应用型本科数字逻辑实验教学改革研究

刘华艳

（湘南学院软件与通信工程学院，郴州 423000）

应用型本科数字逻辑实验教学改革研究

刘华艳

（湘南学院软件与通信工程学院，郴州 423000）

应用型本科院校以培养适应经济社会发展需求的应用技术型人才为目标，实验教学在其人才培养过程中起着关键作用。“转型”后，数字逻辑实验课程的教学，在实验教学内容安排上，应减少验证性实验，对接职业标准增加设计性、综合性实验；在教学手段上，要利用现代教育技术突破实验的时空限制；在教学方式上，要“以学生为中心，发挥学生的主体作用；在课程考核上，要采用学习成果导向的形成性考核方式。通过改革，激发学生的学习兴趣和创新精神，提高学生的工程实践能力，取得良好的教学效果。

应用型本科；人才培养；数字逻辑；实验教学改革

0 引言

2014年李克强总理在国务院常务会议中提出“引导一批普通本科高校向应用技术型转型”。教发【2015】7号文件《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》中指出“推动转型发展高校把办学思路真正转到服务地方经济社会发展上来，转到产教融合校企合作上来，转到培养应用型技术技能型人才上来，转到增强学生就业创业能力上来，全面提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力。[1]”由此可见，在高校转型发展过程中，人才培养模式的转变是一个关键。

应用技术型本科院校以培养适应经济社会发展需求的应用技术型人才为目标，在人才培养上侧重于培养学生利用所学专业知识分析问题、解决问题的能力，要能够将专业知识和研究成果应用到社会生产实践中[2]。因此在培养应用技术型人才的过程中，实验教学起到了不可或缺的关键作用。

《数字逻辑》课程是一门工程性、实践性很强的课程，数字逻辑实验教学是数字逻辑课程教学中不可缺少的重要环节，是对该门课程理论教学的一个延续和补充，更是培养学生工程实践能力的关键。通过实验可以培养学生动手能力和创新思维，为学生将来走向工作岗位打下坚实的基础。因此，在应用技术型高校的数字逻辑课程教学改革中，数字逻辑实验课程的改革必须放在首位。

1 数字逻辑实验教学现状及问题

目前，大多数地方本科院校在数字逻辑实验教学上仍然采用传统的教学模式，即让学生利用传统的实验箱来完成实验。这种模式下，数字逻辑实验教学的现状及存在的主要问题如下：

（1）教学内容过于陈旧

随着大规模、超大规模集成电路的出现和应用，目前数字系统和计算机系统设计已经逐步转化为“硬件设计软件化”了。在实际的生产生活中，FPGA可编程芯片和VHDL语言编程被广泛使用。

而在实际教学中，大多数高校对数字逻辑课程的课时安排为64学时，其中理论48学时，实验16学时。由于课时较少，理论教学仍然以传统的组合逻辑电路分析和设计、时序逻辑电路分析和设计为重点，在电路设计时通常采用小规模门电路或MSI中规模集成电路来实现。实验课是对理论知识的一个巩固和应用，受理论教学和实验课时的限制，实验内容常以简单的验证性实验为主，少量的设计性实验也是以门电路或MSI芯片来完成的，与实际生产生活严重脱节。

（2）教学手段过于落后

目前，大多数高校仍然是以实验箱和逻辑门来完成数字逻辑实验教学。由于实验箱在多年的频繁使用中，可能存在部分损坏，而芯片这类耗材更是存在大量的损坏，当学生使用了损坏的元器件进行实验时，在花费了大量时间连线后，仍然得不到正确结果，需要花费大量的时间来排除故障。这样一来，就大大降低了学生的学习兴趣。且在该模式下，学生主要扮演接线员的角色，缺乏对问题的思考和探索。

（3）教学方式过于保守

由于实验箱是不能外借的，为了保证大多数学生能够在实验课内完成实验项目，大多数高校在实验教学方式上仍然是以教师为中心。即在实验课开始的前15-20分钟，由教师将实验内容、要求、步骤等事先传授给学生。这种“授之以鱼”的教学方式，虽然可以提高学生的实验效率，但是也让学生失去了独立思考的过程，久而久之，学生就产生了惰性，没有了探索精神和创新精神，从而也就失去了实验课的精髓。

