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摘要:“数字电子技术基础”是电子类专业的重要专业基础课。为提高教学质量,本文从教学方法、教学大纲、教学实践、多媒体课件、考试命题等多个方面对“数字电子技术基础”课程的教学改革提出建议。
关键词:数字电子技术基础;教学改革;实践教学
作者简介:尚媛园(1977-),女,江苏连云港人,首都师范大学信息工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:成像技术、嵌入式系统技术;赵晓旭(1977-),女,河南洛阳人,首都师范大学信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:信号,信息处理。(北京100037)
基金项目:本文系首都师范大学课程建设资助的研究成果。
“数字电子技术基础”是电子类专业的重要专业基础课,应用领域极其广泛。其特点是学科发展迅速,新技术、新成果层出不穷。为了适应电子科学技术的快速发展和高等学校培养高素质人才的需要,我们将从优化课程结构的总体要求出发,整合教学内容。使用灵活的教学方法,使“数字电子技术基础”课程内容体系具有系统性、科学性、实用性。从而为电子信息科学领域培养具有扎实的学科基础,较强的实践技能的高级工程技术人才。但是,无论从教学大纲、教学内容和教学方法上,目前该课程均存在一定的问题,不能满足学科发展的需要。
由于“数字电子技术基础”这门课程的重要性,教师和学生通常都会在这门课程上花费较多的精力,但是按照传统的教学方法,教学质量并不十分理想,学完课程之后,大部分学生还是会觉得这门课程太过抽象,不好理解。出现这种情况的原因,一是课程内容的理论性和工程性都较强,同时,讲授方法不当也是很重要的原因。传统的教学方法是以教师为主体,忽视了对学生理论联系实践能力的培养,远远不能适应人才培养的需要。为了克服这种不足,有必要釆取更加适合的教学手段来对传统的教学方法进行改革。突出理论和概念,加强知识的学习,在所学知识的基础上,提高学生的实践能力和创新能力,形成理论和技术相辅相成,相互促进。通过教学实践,利用多媒体技术手段、启发式教学思想、Multisim辅助手段,可以使课程更加生动,提高教学的质量。
一、教学内容的改革
从教学大纲和教学内容上来看,自20世纪90年代以来,“数字电子技术基础”一直处于不断的改革之中,但课程的建设与数字电子技术的迅猛发展还是有一定的距离。一方面学科的迅速发展和广泛应用要求课程在深度和广度上作相应的调整,不断补充新知识,介绍学科技术的新进展,另一方面随着教育改革的深化。学科的总学时数在减少,因此对教学大纲和教学内容进行有效优化和调整是非常重要的。“以应用为目的,以必须够用为度”的原则,是我们在教材和教学过程中反复讨论的课题,笔者认为必须根据专业培养目标和大纲任务,确定“必须”的内容和“够用”的尺度,才能保证教材质量,提高教学效益。首先要解决好教材内容繁多和学时数有限的矛盾,“数字电子技术基础’教学转入以集成电路为主,带来了本门课程在基础理论、基本技能和基本分析方法的变化,我们根据本专业的特点,删减陈旧的知识,增加现代电子技术的内容,所以在教学中,应重点强调其外特性和应用,对内部结构及其分析尽量淡化。
二、教学方法的改革
教学方法上,我们在教学中将紧密结合实际工程实践。传统的时序电路教学模式,表面上看似规范严谨,实际上却充满了脱离工程实际的理想化假设。尽管给出大量示例展示,但是只要正确无误地按照既定的设计流程,就能得出希望的结果,但却从不说明,如果在遵循这个设计流程中,可能出现什么问题、如何解决这些问题等等。
为了使学生能够把握课程的整体结构,就要把本课程的主线条讲清楚,把各部分内容之间的联系讲明白。
第一。门电路、逻辑代数基础、触发器等基本器件的原理和外特征要讲透。随着电子技术的发展及应用,大规模集成电路的出现,实现了元件、材料、电路的统一,势必会淡漠分立元件电路,甚至会忘掉某些单元电路,所以对分立元件的经典剖析和处理方法应讲透,使学生理解、掌握、牢记其思路,以便于分析,设计时借鉴。
第二,略讲集成逻辑门的内部电路及大规模集成电路的内部结构等,使学生学习科学的分析方法和思路。如果花大力气讲授各种集成电路的内容结构,会造成学生无兴趣,无热情,不利于学生在有限时间内接受更新、更高、更实用的知识。
