数字电子技术教学改革的探索

甘家梁

(孝感学院计算机与信息科学学院,湖北孝感 432000)

“数字电子技术”是电类专业重要的技术基础课,理论性和实践性都较强。因涉及的知识面广,对于许多逻辑数字的概念和相关逻辑器件的应用无法产生相应的实物映像,学生学习时往往感到抓不住要领,枯燥难学。如何革新传统的教学方法,提高数字电子技术课程的教学水平和质量,把先进的教学思想和理念应用到课程教学中,一直是我们在教学上探索的方向。近年来,笔者把项目化教学法应用在数字电子技术的教学中,取得了一定成效,对此作一总结,与同行探讨。

“项目教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动。其目的是在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。项目化教学法的特点是通过“教与学、学与做”的互动,促进双向交流。采用类似科学研究及实践的方法,促进学生主动积极发展。在教学活动中,教师将需要解决的问题或完成的任务以项目的形式交给学生,在教师的指导下,以小组工作方式,由学生自己按照实际工作的程序,共同制定计划、共同或分工完成整个项目。在项目教学中,学习过程成为一个人参与的具有创造性的实践活动。

在应用型本科院校中采用项目法教学,不仅给学生传授基础理论知识,更重要的是为学生创造更多的研究机会,提高了学生的科研意识,促进了学生实践能力、研究能力和创新精神的形成。

1 项目教学法的应用

在数字电子技术基础的课程教学中,针对项目教学法的要求,对课程的教学内容、方法和手段等进行了有益的探索,采取以实践、应用为出发点的“理论与实践一体化”的项目教学理念,建立一套采用多媒体技术辅助理论传授、计算机仿真技术、实践验证及综合设计相结合的全方位的课程教学新体系[1],在讲授理论基础时贯穿项目来阐释理论,然后在项目的实训过程中夯实理论基础,教学时根据对应项目设计出应学习哪些知识库中的知识(选取原料),这些知识以什么样的方式进行衔接组合的,要让学生心中有数(见图1)。

图1 知识库与项目关系示意图

在具体项目的驱动引导下使深奥的理论推导变得有形易懂、易掌握,使学生既能了解基本原理,又能动手操作相关实训项目,从而达到应用型本科院校的课程教学目标。

2.1 选择项目

项目教学中项目的选取是关键。这里的项目主要是指针对数字电子技术基础课程教学内容而设计的能由学生独立完成,同时可收到良好教学效果的任务。确立本课程的学习项目时注意到了以下几个方面:

(1)既要突出学生对基本理论知识掌握的要求,也要培养电子器件操作能力的训练,满足理论和动手能力的需求,同时又充分考虑了学生升学读研对理论知识学习的需要。

(2)根据教学大纲要求的教学内容和知识点分布,设计具有针对性的项目。从学生实际的知识水平和实现任务的能力来确定项目的难易程度,既要能够激发学生的学习兴趣,同时又要能引起学生的思考和讨论。在整门课程的内容编排上,考虑到了学生的认知水平,由浅入深、按教学任务的难易程度来安排课程内容与项目,实现能力的逐步递进。

(3)把理论知识体系细化,把学生将来从事项目活动中所需的基本知识和专业技能,分解到具体的、真实的项目中去,以项目的实施为主线,贯穿各个相关的理论知识点。真正实现“学中做,做中学,学就会”。

2.2 项目教学法实施过程

要确保项目教学法在数字电子技术基础课程顺利实施,我们必须按教学大纲和实验大纲要求,对课程内容进行整合,在各个主要的教学单元中贯穿实验实训项目,以教学和实验大纲为蓝本,细化章节界限,结合物理、数学、门电路的知识和数字电路的知识进行整合优化,变成各个电子电路应用单元,适时运用项目教学法,使得学习过程是一个不断成功地完成项目的过程。

结合专业人才培养目标、教学计划的具体要求,构建了如图2所示的数字电子技术课程教学体系。在教学体系的实施过程中,课堂理论教学中采用的是理论传授与之对应的项目分解相结合的教学模式,而实践教学环节采用的是如图3所示的以项目为中心的一体化模式[2]。整个模式是在整个实验课程教学体系、各相关专业的专业背景和社会实际需求的基础上构建的,主要特色在于“理论知识项目化”、“以实为主,虚实结合”和“多元化”,根本目的在于缩短“专业基础课”和“实际应用”间的距离[3]。教学体系中,整个目的是培养应用性人才,突出的是学生对数字电路的分析、设计能力以及硬件操作技能的提高,设计、创新理念的更新。