（4）课程考核方式过于简单

目前，大多数高校对数字逻辑课程的考核要么仍用“一卷定终身”的方式，要么以“期末考核+平时成绩”的方式。这种简单的课程考核方式没将实验与课程考核挂钩。实验不影响到课程考核成绩，学生就不重视，认为只要期末考试及格了，实验做不做都无所谓，在实验课上不愿意动手动脑。

2 数字逻辑实验教学的改革措施

教发【2015】7号文件明确指出“建立以提高实践能力为引领的人才培养流程，率先应用“卓越计划”的改革成果，建立产教融合、协同育人的人才培养模式，实现专业链与产业链、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程对接。加强实验、实训、实习环节，实训实习的课时占专业教学总课时的比例达到30%以上，建立实训实习质量保障机制。扩大学生的学习自主权，实施以学生为中心的启发式、合作式、参与式教学，逐步扩大学生自主选择专业和课程的权利。[1]”

因此，高校数字逻辑实验课程的教学可从以下几个方面进行改革：

（1）更新教学内容，与时代接轨

根据文件精神，高校要“实现专业链与产业链、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程对接”，这就需要更新教学内容，将生产中实际使用的一些新知识、新技术引入课堂。

适当增加数字逻辑课程的课时，适当提高实验课程的比例。在实验教学内容安排上，应减少验证性实验，对接职业标准增加设计性、综合性实验。将生活中常用的一些电路如抢答器、交通信号灯等引入实验课，让学生感到这门课程是有用的，是与生活息息相关的，从而激发学生的学习兴趣，点燃学生的学习热情，化被动为主动，达到更好的教学效果。

此外，在学生掌握传统的电路分析和电路设计之后，教师应将FPGA可编程芯片和VHDL语言引入课堂，让学生了解数字系统的发展方向，接触到该行业的前沿知识，真正实现产教融合，让学生一出校门就可投入生产活动，服务地方经济。

（2）采用先进教学手段，突破实验的时空限制

将虚拟软件引入数字逻辑实验课堂，与传统实验箱相结合，让实验不再受时间和空间限制。

众所周知“授之以鱼，不如授之以渔”，想要真正做到“授之以渔”，就要给学生充分的思考时间，要将实验课堂的90分钟延伸到课外去。采用软硬结合的教学手段后，教师可提前布置任务，让学生在课后进行预习，引导学生学会根据任务，充分利用课本以及计算机网络资源、学校图书馆电子资源等现代化技术来查阅相关资料，积极开动脑筋设计电路，并用虚拟软件来实现。教师呢，只需要在学生设计过程中遇到困难时，对学生的疑问及时给予解答和引导即可。

只有给了学生充分的思考时间和交流时间，才能真正地发挥学生的主观能动性、创造性和团队合作性。这样的实验才能培养出会思考、爱探索、有创新、有团队意识的学生。

（3）改革实验课堂教学方式，实现以学生为中心的参与式教学

要将“以教师为中心”转变到“以学生为中心”的教学上，是件说起来容易做起来难的教学改革。相比理论课堂教学而言，实验课堂更容易实现该转变。

采用软硬结合的先进教学手段后，学生在课前可以有充分的预习时间，在实验课堂上的工作任务就大大减少了，这时可以鼓励学生走上讲台，参与实验分析和总结。鼓励学生在讲台上介绍自己设计电路的特点和亮点，分享自己设计过程的心得体会，让学生学会总结思考，同时学生也能从他人的设计中得到启发，学会举一反三，取长补短。这种以学生为中心的参与式实验课堂教学，既有利于教师及时了解学生的学习情况，也能充分调动学生的学习积极性，让学生真正地做到学有所思，学有所获。

（4）改革课程考核方式，引起学生对实验的重视。

对于数字逻辑这种工程实践性很强的课程而言，单用一张期末考试试卷根本无法说明学生的动手能力和工程实践能力，因此将实验情况纳入到课程考核中是非常必要的。

在第一次课上，教师就应告诉学生，本课程采用形成性考核方案，终结性考核（期末考试）只占本课程的50%，过程性考核占50%，这样就能立刻引起学生对实验课的重视。过程性考核包括平时成绩和阶段性学习成果两部分。平时成绩应以学生的实验预习、实验操作、实验报告、上台总结等课堂表现的情况等为依据来评定，教师应在每次实验课结束时给出当次实验的平时成绩，对学生予以及时的激励。根据实验项目确定若干个实验作品为考核对象，评价学生的阶段性学习情况，加强学生动手能力的培养。