总之,将知识贯穿整个课程,提出问题一分析问题一解决问题,这样学生在学习过程中就能明白知识的重点以及难点,而且能够将所学的知识进行融合,提出为什么,激发他们的学习热情,从而达到解决问题的目的。
三、加强实践教学
工科院校必须培养学生的工程技术能力,实践教学是主要方式,必须重视理论和实验相结合。“数字电子技术基础”是理论教学和实践教学并重的学科,加强实践环节是培养高水平电子人才的保证。
随着数字电子技术的迅猛发展,实践教学的内涵也发生变化,验证-设计-综合。这三个发展阶段正是学生能力培养的不同阶段,我们根据这一过程制订了实践教学方案。本课程的实验为18学时,课时数不是很多,根据自身的特点,课程开始的几个实验采取理论验证的方式,使学生熟悉实验仪器和基本理论,对数字电子技术有一定的感性认识。在此基础上增开设计型实验,例如在计数器实验中,我们给出设计要求,提供不同类型的计数器芯片,让学生按照自己的思路设计电路,自己连线验证实验功能。起初学生不太适应,等待教师的安排,而经过练习,大部分学生后期都可以自己开展实验。另外除了指定的基础实验内容,每次实验课还安排综合性较强的选作实验内容,为能力较强的学生提供更多的练习机会,学生的创新能力得到了大大的提高。同时,学生可以根据自身的能力去设计不同难度的实验,极大地提高了学生的学习积极性和动手能力,真正做到了因人施教。
四、考试命题,评分方式的改革
考核手段上,传统的考试方式较为单一,基本上是考试(70%)+作业(20%)+出勤(10%),学生压力较大,学习效果一般。我们将以激发学生学习电路的兴趣为出发点,加大平时分数的比重,采取灵活多样的考试形式。着重加强对学生能力和素质的考察,改变过分注重分数的做法。不能简单地以考试结果对学生进行分类,应对考试结果做出分析,形成激励性的改进意见或建议,促进学生全面发展,减轻学生压力,
在考试内容设计上我们重视考察学生分析问题、解决问题的能力。多考察学生的实践动手能力和创新思维,少考察记忆性的内容。在考试内容方面少考一些计算方面的内容,多考一些能体现综合应用的内容,以反映学生真正的理解状况,在综合应用中检查学生的发展状况。考试命题依据课程标准,杜绝设置偏题、怪题,考试采用多种方式,打破唯纸笔测验的做法。
五 积极采用现代化教学技术
采用多媒体教学有许多优点,它直观、形象、信息量大、效率高。在“数字电子技术基础”课教学中应用多媒体的作用更明显,因为讲课过程中要画的电路图和表格比较多,要占用过多时间+特别是一些中、大规模集成电路,电路复杂,以前,由于无法画全其内部结构,学生头脑中无法形成电路的整体概念,讲课的难度大,有TN媒体后。这些问题就迎刃而解7,例如,利用Powerpoint软件设计电子教案,不仅在设计方面更加灵活,而且在文字及图表的处理上也更加灵活,还避免了教师在课程教学中低效、重复的板书过程。节省下来的时间教师可以利用它与学生展开更加自由灵活的讨论,改变了以往教师写、学生录的被动局面。并目可以通过形象生动的演示以及友好的界面,把深奥、抽象的理论具体化、形象化,使得复杂艰难的认识活动变得简单而又轻松,最大程度地调动学生的主观能动性。另外,从学生的角度来看,可以减少被动的等待,增加了学习的时间,扩大了知识的容量,并把被动学习转化为主动学习,在学生和教师之间提供了较多的思考和研讨机会,提高了学生的应用和思维能力,也增强了学生的学习兴趣与动力。
六 加强学生课外指导
鼓励并积极指导学生参加课外学习实践,鼓励那些能力较强、学习兴趣较大的一些学生成立学习小组,积极指导他们申报实验室开放基金、科研立项、大学生创新等项目,提供更多的练习和锻炼的机会。同时,数字电路实验室也采取对学生开放的形式,当他们遇到实际问题时,可以随时到实验室验证解决,不会形成问题的积累,从而避免恶性循环。通过加强对学生的课外指导,可以为电子信息领域培养具有扎实的学科基础、较强的实践技能的工程技术人才。
七 结束语
在“数字电子技术基础”的教学实践中,我们不断采用新的方案对原有的教学进行改进,然后在具体教学中进行总结与提高,目前已经取得了一定的效果,学生的学习积极性和主动性有了显著的提高。但是随着数字时代的发展和课程教育改革的深入,“数字电子技术基础”课程的教学工作仍存在大量有待探讨的问题。如何较好地解决基础与应用、理论与实践之间的矛盾,使“数字电子技术基础”课程内容体系具有系统性和实用性,是我们需要进一步解决的课题。
