精品課程建設(shè)的教材改革原則

張迎春，李長云

(齊魯工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，山東濟南，250353)

“數(shù)字電子技術(shù)”課程是電氣信息類專業(yè)的重要課程之一，具有理論性強與實踐聯(lián)系緊密等顯著特點。筆者在省級“數(shù)字電子技術(shù)”精品課程建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生對課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺認(rèn)識不足，教學(xué)效果不佳。為此，筆者反思整個教學(xué)過程，從教材改革入手，對講授內(nèi)容、教學(xué)過程和教學(xué)方法等進行探索，將教師、課程和學(xué)生這三個核心要素連為一個有機整體，取得了較好效果。

1 先進性原則

就“數(shù)字電子技術(shù)”而言，以EDA技術(shù)、大規(guī)模集成電路及可編程邏輯器件為標(biāo)志，其更新速度日益加快?？v觀已出版的中英文教材發(fā)現(xiàn)，中文教材注重理論體系完整性，通常從門電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程入門，然后分組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖波形產(chǎn)生電路、半導(dǎo)體存儲器等單元電路和功能器件依序進行講解，最后簡單介紹近年來得到廣泛應(yīng)用的可編程邏輯器件［1］。英文版教材強調(diào)理論聯(lián)系實際，按照數(shù)制、基本門電路、加法器、觸發(fā)器、數(shù)字通信電路、時序電路和接口電路的順序進行講解，且每一章中均有可編程邏輯器件的應(yīng)用［2］。

因此，筆者采用中英文教材結(jié)合，指定文獻［1］為主要參考書，推薦文獻［2］部分內(nèi)容作為實踐指導(dǎo)書，并將教師的科研成果適當(dāng)融入到教學(xué)內(nèi)容中以保證教學(xué)內(nèi)容的先進性。即可滿足學(xué)生考研需要，亦能適應(yīng)就業(yè)的需求。

2 知能合一原則

求知教育側(cè)重于傳授學(xué)習(xí)和記憶的知識，是對世界本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識與把握;求能教育著重培養(yǎng)把知識轉(zhuǎn)化為應(yīng)用和創(chuàng)新實踐的能力，是發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的思路。顯然，求知是求能基礎(chǔ)，二者應(yīng)緊密結(jié)合，知能合一應(yīng)是精品課程教材建設(shè)的重要原則［3］。

2.1 教材內(nèi)容的細(xì)分及教學(xué)方式

精英教育向大眾教育的轉(zhuǎn)變，使得實施因材施教原則難度加大，但為知能合一原則提供了可能［3］。求知教育可集中進行，而求能教育則可通過相對集中的實驗、課程設(shè)計及實訓(xùn)等環(huán)節(jié)完成。針對“數(shù)字電子技術(shù)”大綱規(guī)定的內(nèi)容，我們首先依據(jù)模塊化原則將其分為邏輯基礎(chǔ)、組合電路、時序電路、可編程器件、脈沖電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換等六個模塊，然后對每一模塊中的內(nèi)容細(xì)分為知識傳授、能力訓(xùn)練和素質(zhì)培養(yǎng)三部分。前一部分為求知教育，后兩部分則為求能教育，結(jié)合每一模塊的特征制定不同的教學(xué)方式。

如文獻［1］的第四章，各種組合電路、編碼器、譯碼器等的基本分析方法和基本特性等屬于求知內(nèi)容;組合電路、譯碼器等的擴展和綜合應(yīng)用等屬于求能范疇，而邏輯電路設(shè)計則屬于能力拓展。

不同的教育內(nèi)容應(yīng)采用相應(yīng)的教學(xué)方法。針對本課程的基本概念、原理、法則及它們之間那些普遍起作用的具有內(nèi)在聯(lián)系的知識進行精講多練和啟發(fā)引導(dǎo);針對具體產(chǎn)品的使用方法和使用技巧等方面實用性的內(nèi)容進行刪減或安排學(xué)生自學(xué);針對電路分析和設(shè)計等宜采用求能教育方式。

求能教育可借助實驗與課程設(shè)計進行［4，5］。實驗訓(xùn)練學(xué)生實踐和綜合應(yīng)用能力。而課程設(shè)計及實訓(xùn)可鞏固學(xué)生已學(xué)過的理論知識，更重要的是為學(xué)生提供一次獨立的設(shè)計實踐的機會。學(xué)生通過查找資料、設(shè)計電路、安裝調(diào)試和總結(jié)等環(huán)節(jié)，可增強設(shè)計開發(fā)能力和創(chuàng)新實踐能力。

