應(yīng)用型本科院校自動(dòng)化專業(yè)“數(shù)字電路”教學(xué)改革研究

應(yīng)用型本科院校自動(dòng)化專業(yè)“數(shù)字電路〞教學(xué)改革研究〔〕:

摘要：根據(jù)我校自動(dòng)化專業(yè)課程體系的角度出發(fā)對(duì)數(shù)字電路課程的理論教學(xué)和理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)展了優(yōu)化調(diào)整，對(duì)專業(yè)根底課之間的穿插內(nèi)容進(jìn)展了合理的規(guī)劃，提出了虛實(shí)相結(jié)合的教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化專業(yè)；數(shù)字電路；教學(xué)改革

本文引用格式：劉永春,等.應(yīng)用型本科院校自動(dòng)化專業(yè)"數(shù)字電路";教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(43):31-32,38.

一引言

數(shù)字電路是自動(dòng)化專業(yè)的一門理論性和理論性非常強(qiáng)的專業(yè)根底課程，是電子電路系列課程的核心課程之一。本課程目的是使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)方面的根底理論、數(shù)字電路分析和設(shè)計(jì)的根本才能，同時(shí)掌握從數(shù)字電子技術(shù)專業(yè)角度分析、解決本專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際工程問題的思維方式和理論技能，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用打下良好的根底【1】。缺乏創(chuàng)新性的現(xiàn)有教學(xué)形式，已不能滿足我院自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)綜合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。因此，需要對(duì)數(shù)字電路課程的教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃，教學(xué)方式等進(jìn)展改革研究以進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量。

二合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容

〔一〕現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃中的問題分析

數(shù)字電路課程組多年來對(duì)我校各個(gè)電類專業(yè)的數(shù)字電路課程的教學(xué)內(nèi)容都是采用完全統(tǒng)一的規(guī)劃形式，這樣安排的好處是方便采用統(tǒng)一的考核方式及教學(xué)評(píng)價(jià)等，缺點(diǎn)是不能很好地把課程內(nèi)容與后續(xù)各個(gè)專業(yè)課的內(nèi)容及詳細(xì)的工程應(yīng)用銜接起來。此外，數(shù)字電路課程的教學(xué)包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)三局部?jī)?nèi)容，在教學(xué)施行過程中通常有不同的教師來分別承當(dāng)教學(xué)，這樣就導(dǎo)致各個(gè)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，理論和理論教學(xué)之間的銜接就會(huì)有些缺乏。教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)的安排雖然綜合考慮了各個(gè)專業(yè)的特點(diǎn)，但是對(duì)自動(dòng)化專業(yè)來說還是有些不夠完善。理論教學(xué)中學(xué)生往往覺得很抽象，難以很好地理解各種集成芯片的功能及應(yīng)用。

另外，數(shù)字電路課程內(nèi)容是自動(dòng)化專業(yè)電路課程體系與專業(yè)課程體系中的核心課程，這些課程往往都是由不同的教師承當(dāng)，課程內(nèi)容又相對(duì)獨(dú)立，各課程教師往往只重視本門課程的重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，把課程之間的銜接內(nèi)容邊緣化甚至忽略不講，導(dǎo)致學(xué)生難以掌握各門課程的穿插知識(shí)，最終難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合應(yīng)用才能的培養(yǎng)。

〔二〕教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃改革

由于門電路和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器兩局部?jī)?nèi)容相對(duì)其他章節(jié)的內(nèi)容來說是比擬獨(dú)立的，都不是本門課程的重點(diǎn)內(nèi)容，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)歷，門電路內(nèi)容對(duì)學(xué)生來說卻是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。數(shù)制和碼制及邏輯代數(shù)根底對(duì)學(xué)生來說都比擬容易，但是還沒有真正進(jìn)入數(shù)字電路核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)，假設(shè)這個(gè)時(shí)候就馬上接著學(xué)習(xí)門電路內(nèi)容的話，由于門電路內(nèi)部構(gòu)造內(nèi)容抽象又繁雜，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)這局部?jī)?nèi)容都感到很困難，甚至打擊學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)本門課程的興趣。因此，可以將數(shù)字電路的理論教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排調(diào)整為：