（5）根据实际情况，进行实验分级，实现因材施教

由于地方型本科院校的学生存在较严重的两级分化，学生良莠不齐，对于设计性、综合性这类较为复杂的实验而言，除了要给予学生充分的思考时间，还要考虑到学生的实际能力问题。如果用同一标准去要求学生，要么会出现大量抄袭情况，要么会严重制约优秀学生的发展。因此，教师可对该类实验进行分级，将实验内容分为“必做”和“选做”两个级别[3]。必做部分是全体学生都应完成的部分，实验内容主要体现了对基础知识的巩固；选做部分是学生可根据自身能力进行选择完成的部分，是对基础知识的延伸拓展以及综合应用。以带显示的数字抢答器为例，必做部分可要求学生完成基本的抢答器功能，即及时辨认出第一时间按下抢答按钮的选手并显示；而选做部分可让学生增加犯规显示、开关防抖、答题加减分等功能。

这种对实验内容进行分级，因材施教的方式，不仅能让全体学生完成基本的教学任务，达到基本的教学目标，还能让部分优秀的学生进一步提高自身能力，为日后参加电子设计大赛打下坚实基础。

3 结语

应用型本科院校是以培养适应社会需求的应用技术人才为目标的，而应用技术人才培养的关键就在于培养学生的动手能力、创新能力和工程实践能力。因此在地方本科院校向应用型本科院校转型发展过程中，实验课程的改革是一个重要环节。

在数字逻辑实验教学改革中，我们通过采取上述措施，已取得了一定的效果。学生普遍反映对本课程产生了一定的学习兴趣，也有所收获，学生的学习成绩也有所提高，图1为改革前2013级某班学生的数字逻辑课程考核成绩分析图，图2为改革后2015级某班学生的数字逻辑课程考核成绩分析图，由图可知，改革后学生的平均成绩有了大幅度提高，优秀率和良好率比改革前也有显著提高。此外，越来越多的优秀学生表示愿意在课程结束后，进一步自学，期待有机会参加各项电子设计大赛。

图1 改革前数字逻辑课程考核成绩分析

图2 改革后数字逻辑课程考核成绩分析

在今后的数字逻辑教学中，应以教发【2015】7号文件精神为指导，继续深化教学改革，不断探索新的教学方法和教学模式，尤其要在打造校企协同育人平台方面下功夫，真正实现产教融合，培养出真正能适应社会需求的、具有创新精神的应用技术型人才。

[1]教育部，国家发改委，财政部.关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见[Z]，2015.11.

[2]温卫敏，王友社，姚光顺.应用型本科高校计算机专业实验教学改革探讨[J].计算机教育，2012，3（6）：107-110.

[3]宋明秋.数字电路实验教学改革的设想[J].长春理工大学学报（高教版），2010，5（2）：150-151.

Reform of Experimental Teaching of Digital Logic in Application-Oriented Universities

LIU Hua-yan
（College of Software and Communication Engineering，Xiangnan University,Chenzhou 423000）

Application-oriented universities aim at training applied and skilled talents to meet the needs of economic and social development,experimental teaching plays a key role in the process of personnel training.After the transformation,the teaching of digital logic experiment course should reduce the verification experiment,meet the professional standards,and increase the design and comprehensive experiment in the arrangement of experimental teaching content;in the teaching method,we should make use of modern educational technology to break through the limitation of time and space;in the way of teaching,we should take the students as the center and play the main role of students;in the course assessment,we should adopt the formative assessment method with learning achievement oriented.Through reform,the students'interest in learning and the spirit of innovation are stimulated,and students'engineering practice ability is improved,and good teaching effects are achieved

Application-Oriented;Personnel Training;Digital Logical;Reform of Experimental Teaching

2016年湘南学院校级教学改革研究项目（No.33）

1007-1423（2017）31-0040-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.31.010

刘华艳（1983-），女，湖南临武人，讲师，硕士，研究方向为电路与电子技术、计算机应用等

2017-09-20

2017-11-01