数字电子技术实验教学改革探讨

胡博文

摘 要：数字电子技术逻辑性和实践性都较强，本位在总结传统实验教学的基础上融入现代化教学理念，结合高等教育需求，针对数字电子技术实验具体问题，提出一系列改革举措，从而提高教师对数字电子技术实验的授课质量和学生对该课程学习的积极性、主动性。

关键词：数字电子了技术实验 实验教学 教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0156-02

1 实验内容和实验体系的改革

1.1 改革实验教学内容

（1）整合实验内容，理论和实验独立授课。传统的数字电子技术实验是嵌入到理论课中的。实验课和理论课分开授课后，把两门课在同一学期开设，实验学时32学时，包括验证、设计和综合三种类型实验。验证性实验主要验证基本逻辑运算和逻辑器件的特性；综合性实验是通过所学的知识的前后结合综合设计一个具体逻辑电路；设计性实验主要让学生设计简单的逻辑电路，并通过搭建电路模型，仿真验证其正确性，然后焊接完成电路的制作。在整个实验过程中，注重逻辑器件参数与特性的测试及实验仪器的使用，让学生真正的懂得实践的目的，掌握实验仪器各部分的功能及使用方法。

（2）注重元器件的使用，合理进行验证性实验。为了夯实理论基础，在掌握仪器使用的基础上进行验证性实验，从而培养实验技能的必要性。如验证译码器芯片74LS138、编码器74LS148、移位寄存器74LS194等的功能。

（3）因材施教，注重实践能力的培养。在授课过程中，虽然理论和实验是分开授课的，但是必须明确理论教学和实验教学的密切配合关系，在理论授课的前提下进行实验操作，这样才能使学生在掌握理论的前提下大幅度提高动手能力。在实践教学的基础上总结经验，编写配套的《数字电子技术实验教程》，因材施教，培养学生的综合实践能力。

（4）加强综合性实验的操作。综合性实验主要是让学生运用所学理论知识，从工程观念角度分析问题，从而解决问题。这些实验一般让学生把所学的不同逻辑模块，通过模块之间的逻辑关联特性，从总体上构思，设计出新的逻辑单元，实现新的逻辑功能，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。如“流水彩灯”、“抢答器”和“秒表电路”等。通过开设此类综合性实验，将组合电路、时序电路、A/D转换器 、D/A转换器、555定时器、可编程逻辑期间等有效的综合，大幅度提高了学生的学习兴趣和动手能力，为后续设计创新性实验打下基础。

（5）增设创新型设计性实验。由老师布置联系生产实际的题目及要求，学生自己设计方案、绘制电路、仿真运行，经指导教师同意后进行元器件焊接，直至做出设计成品。整个过程学生获得了成就感，提高了学习热情，体验了工程操作的模拟，培养了学生实践动手能力。如交通信号灯控制逻辑电路设计、汽车尾灯控制电路、篮球竞赛30S计数器实验等。

2 实验教学体系的改革

（1）增加学时量。以往实验课附属于理论课，学时较少，独立授课后增加了学时量，制定了新的实验课教学大纲。验证性实验、综合性实验和设计性实验学时按5∶6∶5分配，全面提高学生理论与实践结合的能力、知识综合运用的能力和创新思维的能力。

（2）改革实验方式。以往数字电子实验都是老师在实验室领着学生做实验，而现在除了这种方式之外，进行了开放式前导实验、开放式后续实验和网络授课等多种方式进行实验操作。由于学生的实验水平参差不齐，通过开放式前导实验的进行，操作能力不足者可以提前进行，水平高者节省了时间，达到了填平补缺的目的。开放式后续实验指学生在进行本次实验后，进行下一个实验的预习和模拟训练。通过网络学生可以随时随地的和老师进行沟通学习，不再局限于课堂。