(1)數(shù)制和碼制2學(xué)時(shí)；(2)邏輯代數(shù)根底8學(xué)時(shí)；(3)組合邏輯電路10學(xué)時(shí)；(4)觸發(fā)器6學(xué)時(shí)；(5)時(shí)序邏輯電路10學(xué)時(shí)；〔6〕脈沖波形產(chǎn)生和整形6學(xué)時(shí)；〔7)數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換4學(xué)時(shí)；(8)門電路6學(xué)時(shí)；〔9〕半導(dǎo)體存儲(chǔ)器6學(xué)時(shí)【2】。由于后續(xù)的組合邏輯電路、觸發(fā)器等內(nèi)容直接應(yīng)用門電路的內(nèi)容很少，所以完全可以先學(xué)習(xí)組合邏輯電路、觸發(fā)器等內(nèi)容，這局部?jī)?nèi)容更強(qiáng)調(diào)中小規(guī)模集成電路邏輯功能的分析和應(yīng)用，讓學(xué)生先不管集成電路內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)，先培養(yǎng)學(xué)生的電路邏輯分析和設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，先掌握課程的核心內(nèi)容。等學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)起來后再引入繁雜的門電路及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這樣可以讓學(xué)生更好地掌握課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

同時(shí)，在每局部教學(xué)內(nèi)容的安排上需要充分考慮自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)根底課及專業(yè)課內(nèi)容之間的銜接關(guān)系，從課程體系的角度出發(fā)來合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容【3】。比方，與模擬電子技術(shù)教師溝通確定晶體管根本工作原理及特點(diǎn)在模擬電子技術(shù)課程中學(xué)習(xí)，在數(shù)字電路課程中就不再重復(fù)教學(xué)，另外在學(xué)習(xí)脈沖波形產(chǎn)生和整形內(nèi)容的時(shí)候也需要將模擬電路中的波形產(chǎn)生和整形電路以及模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換內(nèi)容進(jìn)展比擬教學(xué)，以便于學(xué)生把數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)兩門嚴(yán)密相關(guān)的課程內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來學(xué)習(xí)。此外，由于數(shù)字電路課程很多內(nèi)容都會(huì)在后續(xù)微機(jī)原理和單片機(jī)等課程中大量應(yīng)用。因此，有必要跟這些課程的教師溝通，將專業(yè)課的詳細(xì)應(yīng)用案例引入到教學(xué)中來。另外，可以用詳細(xì)的綜合應(yīng)用案例將數(shù)字電路、模擬電路以及傳感器及檢測(cè)技術(shù)等課程內(nèi)容銜接起來，有效解決穿插知識(shí)的教學(xué)，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用才能。

此外，理論教學(xué)中務(wù)必把實(shí)驗(yàn)中涉及到的根本理論講透并對(duì)實(shí)驗(yàn)工程的內(nèi)容要求提早做好安排，讓學(xué)生提早理解所有實(shí)驗(yàn)工程內(nèi)容，以便于學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)相應(yīng)的電路分析和設(shè)計(jì)理論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的才能。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容重點(diǎn)就不再重復(fù)講解相應(yīng)的理論內(nèi)容，重點(diǎn)是在有限的時(shí)間內(nèi)逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的才能。為了將理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)理論教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，課程設(shè)計(jì)的工程也要合理選擇，要涉及到足夠多的課程知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)綜合應(yīng)用，并且安排多個(gè)設(shè)計(jì)工程由學(xué)生選擇實(shí)現(xiàn)一個(gè)，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)選擇的工程的同時(shí)也理解其他工程的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。因此，可以為自動(dòng)化專業(yè)的同學(xué)準(zhǔn)備自動(dòng)水位控制系統(tǒng)、數(shù)字電子鐘、電梯控制系統(tǒng)、交通燈控制系統(tǒng)、停車場(chǎng)車位信息統(tǒng)計(jì)及顯示系統(tǒng)、競(jìng)賽用搶答器等綜合應(yīng)用類的工程。在理論教學(xué)中，也將課程設(shè)計(jì)的功能要求逐步地引入到課堂教學(xué)中【4】。通過對(duì)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)三個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容的合理安排，將三局部教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，互相交融到一起，實(shí)現(xiàn)理論和理論教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

