。對于這類實驗，學(xué)生要通過仿真方式來實現(xiàn)。
4 總結(jié)
通過“虛實結(jié)合”的實驗教學(xué)模式改革，既滿足了學(xué)生自主性、創(chuàng)新性實驗設(shè)計需求，提高了學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新精神，提升了課程教學(xué)質(zhì)量，又節(jié)省了購置實驗設(shè)備儀器費用。采用互聯(lián)網(wǎng)仿真實驗?zāi)Ｊ礁淖兞藗鹘y(tǒng)的實驗需要固定實驗場所、固定實驗時間的實驗?zāi)Ｊ?。學(xué)生除了到實驗室進行實物實驗，還可以利用課余時間通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地進行仿真實驗。引入日常生活中的實際應(yīng)用產(chǎn)品讓學(xué)生自主地去實現(xiàn)，既提高了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，又加強了學(xué)生的工程實踐能力。從而實現(xiàn)實踐教學(xué)向以學(xué)生為主體的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。
參考文獻：
[1] 宋彩霞，蘇萬力，丁男，等.“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2016（6）：38-40.
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【通聯(lián)編輯：代影】
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