高職數字電子技術教學方法初探

關于高職數字電子技術教學方法初探

　　論文摘要：《數字電子技術》是電子類專業的專業基礎課程，主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法，訓練學生數字電路制作與調試的基本技能。本文從該課程的教學目標和偏遠職業院校辦學條件的實際出發，結合教學實踐，探討了該課程教學的一些做法。

　　論文關鍵詞：數字電子技術；教學方法；高職教育
　　
　　《數字電子技術》是電子類專業的專業基礎課程，是一門必修課。它是培養學生具備電子技術的基本知識和技能，和《模擬電子技術》課程共同構成電子類專業的基礎核心課程，是學生必須打下的專業基本功。它以電路基礎課程學習為基礎，是后續單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業課程學習的基礎，也為無線電裝接工、調試工等考級考證打下基礎。
　　高職數字電子技術教學的目標確立是為了更好地指導該課程的教學方向，對有效落實教學體系起到了指導性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理，再依托EDA的技術，強化理論和實踐的教學，最后通過課程的設計創新來形成獨具教學質量的體系。

　　一、高職數字電子技術教學的目標

　　實踐教學和理論教學是高職數字電子技術教學綜合體系，通過實驗、實習、課程設計等內容，完成基本操作技能、綜合能力和應用能力的三級能力培養要求，培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力及創新思維的綜合能力。
　　（一）基本操作技能的培養
　　實驗是整個實踐教學環節的基礎，可以分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗可以使學生了解器件功能和使用要求，掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能，熟悉實驗操作規范以及學習實驗報告的書寫要求等基本技能，為進一步深入學習理論知識和能力培養奠定基礎。對于初學的學生，必要的驗證性實驗是培養基本操作技能的主要途徑，是素質教育的基礎。
　�。ǘ�）綜合能力的培養
　　驗證性實驗過多會使學生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望，思維缺乏靈活性和創造性。開設綜合性、設計性、實踐性實驗，可以增加實驗的靈活性、創造性，激發學生的求知欲和學習的興趣，使學生能初步地將所學的基本理論知識獨立應用于實踐中。在觀察和探索的基礎上，通過教師的引導激發他們積極思維，逐步提高學生分析問題和解決問題的能力，并使學生的基本技能得到進一步提高。
　�。ㄈ�）應用能力的培養
　　運用虛擬、仿真等技術手段，采用較為先進的EDA技術，一方面可以使實驗更加接近工程實際，激發學生的參與性；另一方面通過接近工程實際的課題，使學生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象，提出多種設想和解決問題的方案。在此基礎上，再引導學生進行收斂思維，確定解決問題的最佳方案，完成方案擬訂、實施方案的設計、電路制作、安裝調試等環節，達到在實踐中學、在實踐中練的目的，使理論與設計融為一體。從工程角度出發促使學生了解科研活動的全過程，增強學生的求知欲和科研意識，體會理論設計與實際中的距離。這不僅能訓練學生思維的邏輯性和獨創性，培養嚴謹的科學態度、科學的思維方式、創新意識和創新能力，還能培養學生的工程觀念，訓練學生工程應用技能，達到培養應用能力的目的。

　　二、對教材進行適當處理，把握理論上的度

　　“數字電子技術”是計算機、機電、自動化類專業的一門重要的專業基礎課.當前,隨著以培養技術應用型人才為目標的高職教育的日益發展,以及高職對特色的強烈渴望,迫切需要形成與高職教育培養目標相適應的課程體系。
　　《數字電子技術》的主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法，訓練學生數字電路制作與調試的基本技能；培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。它共有五大模塊，包括數字邏輯基礎模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊，主要作用就是要求學生能看懂基本電子電路圖，學會使用電子元器件手冊，能制作、調試、軟件仿真、實驗驗證相關電路，了解數字電子技術在實際生活中的應用，培養學生的職業崗位基本能力和職業素質。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確，在辦學上仍處于探索階段，沒有系統的、適合自身辦學特色的教材，所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版，課程內容不適應高職教育的特點，加上大部分高職生（特別是偏遠地區）的學科基礎差、底子較薄，在學習的過程中存在著一些不適應現象，學習效果較差。根據高職教育教學“基本理論教學要以應用為目的，以必需、夠用為度”的基本原則要求，就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構“少而精”的教學體系。在教學內容的選擇上就必須考慮實際工程需要，突出基本理論、基本分析方法和知識的應用，傳統的邏輯函數化簡方法像代數法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下，回避繁瑣的集成電路內部分析和數學推導過程，著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時，可結合原理圖作簡單分析如此：TTL與非門利用T1的多個發射級結構實現“與邏輯”功能，中間級從T2的集電極和發射極分別輸出兩個相位相反的信號，以驅動T3、T4；當輸入信號中有任何一個為低電平時，都將使T1飽和，T2、T4截止，T3導通，輸出端Y為高電平，當輸入信號全是高電平時，則T1倒置工作狀態，其集電結正偏，發射結反偏，使T2、T4飽和，而T3導通，輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導通或截止，電路的輸入、輸出特性，拉電流和灌電流的概念等，不進行詳細的分析和計算，只要求學生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項，注重理論聯系實際，以會用為最大目標。另外，適當采用清晰的最新的電子元器件實物照片，努力減小與現實實際工程應用差距并爭取同步，增加學生感性認識和進一步提高學生學習興趣。這樣的處理，既可以讓這些基本素質較差的學生理解基本原理，又可以從少學時中留出足夠的技能訓練時間。