三教學(xué)方式改革研究

〔一〕現(xiàn)有教學(xué)方式中的問題分析

由于借助了多媒體教學(xué)手段，課堂教學(xué)的進(jìn)度相對(duì)來說是比擬快的，教學(xué)過程中主動(dòng)與教師互動(dòng)的往往是學(xué)習(xí)比擬認(rèn)真的學(xué)生，這樣的學(xué)生所占比例并不大，導(dǎo)致教師很難把握教學(xué)進(jìn)度的安排。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)展，所有實(shí)驗(yàn)工程都只能以手工為主，對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)工程，由于所用的器件類別和數(shù)量比擬多，連線比擬繁瑣，學(xué)生經(jīng)常花大量時(shí)間在連線上。因此，難以實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)的目的，也難以解決理論教學(xué)和理論教學(xué)互相銜接支撐的問題。另外，很多學(xué)生只是獨(dú)立地學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，在專業(yè)根底課的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生也沒有從課程體系的角度出發(fā)來學(xué)習(xí)和考慮綜合應(yīng)用的才能。因此，一提到綜合應(yīng)用，學(xué)生就犯難，難以做到學(xué)以致用。

〔二〕教學(xué)方式改革

為理解決以上分析的教學(xué)問題，需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)展改革，加強(qiáng)理論和理論教學(xué)的銜接、增強(qiáng)教學(xué)中師生互動(dòng)、進(jìn)步學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、進(jìn)步學(xué)生綜合應(yīng)用才能。因此，首先改變教學(xué)任務(wù)的安排，由于理論教學(xué)是課程教學(xué)中的重點(diǎn)，所以要求理論教師務(wù)必與理論教學(xué)教師同時(shí)承當(dāng)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)的理論教學(xué)任務(wù)，及時(shí)掌握學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和理論應(yīng)用中的情況以便于調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。為了有效解決理論教學(xué)和理論教學(xué)的銜接，教學(xué)過程中采用工程教學(xué)方法，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方法就是將課程設(shè)計(jì)工程要求在第一次教學(xué)中就發(fā)放給學(xué)生，這些工程都是日常生活中很容易接觸到的應(yīng)用，讓學(xué)生剛開始就理解數(shù)字電路課程相關(guān)的知識(shí)能實(shí)現(xiàn)這些工程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并主動(dòng)去觀察分析工程在日常生活中的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，教師根據(jù)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容來循序漸進(jìn)地組織講解教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決工程問題的才能及綜合應(yīng)用的才能【5】。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)工程實(shí)現(xiàn)過程中，可以適當(dāng)安排一些討論課，讓學(xué)生主動(dòng)介紹設(shè)計(jì)的方案，加強(qiáng)師生互動(dòng)，也有助于教師把握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

由于數(shù)字電路課程內(nèi)容比擬抽象，可以采用虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方法，在重要的電路理論知識(shí)點(diǎn)講解后，馬上利用電路仿真設(shè)計(jì)軟件Multisim對(duì)電路進(jìn)展分析、功能驗(yàn)證，讓學(xué)生直觀地理解電路理論內(nèi)容。另外，在課外練習(xí)中也適當(dāng)增加電路虛擬仿真設(shè)計(jì)技巧的訓(xùn)練，用虛擬仿真技術(shù)來驗(yàn)證學(xué)生課外作業(yè)的結(jié)果是否正確。此外，對(duì)于所有理論教學(xué)任務(wù)，也要求學(xué)生先利用軟件進(jìn)展仿真設(shè)計(jì)分析，幫助學(xué)生盡快掌握電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和調(diào)試的典型方法和技巧。

四完畢語

論文結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)各專業(yè)根底課程與專業(yè)課程的銜接關(guān)系，從課程體系的角度出發(fā)教對(duì)學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排進(jìn)展了合理的調(diào)整，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)課程重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的掌握及綜合應(yīng)用才能的培養(yǎng)。教學(xué)方式改革的前提是以學(xué)生才能培養(yǎng)為中心，采用理論和理論應(yīng)用相結(jié)合、虛實(shí)教學(xué)相結(jié)合等方式促進(jìn)學(xué)生進(jìn)步學(xué)習(xí)積極性。通過這一系列的改革，可以更好地促進(jìn)自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目的的實(shí)現(xiàn)。

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