數(shù)字電子技術(shù)課程實驗教改分析

郭紅琳

(山東科技大學(xué)，山東 青島 266510)

1 國內(nèi)外“數(shù)字電子技術(shù)”課程現(xiàn)狀

當(dāng)前，國外很多高校如麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等都積極引進(jìn)最新的數(shù)字電子技術(shù)，并在實驗教學(xué)過程中對其進(jìn)行有效應(yīng)用，主要實驗教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)字電子技術(shù)、微處理器結(jié)構(gòu)等，并取得良好實驗教學(xué)效果，有力促進(jìn)了學(xué)生的整體性發(fā)展。

國內(nèi)重點高校由于種種原因未能提高對數(shù)字電子技術(shù)課程的重視，這也導(dǎo)致當(dāng)前我國高校數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容、實驗內(nèi)容和教學(xué)模式都處于相對落后局面。具體來講，我國高校的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)，其核心內(nèi)容沒有變化，教學(xué)重點依然是中小規(guī)模器件的組合以及邏輯電路的應(yīng)用。其次，教材的建構(gòu)沒有改變，表現(xiàn)為教材內(nèi)容分裂，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，難以達(dá)到系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性效果。最后，教學(xué)過程中實驗內(nèi)容與實際需求存在較大差距，以驗證性實驗為主，缺乏實踐實驗內(nèi)容。

近年來，高校逐漸意識到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題，因此積極采取措施，針對數(shù)字電子技術(shù)的實驗教學(xué)進(jìn)行針對性改進(jìn)，力求有效提高數(shù)字電子技術(shù)課程的實驗教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的整體水平。

2 課程實驗教學(xué)改革思路

2.1 實驗平臺建設(shè)

為了順利開展數(shù)字電子技術(shù)課程實驗教學(xué)，很多學(xué)校都開發(fā)了相應(yīng)的實驗系統(tǒng)，并針對具體的教學(xué)內(nèi)容如數(shù)字邏輯電子技術(shù)、單片機(jī)原理等開發(fā)了對應(yīng)的平臺。這些系統(tǒng)和平臺為學(xué)生有效開展實驗提供了良好環(huán)境，但是在實踐環(huán)節(jié)，這些實驗平臺需要學(xué)生花費大量時間對其進(jìn)行熟悉和掌握，這個過程會影響到學(xué)生后續(xù)實驗效果，不利于學(xué)生個人對相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)掌握。為了改進(jìn)這種局面，可以統(tǒng)一采用專業(yè)公司開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化實驗平臺，這種平臺不僅可以開展實驗，還可以為學(xué)生提供資源共享。當(dāng)前，很多公司為教學(xué)實驗設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)或者平臺，并在實踐中得到有效應(yīng)用。比較常見的實驗系統(tǒng)和平臺包括Xilinx和 Digilent公司推出的 FPGA實驗平臺軟硬件開源，具有良好兼容性，而且可以進(jìn)行多種實驗課程，因此具有良好適應(yīng)性。

2.2 實驗內(nèi)容建設(shè)

實驗內(nèi)容的改革，主要是增加自主設(shè)計內(nèi)容，提高實驗的實用性。當(dāng)前，高校的實驗教學(xué)已經(jīng)取得良好效果，很多學(xué)生可以熟練應(yīng)用EDA工具和HDL進(jìn)行自主設(shè)計，進(jìn)而得到各種具有良好創(chuàng)新特殊的系統(tǒng)，比如相關(guān)的圖形控制系統(tǒng)、音樂播放器、數(shù)字立體聲驅(qū)動、機(jī)器人兩組軟件等。針對數(shù)字電子技術(shù)實驗內(nèi)容的改革，可以積極利用Nexys3和 Basys2實驗系統(tǒng)，通過各種基礎(chǔ)實驗引導(dǎo)學(xué)生開展數(shù)字電路的設(shè)計和實踐；在教學(xué)過程中，可以適當(dāng)減少驗證性實驗內(nèi)容，增加數(shù)字電子技術(shù)中常用器件以及存儲器的控制和應(yīng)用等內(nèi)容，這有助于強(qiáng)化實驗的自主設(shè)計特性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。不僅如此，實驗過程中還可以引進(jìn)CPU、微處理器等概念，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握相關(guān)的實驗技術(shù)，提高學(xué)生應(yīng)用簡單模塊組建復(fù)雜系統(tǒng)的能力。

2.3 實驗教學(xué)模式改革

考慮到數(shù)字電子技術(shù)課程的實驗室教學(xué)需要進(jìn)行基礎(chǔ)性驗證和相應(yīng)實驗系統(tǒng)驗證，而這個過程需要花費大量時間在相關(guān)的軟件設(shè)計上面。基于此，現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計往往基于CAD軟件在實驗室之外進(jìn)行，針對實驗空間的擴(kuò)展可以解決實驗學(xué)時的問題。有關(guān)公司設(shè)計推出的實驗板為口袋實驗提供了基礎(chǔ)，這種環(huán)境下，每個學(xué)生都可以擁有自己的實驗系統(tǒng)，并根據(jù)自身需要在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行自主實驗和創(chuàng)新。

針對數(shù)字電子技術(shù)課程實驗教學(xué)的改進(jìn)，還可以針對學(xué)生開發(fā)開放實驗項目，組織學(xué)生在現(xiàn)有知識基礎(chǔ)和實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，可以設(shè)計相關(guān)的科研項目和創(chuàng)新基金項目，也可以引導(dǎo)學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目。在此基礎(chǔ)上，老師可以組織學(xué)生參加相關(guān)的實驗競賽，幫助學(xué)生在自主實驗過程中進(jìn)一步提高其綜合能力和實驗?zāi)芰?。在實驗開展過程中，主講教師應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)一定數(shù)量的實驗指導(dǎo)和創(chuàng)新實驗開發(fā)工作，并負(fù)責(zé)理論教學(xué)和實驗的配合問題，盡量做到講課和實驗緊密銜接。

3 結(jié)語

近年來，高校逐漸意識到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題，因此積極采取措施，針對數(shù)字電子技術(shù)的實驗教學(xué)進(jìn)行針對性改進(jìn)，力求有效提高數(shù)字電子技術(shù)課程的實驗教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的整體水平。

針對數(shù)字電子技術(shù)實驗課程改進(jìn)方案的逐步實施，學(xué)生通過教改試點，對數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計興趣明顯提高。在實驗教改逐步完善的過程中，今后將進(jìn)一步提出實驗教材內(nèi)容的改革方案。