2.2 教學(xué)過程

教師在授課中應(yīng)注重虛擬情景式教學(xué)，適時對學(xué)生進行情景模擬式啟發(fā)，多問為什么。

例如，計數(shù)器芯片74160和74161的基本知識屬求知范圍。我們簡要介紹后轉(zhuǎn)入求能環(huán)節(jié)，用其設(shè)計任意進制計數(shù)器。教師采用虛擬情景式教學(xué)，可結(jié)合系列問題展開。如:“為什么74160是十進制，74161是16進制”?設(shè)想學(xué)生回答“74160的有效循環(huán)里累計了10個脈沖，74161的有效循環(huán)里累計了16個脈沖”。進而問“如何用一片74160或74161設(shè)計6進制計數(shù)器”?學(xué)生或許回答“讓有效循環(huán)里面只留下6個脈沖即可”。此時，教師便可繼續(xù)追問“怎么保留6個脈沖”?“留哪6個脈沖”?“電路怎么實現(xiàn)”?“如果設(shè)計的計數(shù)器進制數(shù)超過一片74160或74161的計數(shù)容量怎么辦”?等問題。整個計數(shù)器設(shè)計的教學(xué)過程完全在提出問題、分析問題和解決問題的虛擬情境中完成，實現(xiàn)求知與求能的完美結(jié)合。

2.3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

我們開設(shè)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)有“課程介紹”、“教學(xué)日歷”、“教師信息”、“教學(xué)材料”、“課程討論”、“教學(xué)筆記”和“個人資源”等欄目。我們在平臺建設(shè)過程中，特別關(guān)注“教學(xué)材料”和“教學(xué)筆記”兩個模塊。其中“教學(xué)材料”中的前沿進展、課外電子設(shè)計及競賽等內(nèi)容，將本課程的最新知識、學(xué)生在課外競賽中用到的本課程知識點等以視頻形式保存。“教學(xué)筆記”欄目中有教師教學(xué)筆記、學(xué)生學(xué)習(xí)筆記，既有教師教學(xué)心得，也有學(xué)生學(xué)習(xí)體會，學(xué)生可隨時登陸瀏覽。

2.4 實踐環(huán)節(jié)

實驗教學(xué)分為電子基本實驗、仿真實驗、綜合設(shè)計性實驗三部分?？紤]到實驗室元器件品種更新和數(shù)量不足，我們將電子設(shè)計自動化EDA引入到實驗教學(xué)中，利用Multisim 2001軟件提供的豐富元器件庫和多種虛擬儀器，讓學(xué)生在計算機屏幕上模仿真實的實驗室工作臺來搭建電子電路，并進行測試。

課程設(shè)計和實訓(xùn)的任務(wù)是使學(xué)生能夠綜合運用所學(xué)理論知識，在教師指導(dǎo)下，結(jié)合某一選題獨立地開展數(shù)字電子電路的設(shè)計與實驗，系統(tǒng)地進行工程實踐訓(xùn)練。每組學(xué)生分別從程序控制、中等規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路方面進行設(shè)計。同時，鼓勵大家參與從購買元器件、設(shè)計電路板、安裝到調(diào)試的完整設(shè)計過程。

4 結(jié)語

筆者教學(xué)實踐證明，本文所提出的精品課程教材建設(shè)的先進性原則和知能合一原則不但能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，而且可培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力，對精品課程建設(shè)有一定的推動作用。

各類競賽是檢驗教學(xué)效果的重要途徑。在近三年時間里，多名本課程教師指導(dǎo)了學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生參加全國和山東省大學(xué)生電子設(shè)計競賽，全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能車競賽等。取得的成績主要有:國家一等獎1項、國家二等獎3項，省級一等獎2項，省級二等獎5項，省級三等獎2項，國家A類協(xié)會組織的比賽二、三等獎各1項

［1］ 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)［M］.北京:高等教育出版社，2006

［2］ T homas L.Floyd.Digit al Fundamentals(7th Edi-tion)［M］.Pearson Education，2000，北京:科學(xué)出版社，2002

［3］ 郝文武.教學(xué)方式對能力發(fā)展作用的價值取向和實踐整合［J］.北京:北京師范大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2007，3:15-21

［4］ 曹慶年，孟開元.從電子設(shè)計競賽看電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗的改革與創(chuàng)新［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2000，22(2):67-68，75

［5］ 雷雨，李茜.電子技術(shù)課程設(shè)計與EDA教學(xué)相結(jié)合的探討［J］.武漢:高等教育研究，2006，22(2):42-43