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文档简介

1、数字电子技术实验教学改革初探 (作者:虞礼辉 王腊节 皮小林 南昌大学共青学院工程技术系 (332020))摘 要随着科学技术的发展,数字电子技术在各个科学领域都得到了广泛的应用,但是各个高校的数字电子实验教程却各不相同。文章主要探讨了学院在数字电子技术实验课程教学中存在的一些问题,然后针对这些问题提出了具体的解决方法及改进意见,以此提高教师的教学水平和学生的综合能力水平。关键词: 实验教学; 数字电子技术;教学水平; AbstractAlong with the development of science and technology, digital electronic technol

2、ogy in various fields of science have been widely used, but the various institutions of higher learning digital electronics tutorial are different,This paper mainly discusses the digital electronic technology experiment program in teaching and learning appear some problems in the College, and then c

3、ontrary to these issues the paper propose specific solutions and improvements ,in order to raise teaching standards of teachers and the comprehensive capacity of students.Key words: experimental teaching; digital electronic; teaching level; 引言数字电子技术基础实验是电子类和计算机类专业的一门必修的基础实验课程,也是工科专业专业重要的实验环节之一,是电类专业

4、的入门实验课程。通过数字电子技术实验课程的教学,可以使学生加深对基础理论的理解,巩固数字电子技术基础知识。通过数字电子技术实验课程的训练,学生能够熟练掌握数字电子线路实验的基本操作技能,培养运用理论知识解决实际问题的能力,为后续专业学习形打下坚实的基础。但目前学院的数字电子技术基础实验教学从教学内容的设置到教学方法的运用都存在一些影响学生基本操作技能的形成的不利因素,有必要进行大胆的改革。1、实验教学中存在的问题1.1、实验教材内容设置不合理数子电子技术实验是一门理论性和实践性都很强的课程,但是目前学院所使用的教材多为验证性实验, 且偏重于理论、实践性的内容太少,实验内容相对简单。比如:目前开

5、设的实验有:晶体管开关特性;TTL集成逻辑门电路;COMS集成逻辑门电路;集成逻辑电路的连接和驱动;组合逻辑电路的设计;译码器及其应用;数据选择器及其应用;触发器的应用;计数器和移位寄存器的应用等。这些都是一些基础性的验证实验,只是对理论教学的简单验证和基础实验技能的训练,内容老化,手段单一,造成大部分学生动手能力得不到加强, 而理论基础知识又没有得到完全验证。这种实验教材不利于培养学生动手能力和综合分析设计能力,不能适应当今社会对应用型、创新型人才的要求。1.2、实验过程过于机械化。实验过程一般是在实验箱上,学生按照老师的要求进行实验。每个实验一般为两个学时。从实验内容、所用仪器,到实验步骤

6、的安排,学生都没有选择的机会,处于一种相对被动的地位。因此,实验给学生的印象较肤浅,学生对实验原理了解不多,很难全面深入地把握主要内容和方法。1.3、实验设备过于陈旧。学院对实验室的资金投入严重不足,导致实验系统老化,没有得到及时的更新。在实验过程中,元器件的损耗老化,这是不可避免的,但需要及时更新。检查集成块的好坏和线路是一项繁杂的工作当系统复杂,而设备老化、故障较多时,会浪费掉大量的不必要的实验时 间和精力,严重影响教师的教学和学生的学习。另一方面由于学院的扩招,原有实验设备组数少,不能保证一人一组,且更新换代很慢,陈旧的设备早已不能适应迅速发展的科学技术的要求。1.4、实验教学手段落后。

7、在传统的实验教学方式是每次实验开始时,教师都将实验目的和实验原理及实验内容讲清楚,然后让学生在规定的时间内完成规定的实验内容,结果使学生失去了兴趣、失去了求知和动手的欲望,认为实验课是一门验证课。这样的教学方式难以提高学生的设计能力和创新能力,更制约学生实验技能的培养。由于实验设备缺乏,多数实验是多人一组,在规定时间内完成,使得有些学生成了旁观者。所有的这些问题,都要求改革实验教学,使之更符合人的认知规律,更符合实验教学规律,更能培养学生的操作技能。2、解决方法2.1、改革实验教材现有的数字电子技术教材都是以中小规模集成电路的分析和设计为核心 ,因此必须从整体结构上作全面的调整,先简单的学习门

8、电路实验小规模的集成电路的设计综合性的集成电路设计EWB仿真软件进行电路设计可编程逻辑器件的EDA设计。以此为基点,新改革的教材主要有以下几个特点:(1) 基础性。 按照学生掌握知识的规律,循序渐进,由浅入深的原则,先开没一些经典的基础实验 , 学生通过基础性实验训练,加强实验技能,为后面的综合实验和设计性实验打好基础。但是基础性实验课程不能过多,在此基础上,我们把原来晶体管开关特性;TTL集成逻辑门电路;COMS集成逻辑门电路;集成逻辑电路的连接和驱动,这四个实验压缩到两个实验,课时也从原来的8个课时到现在的4个课时。(2) 综合设计性。综合性实验培养学生运用理论知识和综合分析问题和解决问题