图2 数字电子技术教学体系框图

在项目教学法的应用中,实验环节、课程设计和开放创新构成了有机的三角环节。“开放创新”是指在开放实验室进行的相关软、硬结合数字电路的仿真与设计、较为复杂的数字电路实验的完成和实用数字综合系统的设计等,是实验环节和课程设计的有益补充,也是学生对数字电路应用能力提升的有效途径,主要以学生自主设计与制作为主。

我们按照数字电子技术培养目标,根据教学大纲和实验大纲的要求,筛选具有代表性的5个实训项目(根据各学校的课时安排,可以选择更多),理论知识点与具体项目设置见表1。

由表1可知,五个知识模块对应五个实验模块(五个阶段项目),涵盖了作为应用型本科院校学生学习数字电子技术需要掌握的主要内容,其中既有基础的项目也有提高项目,在最后一个综合项目模块里,要求对学生能力和职业素质的总体训练。因此,在具体教学时将所需要的知识分成各个知识库,如:物理.数学、晶体管、基本门电路、组合门电路、触发器、时序电路.脉冲波形产生与变化电路、D/A转换等知识库[5]。

表1 知识模块与项目的对应关系[4]

在项目教学法的实施过程中,学生会发现只要掌握了相关知识库的内容,就能做出自己的作品。从学习第一个项目开始依次往后完成,使得学习过程是一个不断成功地完成项目的过程。当所有项目任务全部完成,大纲要求主要的知识点就全学完了,也掌握了。即便只完成部分项目任务,也可以去做一些小电路了,事实并没有必要学完全部知识才可以去做开发的。这样对于提高学生的学习兴趣和积极性,无疑是个成功的引导。

2 项目化教学的体会

项目化教学的应用能很好地构建学生“知识、能力、素质、创新”的统一。

(1)课堂教学贯穿项目剖析激发了学生学习兴趣。数字电子技术的项目化教学让学生全方位接受课程的内容。同时,学生自身的实践参与加深了对数字电路的喜爱。

(2)增强学生学习主动性。大力推进以学与做相结合的项目化教学法,教学计划的细化和项目的选择提高了教师的业务水平,拉近了学生学习理论知识与实践的距离。从学生积极参加智能小车等全国电子大赛结果来看,学生科研能力得到显著提高。

(3)改进基础实验。紧跟电子技术的发展步伐,减少验证性实验,增加探索性实验,删除内容陈旧的实验,增加仿真等教学新方法。新技术和探讨性的综合性实验。

(4)鼓励引导学生参与科研活动。在应用型本科生中,注重学生早期参加科研训练很有必要,让学生获得科研活动的机会,提高学生的研究能力。在教学过程中,学生学会了学习,学会了创新,学会了做人,使学生的求真务实的科学精神得到加强,良好的意志品质得到锻炼,为学生的成才奠定了坚实的基础。

3 结束语

数字电子技术课程的教学改革,我们只是处于探索阶段,虽取得一定的教学效果,但也面临许多困难。从总结经验的角度,可把数字电子技术课程改革总结为:一是为适应数字电子技术课程的现状,教学手段的改革势在必行,电子教案,网络课件,仿真手段,与传统教学手段有机结合,提高学生的学习兴趣,从而提高教学质量和教学效果。二是以设计性实验为代表的实践性教学环节的改革,对学生的综合素质的培养具有重大意义,并将进一步推进数字电子技术等系列课程的改革深入发展。

[1] 杨玉强,腾香,戴心来,等.电子技术课程的改革研究与实践[J].电气电子教学学报,2006(4):12-14.

[2] 薛延侠,郑燕.“数字电子技术”课程教学改革的探讨[J].西安邮电学院学报,2006(11):116-118.

[3] 张升义.《模拟电子技术基础》实践课程的教学改革与探索[J].孝感学院学报,2009(6):121-123.

[4] 陈大钦,罗杰.电子技术基础实验[M].3版.北京:高等教育出版社,2006.

[5] 康华光,邹寿彬,秦臻.电子技术基础:数字部分[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.