（3）优化实验手段。在传统的实验箱硬件操作的实验手段的基础上，增加了面包板，让学生设计好电路，并在面包板上安装元器件并连接好，结合示波器等仪器测试逻辑电路是否成功；除了硬件电路之外，还增设了EDA软件仿真部分，仿真确定可行性后再进行元器件的焊接与调试；此外建立虚拟实验室并开放实验室，虚实结合进行实验操作，提高实验操作能力。

（4）实践环节的改革。将整个实践环节层次化，基础应用型、综合型和设计型三种类型实验层层递进，实现三阶段阶梯式教学模式。此外，学生运用所学的数字逻辑电路的知识进行为期两周的课程设计。从题目选择、方案制定、电路仿真、电路制作到调试等一系列流程，最后做出一个作品，并撰写相应的报告才算完成。通过完整、科学、自主的实践过程，培养了学生的动手操作能力、综合实践能力、创新设计能力，为后续课程的学习打下良好的基础。对设计感兴趣的同学每年都进行电子系统综合设计的辅导。比如暑期进行的“全国大学生电子设计大赛”和“机器人大赛”的辅导，将电子技术和单片机有机结合，让可编程器件与EDA技术应用于电子设计当中，让学生学会电子系统的设计与开发。同时通过大学生科技创新，让学生自己选定研究方向，进行电子系统与产品的设计。

（5）考核方式改革。考核总成绩分为平时成绩和考试成绩，平时成绩占总成绩的70%，考试成绩占总成绩的30%。其中平时成绩中操作占70%，平时表现占10%，报告占20%，操作包括硬件操作和软件仿真两部分。考核成绩是在所有实验完成后，学生随机抽签决定考核内容，作为判断学生该实验课程学习的一个重要依据，很大程度上提高了学生的实验热情， 变被动为主动，充分调动学生的积极性。

3 实验方法的改革

为改善学生动手能力和创新设计能力的差异这种差异在整个教学中注重教学方法的改革，实现多元化教学，具体如下。

（1）分层次开放实验。依据教学目标、对象和条件不同，分层次开放实验。一是计划内开放，开放教学大纲内实验。学生根据自己的时间和指导老师约定，合理安排实验，把必做部分的实验做完，选做的实验按学分要求做完；二是计划外全面开放。对于大纲之外只要学生感兴趣的实验，学生可以随时到实验室进行实验操作，需要时可请指导老师指导；三是计划外重点开放。对于有特殊专长、特殊需求的学生，提供专业老师指导，有针对性的开放实验。通过层次化的开放实验，很大程度上激发了学生的学习兴趣，有利于培养学生的创新思维和知识综合运用的能力。

（2）开放实验室。对每个实验室配一名管理教师和多名学生管理员。上班时间管理教师进行实验室管理，课余时间学生管理员负责实验室的管理，实现全天开放实验室，是资源最大化利用。

（3）综合实验群的建设。建立综合实验群指综合多个实验室去做一个实验。比如数字电子技术实验室、DSP实验室、基础实验室等多个实验室融合，实现一个新的实验群，对于电子设计大赛这类较复杂的课题制作，学生可以在多个实验室实现实验的设计与制作。

（4）丰富教学资源。为了更好的授课，为准备了丰富的教学资源，学生可以通过各种方式进行实验。提交实验结果的方式也有多种形式，如现场检查，视频、APP互动等。

（5）加强教师指导。对于大纲内实验主要是教师检查，对于重点开放实验，教师必须全程参与指导，保证实验的顺利进行。

（6）强化课程设计环节。教师给出题目，学生自主选择。每位教师所指导学生不得多于15人，一个班级学生选同一题目者不得多于3人。学生根据所选题目制定方案、设计电路并仿真验证其确定，然后购買元器件，进行焊接、调试，最后上交作品和报告。

4 结语

以培养应用型本科大学生为目标，从实验内容、实验教学体系和实验方法上探讨数字电子技术实验教学的改革。通过实验改革，提高了学生的学习主观能动性，教学效果也显著提高，实验设备的利用率也得以提高。

参考文献

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