数字电路实验教学与考核模式的改革与实践

柴志军，栾伯晗，王云霞

（黑龙江大学电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080）

数字电路实验教学与考核模式的改革与实践

柴志军，栾伯晗，王云霞

（黑龙江大学电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080）

本文总结分析了传统实验教学考核模式存在的问题,归纳了实验教学考核模式改革的一些经验,在此基础上,对数字电路实验课程实验的考核方式进行了改革,设计了更加合理的实验考核测评指标体系,构建了学生实习实践平台,提出了全过程跟踪的实验考核评价方法,取得较好的实践效果。

实验教学；考核模式；测评指标

引言

数字电路实验是数字电路课程的重要教学环节，同时也是课程设计、毕业设计等实践性教学环节的基础课程。数字电路实验具有很强的实践性，对培养学生数字电路的测试、分析、设计及创新能力具有很大作用。现在全国各高校都在对数字电子技术及实验的教学内容和体系进行改革与调整，但是仍然无法满足当代科学与技术的发展要求。随着近年来高校的扩招，毕业生数量大幅增加，用人单位对人才知识结构和实用性的要求随之提高，因此培养在校生的各种技能，对学生的未来发展是大有好处的。

一、普通实验教学存在的主要问题

存在的问题主要表现在：

1.理论课学时数压缩，相应的实验内容及学时数也不得不减少。由于受时间的限制，无法安排更多的设计性和综合性实验，大部分是验证性实验，使学生无法得到数字电路设计的系统训练。

2.验证性实验多。由于数字电路实验课安排的内容大多是验证性实验，学生在实验过程中基本上是“照葫芦画瓢”。他们普遍认为实验简单好做，所以不十分重视。一些学生实验前不预习，到了实验室才翻开实验指导书，听完教师讲解后即动手，出现故障也不会排除。这样的实验教学，不能有效地培养学生主动思考问题和解决问题的能力。

3.学生撰写实验报告只是流于形式。由于对实验报告重视不够，往往是抄实验指导书，或相互抄袭，这同样会影响实验教学的效果。

二、数字电路实验教学体系和内容的改革

1.调整实验教学在数字电子技术中的地位

为了适应电子技术的飞速发展，在数字电子技术教学中，应当采用课堂教学和实验教学相结合的方法：一方面打牢理论基础；另一方面通过实验教学，提高学生的动手能力和仪器应用的能力，增加他们的实验经验，以适应未来就业需求。

2.合理安排实验课程比重

在以前的教学中，实验课一直都是处于一种辅助地位，其课时通常占理论课时20%多，通过对国内外一些高校的调查，参考其它高校的课程设置比例，我们将部分理论课的课时放到实验课中去。因此实验课与理论课的占比达到1/3。

3.实验教学内容的改革

为了使数字电路实验教学适应新形式需求，培养学生自主学习能力，改变实验教学内容层次单一的局面，我们认为数字电路实验教学内容应有如下几个层次组成：

（1）理论验证及基本操作技能培养

在这一层次里实验内容将主要是对课堂理论内容的简单验证。由于学生在刚刚接触数字电路实验时对其还没有充分、系统地认识，对实验仪器接触也较少，有些学生甚至不能正确识别和使用基本器件和仪器，所以在教学中应首先安排验证性的实验。通过实验加深对课堂教学内容的理解，初步掌握常用的实验设备的使用方法。能按照预定的实验要求安排和完成一般验证性实验，会查找和解决常见错误。学会处理实验数据，分析实验结果，写出较为规范的实验报告。

（2）提高综合运用数字电子技术知识的能力

在这一层次里，实验内容将主要围绕数字电路教学内容进行一些综合性的实验内容。由于有了前一个层次的实验作为基础，教师已经不必再详细讲解实验，转而引导学生进行自主学习。在这一层次中实验内容体现一定的内容深度和难度，比如完成一个小的课题或课程设计。实验室提供必要的硬件条件（比如各种仪器设备，较常见的芯片、测试板等），实验教师提供关键内容的指导。同学从查资料、选择元器件、构思实验步骤到调试电路都尽可能独立完成。实验教师负责最终的验收。这样的实验增强了学生的实验兴趣，调动了主动参与性和加强了实践能力的培养，受到绝大多数同学的欢迎。

（3）掌握高新技术能力的培养

学生应利用现有的实验条件，尽可能多地利用一些高新技术，比如单片机、可编程逻辑器件、计算机仿真等。这样在工作岗位上就能够迅速掌握工作需要的专业技术知识，具有更强的创新性、更具有创新能力。