责任编辑 苏宇嵬
关键词:数字电子技术基础;教学改革;实践教学
作者简介:尚媛园(1977-),女,江苏连云港人,首都师范大学信息工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:成像技术、嵌入式系统技术;赵晓旭(1977-),女,河南洛阳人,首都师范大学信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:信号,信息处理。(北京100037)
基金项目:本文系首都师范大学课程建设资助的研究成果。
“数字电子技术基础”是电子类专业的重要专业基础课,应用领域极其广泛。其特点是学科发展迅速,新技术、新成果层出不穷。为了适应电子科学技术的快速发展和高等学校培养高素质人才的需要,我们将从优化课程结构的总体要求出发,整合教学内容。使用灵活的教学方法,使“数字电子技术基础”课程内容体系具有系统性、科学性、实用性。从而为电子信息科学领域培养具有扎实的学科基础,较强的实践技能的高级工程技术人才。但是,无论从教学大纲、教学内容和教学方法上,目前该课程均存在一定的问题,不能满足学科发展的需要。
由于“数字电子技术基础”这门课程的重要性,教师和学生通常都会在这门课程上花费较多的精力,但是按照传统的教学方法,教学质量并不十分理想,学完课程之后,大部分学生还是会觉得这门课程太过抽象,不好理解。出现这种情况的原因,一是课程内容的理论性和工程性都较强,同时,讲授方法不当也是很重要的原因。传统的教学方法是以教师为主体,忽视了对学生理论联系实践能力的培养,远远不能适应人才培养的需要。为了克服这种不足,有必要釆取更加适合的教学手段来对传统的教学方法进行改革。突出理论和概念,加强知识的学习,在所学知识的基础上,提高学生的实践能力和创新能力,形成理论和技术相辅相成,相互促进。通过教学实践,利用多媒体技术手段、启发式教学思想、Multisim辅助手段,可以使课程更加生动,提高教学的质量。
一、教学内容的改革
从教学大纲和教学内容上来看,自20世纪90年代以来,“数字电子技术基础”一直处于不断的改革之中,但课程的建设与数字电子技术的迅猛发展还是有一定的距离。一方面学科的迅速发展和广泛应用要求课程在深度和广度上作相应的调整,不断补充新知识,介绍学科技术的新进展,另一方面随着教育改革的深化。学科的总学时数在减少,因此对教学大纲和教学内容进行有效优化和调整是非常重要的。“以应用为目的,以必须够用为度”的原则,是我们在教材和教学过程中反复讨论的课题,笔者认为必须根据专业培养目标和大纲任务,确定“必须”的内容和“够用”的尺度,才能保证教材质量,提高教学效益。首先要解决好教材内容繁多和学时数有限的矛盾,“数字电子技术基础’教学转入以集成电路为主,带来了本门课程在基础理论、基本技能和基本分析方法的变化,我们根据本专业的特点,删减陈旧的知识,增加现代电子技术的内容,所以在教学中,应重点强调其外特性和应用,对内部结构及其分析尽量淡化。
二、教学方法的改革
教学方法上,我们在教学中将紧密结合实际工程实践。传统的时序电路教学模式,表面上看似规范严谨,实际上却充满了脱离工程实际的理想化假设。尽管给出大量示例展示,但是只要正确无误地按照既定的设计流程,就能得出希望的结果,但却从不说明,如果在遵循这个设计流程中,可能出现什么问题、如何解决这些问题等等。
为了使学生能够把握课程的整体结构,就要把本课程的主线条讲清楚,把各部分内容之间的联系讲明白。
第一。门电路、逻辑代数基础、触发器等基本器件的原理和外特征要讲透。随着电子技术的发展及应用,大规模集成电路的出现,实现了元件、材料、电路的统一,势必会淡漠分立元件电路,甚至会忘掉某些单元电路,所以对分立元件的经典剖析和处理方法应讲透,使学生理解、掌握、牢记其思路,以便于分析,设计时借鉴。
第二,略讲集成逻辑门的内部电路及大规模集成电路的内部结构等,使学生学习科学的分析方法和思路。如果花大力气讲授各种集成电路的内容结构,会造成学生无兴趣,无热情,不利于学生在有限时间内接受更新、更高、更实用的知识。