9、的能力,实验内容涉及到几个理论教学单元的内容,是着重总体构思和相互联系的训练,以培养独立分析问题和解决问题的能力为目的,起到把所学到的知识融会贯通的作用。这次教改主要增加电子秒表的设计;智力竞赛抢答装备的设计;数字频率计的设计;拔河游戏机的设计;这4个综合性的实验。通过这几个实验的学习,学生不但提高了实践的积极性,而且也提高学生的综合能力和创新能力。(3) 先进性。 随着微电子技术取得的重大进展,数字逻辑器件已由中、小规模的集成电路发展到大规模和超大规模的可编程逻辑器件,实验课程中中小规模的集成电路设计已满足不了现实生活学习的需要。因此,增加了EWB仿真和基于可编程逻辑器件(CPLD/FPGA

10、)的EDA设计实例,力求使传统实验设计,计算机仿真实验设计与EDA技术实验设计相结合,硬件设计与软件设计相结合,进一步拓宽学生的知识面,提高学生的综合应用能力。2.2、改革实验教学体系 (1)增加实验学时。基础实验、综合设计性实验、仿真实验学时分别按 343分配 ,以全面提高学生理论联系实际的能力、知识综合能力、创新设计能力。实行实验单独设课与实验成绩单独计算 ,极大地提高了实验环节在整个教学中的地位,改变过去实验教学只是从属于理论教学,实验学时不足,综合性实验偏少,创新性实验缺乏,实验质量的好坏对成绩影响不大的弊端。(2) 改革考核方式。为了做到对学生的全面评价,实验成绩应标准化、定量化。实

11、验课程的最后一次实验课程内容为实验考试,实验考试内容以考察学生完成综合性和设计性实验的实际能力为主旨,按A、B、C、D、E 评定成绩,该成绩占总成绩50 %。其中,实验报告占总成绩20%,平时的实验表现,特别是综合设计性实验的实验操作及完成情况占总成绩30% ,作为判断学生能力和全面发展的一个重要依据,这样提高广大学生的实验热情,变被动为主动。2.3、改革实验教学手段(1)实施开放实验室。由于以往实验室横向定时开放,学生不能长时间的在实验室进行实验设计。横向定时开放指的是实验室只是根据课程表的安排,在规定的上课时间内开放。但是综合设计性实验不同于一般的验证性实验,需要的时间相对较长。为了能让学

12、生学到更多的实验技术和科学的实验方法,从而也很难提高其实验技能和动手能力,必须开放实验室。开放实验室,首先,要求学生熟悉并已经掌握了简单的实验设备的使用。其次,要求学生在前一个星期就必须选择实验内容或者补做上课的实验内容。第三,要求学生必须严格遵守开放实验室管理条例进行实验操作。(2) 仿真软件的使用。EDA 软件是电子专业使用的最为普遍的先进仿真技术, EDA 软件引入实验教学 ,可以让学生了解新技术新方法的运用,拓展思维,培养创新能力,如在数子电子技术实验教学中 ,目前使用的EDA工作软件有EWB 、MAX+Plus、Quartus等,学生通过学习利用 EDA技术,增大了设计容量和实践机会

13、,吸收到更新的设计理念,掌握到更先进的设计手段,有效提高了实验设计能力。由于虚拟实验不受工作场地、仪器设备和元器件品种、数量的限制 ,便于开设设计性、综合性实验,所以既打破了实验设备缺乏带来的局限,又解决了课堂上未能解决的问题,这对传统的实验教学起到了很好的互补作用。结语文章主要分析了当前学院数字电子实验教学中存在的几个问题,然后针对这些问题 , 提出了具体的解决方法。通过这几年的教学实践, 极大地提高了本课程的教学质量和学生分析问题和解决问题的能力。在最近几年的全国电子设计大赛中多次获得一等奖,在全省有较大的影响。但是,我们还需要进一步结合电子技术的发展对本课程在总体目标、要求、内容和方法等方面进行完全的、系统的、持之以恒的研究,才能获得更理想的效果。此外,如何将硬件和软件有机结合起来,如何利用现有的实验条件,对于实验室系统的运行和管理进一步完善,这些都还需要继续探讨。参考文献1阎石.数字电子技术基础M.北京:高等教育出版社,1998.2李方巨.模拟电子技术基础实验与课程设计M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2001.3余魅.

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