在这一阶段我们主要引入Multisim和Protel工具软件。用仿真软件中提供的虚拟仪器进行电路仿真实验也更加适合学生在课下进行操作，既可以观察电路的运行情况，又能够熟悉仪器的正确使用方法。利用仿真软件进行电路仿真的另一个好处是可以不用担心电路连接错误而造成器件损坏的问题，可以放心大胆的连接电路，能够有效激发学生的实验热情和培养创新能力。例如在三——八线译码器实验中，实验室观测波形的设备主要是示波器，仅能够同时观测两路信号波形，为了达到良好的教学效果最好能够同时观测输入和输出的全部波形信号，利用仿真软件中提供的逻辑分析仪就可以实现对全部信号的观察，可以很直观地看出输入输出信号间的关系。

三、丰富教学组织形式，引导学生自主学习

针对上面提到的实验教学的三个层次，实验指导老师也应该有针对性地提供不同的指导。

在基础型的实验中，教师应主要提供仪器使用、简单的电路故障检查及排除的指导，要求学生养成良好的实验习惯，遵守实验操作规程。在以往的实验教学中发现有四分之一到一半的同学存在带电连接线路的问题，虽然不会产生大的危险，但是这样的实验习惯对于他们未来的工作来说是非常不利的。

在综合设立类实验中，实验教学过程是教师和学生互动的一个双边过程，在课堂教学的组织上，不宜采用单纯灌输的方法组织教学，应尽量将启发式教学引入到实验教学中，教师的主要作用是引导学生多动脑思考，大胆尝试，结合实验中出现的现象、故障等引导学生去发现问题和解决问题。

很多学生在实验课前进行仔细预习，提前在计算机上利用Multisim或其他软件将自己所设计的电路进行模拟仿真，在仿真中学生可以大胆地发挥自己的想象，大胆地尝试各种设计方案。这样，学生在实验前对实验原理等都有了深刻的理解，学生在实验课上的任务主要是将实物电路与虚拟电路进行比较，因此可显著提高教学效果，又可减少损坏仪器、器件的现象。

在创新实践类的实验中，教师应对学生完全放开，实验课的主体是学生而不再是指导老师。在这一层次教师应注意发现每个学生的特长，因材施教，在实践中安排适合的任务，使其得到充分的锻炼。

四、数字电路实验课程考查方式

在以往的实验教学中，一般的考核方式是按照学生实验的平时表现和实验报告给出一个平均分数。这样的考核方式可能出现部分同学钻空子，有老师注意自己的时候就认真做，老师不注意自己的时候就找机会抄一下其他同学数据应付老师检查。

针对这种情况，我们对实验课的考核方式作出如下改革。

1.实验课程单独设课，不再计入数字电路理论课程。实验课程一人一组，独立操作。

2.平时实验结束前，老师要抽查学生的实验完成情况现场回答老师问题，并将实验情况作为平时成绩登记在册。

3.期末的时候，老师从本学期做过的实验中选择部分典型实验，为平衡实验难度，对简单实验项目设置一些障碍，针对学生现场表现对学生进行实验能力评分。考试时由学生随机抽取实验题目进行实验，教师根据学生的实际操作情况以及所提问题给出实验考试成绩，期末总成绩由平时的60%和考试成绩的40%构成。

实践表明，采取这种方法，能够使学生加强实验的紧迫感，使他们在课前进行预习成为可能，在很大程度上提高实验效果。

五、实验教学改革总结

通过几年的努力，同学们的实验技能和动手能力的确有了一定程度的提高，尤其对转变学生实验课程学习态度有了很大作用，学生逐渐重视实验，对实验产生了浓厚兴趣。但是在教学改革过程中还存在一定问题：

实验课时无法完全满足需要，作为工科专业其实验课时与理论课时比最好能够达到1：1。资金短缺，无法及时更新实验设备。

［1］杨亚洲．论高校实验教学改革与学生创新能力的培养［J］．长春工业大学学报，2009,30（3）．

［2］程金林,吴斌,靳晓枝,黄铮．高校实验教学考核模式的改革与实践［J］．实验室研究与探索，2005．04．

［3］栗锐锋．开放式创新性实验教学平台的分析与设计［D］．西南交通大学，2010．

编辑∕高伟

柴志军（1979－），男，讲师，长期从事电子线路应用研究与教学。

本文为黑龙江大学新世纪教育教学改革工程《中俄学院双语教学方法研究》资助项目成果