总之,将知识贯穿整个课程,提出问题一分析问题一解决问题,这样学生在学习过程中就能明白知识的重点以及难点,而且能够将所学的知识进行融合,提出为什么,激发他们的学习热情,从而达到解决问题的目的。
三、加强实践教学
工科院校必须培养学生的工程技术能力,实践教学是主要方式,必须重视理论和实验相结合。“数字电子技术基础”是理论教学和实践教学并重的学科,加强实践环节是培养高水平电子人才的保证。
随着数字电子技术的迅猛发展,实践教学的内涵也发生变化,验证-设计-综合。这三个发展阶段正是学生能力培养的不同阶段,我们根据这一过程制订了实践教学方案。本课程的实验为18学时,课时数不是很多,根据自身的特点,课程开始的几个实验采取理论验证的方式,使学生熟悉实验仪器和基本理论,对数字电子技术有一定的感性认识。在此基础上增开设计型实验,例如在计数器实验中,我们给出设计要求,提供不同类型的计数器芯片,让学生按照自己的思路设计电路,自己连线验证实验功能。起初学生不太适应,等待教师的安排,而经过练习,大部分学生后期都可以自己开展实验。另外除了指定的基础实验内容,每次实验课还安排综合性较强的选作实验内容,为能力较强的学生提供更多的练习机会,学生的创新能力得到了大大的提高。同时,学生可以根据自身的能力去设计不同难度的实验,极大地提高了学生的学习积极性和动手能力,真正做到了因人施教。
四、考试命题,评分方式的改革
考核手段上,传统的考试方式较为单一,基本上是考试(70%)+作业(20%)+出勤(10%),学生压力较大,学习效果一般。我们将以激发学生学习电路的兴趣为出发点,加大平时分数的比重,采取灵活多样的考试形式。着重加强对学生能力和素质的考察,改变过分注重分数的做法。不能简单地以考试结果对学生进行分类,应对考试结果做出分析,形成激励性的改进意见或建议,促进学生全面发展,减轻学生压力,
在考试内容设计上我们重视考察学生分析问题、解决问题的能力。多考察学生的实践动手能力和创新思维,少考察记忆性的内容。在考试内容方面少考一些计算方面的内容,多考一些能体现综合应用的内容,以反映学生真正的理解状况,在综合应用中检查学生的发展状况。考试命题依据课程标准,杜绝设置偏题、怪题,考试采用多种方式,打破唯纸笔测验的做法。
五 积极采用现代化教学技术
采用多媒体教学有许多优点,它直观、形象、信息量大、效率高。在“数字电子技术基础”课教学中应用多媒体的作用更明显,因为讲课过程中要画的电路图和表格比较多,要占用过多时间+特别是一些中、大规模集成电路,电路复杂,以前,由于无法画全其内部结构,学生头脑中无法形成电路的整体概念,讲课的难度大,有TN媒体后。这些问题就迎刃而解7,例如,利用Powerpoint软件设计电子教案,不仅在设计方面更加灵活,而且在文字及图表的处理上也更加灵活,还避免了教师在课程教学中低效、重复的板书过程。节省下来的时间教师可以利用它与学生展开更加自由灵活的讨论,改变了以往教师写、学生录的被动局面。并目可以通过形象生动的演示以及友好的界面,把深奥、抽象的理论具体化、形象化,使得复杂艰难的认识活动变得简单而又轻松,最大程度地调动学生的主观能动性。另外,从学生的角度来看,可以减少被动的等待,增加了学习的时间,扩大了知识的容量,并把被动学习转化为主动学习,在学生和教师之间提供了较多的思考和研讨机会,提高了学生的应用和思维能力,也增强了学生的学习兴趣与动力。
六 加强学生课外指导
鼓励并积极指导学生参加课外学习实践,鼓励那些能力较强、学习兴趣较大的一些学生成立学习小组,积极指导他们申报实验室开放基金、科研立项、大学生创新等项目,提供更多的练习和锻炼的机会。同时,数字电路实验室也采取对学生开放的形式,当他们遇到实际问题时,可以随时到实验室验证解决,不会形成问题的积累,从而避免恶性循环。通过加强对学生的课外指导,可以为电子信息领域培养具有扎实的学科基础、较强的实践技能的工程技术人才。
七 结束语
在“数字电子技术基础”的教学实践中,我们不断采用新的方案对原有的教学进行改进,然后在具体教学中进行总结与提高,目前已经取得了一定的效果,学生的学习积极性和主动性有了显著的提高。但是随着数字时代的发展和课程教育改革的深入,“数字电子技术基础”课程的教学工作仍存在大量有待探讨的问题。如何较好地解决基础与应用、理论与实践之间的矛盾,使“数字电子技术基础”课程内容体系具有系统性和实用性,是我们需要进一步解决的课题。
责任编辑 苏宇嵬