　　三、以EDA技術為支撐，將理論教學與實踐教學融為一體

　　《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課，其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎，理論與實踐的密切結合，在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設計，根據我校實習設備的配備情況，在技能實訓中往往2-5人一組，這樣，經常有學生光看不做，學習缺乏主動性。又由于電子技術教學中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微，設備或元件故障多等問題，在操作過程中，學生會碰到各種不同的問題，教師忙于協助解決，上課效率無法提高，從而影響了整個教學計劃。根據多年的教學實踐，我們把EDA技術引入實驗教學，采用EWB仿真實驗與傳統實驗教學形成互補，以解決上述問題。即在課堂教學中，結合教學內容，運用EDA技術對這些實驗進行仿真，動態配合課堂教學和做虛擬數字電路實驗，讓學生感到如同置身于真實的實驗實訓環境中安裝調試一樣，形象逼真，讓學生在不知不覺中學習，同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞，還可以避免因實驗儀器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學生帶來挫折感，保證實驗能在短時間內成功演示或驗證。為了加強學生的實際實踐能力，開設了全天開放的創新實驗室，學生可以利用課余時間結合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設計等，有些學生還結合全國大學生電子設計競賽，進行創新設計和制作。此舉既提高了學生學習的興趣和動手能力，又可以為大學生電子設計競賽培養優秀人才。

　　四、注重課程設計和創新設計

　　電子技術課程設計是數字電子技術理論教學完成后進行的一次綜合性訓練，以進一步培養學生綜合運用所學理論知識、獨立設計電子產品和對電子產品實際安裝、調試的能力。學生經過本課程的理論學習和技能實踐后，對于一些中、小規模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎知識已有一定的理解，掌握了電路的基本分析方法和基本設計方法，具備了一定的動手能力，在期末便可結合專業發展實際、現有實驗條件和電子設計競賽、創新設計競賽等，有針對性地進行相應課程設計。課程設計內容由指導教師根據難易分成不同的課題，也可以讓學生自行選題，由指導教師根據學生的掌握情況指定由學習較好的學生擔任課題負責人，其它學生可根據自己的實際情況選擇加入，指導教師要對課題組成員做宏觀調配，一般同一小組中應該有不同層次的學生，以達到優秀的學生帶動較差的學生共同進步的目標。
　　在課程設計中，在確定設計方案、電路邏輯功能的設計實現、主要參數和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調試、故障排除等，遇到問題時，除了本組成員之間相互討論外，各小組之間也可以參與其中，相互交流，指導教師負責審查，作好啟發、引導工作并幫助學生解決疑難問題。對學習基礎較差的學生，加強輔導與檢查；對學習能力較強的學生，適當提高要求，結合工程實際，增大設計方案的創新性，以充分挖掘學生的潛力，激發學生的創新思維。
　　通過開展課程設計，全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力，使學生具有創新、創業精神和實踐能力，促進學生知識、能力、素質協調發展。

　　五、開展多樣化教學，繼續提高教學質量

　　可以開展諸如項目課程，該教學過程需要不斷地變換教學組織形式，比如完成工作任務時需要采用小組形式，集體講授時需要采用班級形式，討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學時，相當多的需要模擬企業組織活動結構，讓學習者“身臨其境”。為了適應這種不斷變化的教學組織形式的要求，學校的教學場所，包括課堂桌椅都要做相應變化。
　　項目化教學提高了學生學習的積極性，分析問題、解決問題、自我探究、自主學習和口頭表達等能力得到很好的發展，并形成了良好學習品質。學生在學習的過程中互相幫助，加強了團結合作意識，增進了同學間的相互了解。這樣既學到了知識，提高了學習興趣，使學生的實際應用能力得到很好的培養和鍛煉，還增強了探索創新精神。
　　最后，數字電子技術課程的電子課程標準、電子教案、多媒體課件都放在校園網上,學生能通過網絡進行自主學習,我們還通過網絡教學平臺向學生提供各種試題庫和單元測試資源,給學生布置作業,進行網上作業的批閱、網上教學答疑,師生互評等教學活動,有效延伸學生學習的時間和空間。這種學習模式充分發揮信息網絡的開放性、交互性、共享性、超媒體、大容量等優勢,國家中長期教育改革和發展規劃綱要也提出要強化信息技術的應用,鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習,增強運用信息技術分析解決問題能力。

　　六、結束語

　　經過多年來數字電子技術實踐教學改革的探索與實施，要取得較好的教學效果需要明確教學的目標，圍繞這個目標來實施整個教學的體系，來不斷使學生得到自主學習的鍛煉，并提高自己多方面的能力。今后，還要加大教學的改革力度，探索多種形式的實踐教學形式和方法，改革的重點是將數字電子技術實驗進行單獨設課，建立相對獨立的實踐教學體系，充分發揮實踐教學環節在高職教育中的作用。

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