《数字电路》课程实践创新方式探讨

吴妮妮

摘要：本文针对目前《数字电路》课程实践环节验证性实验偏多，教学形式单一，学生容易厌学的现状，尝试在该课程实践教学中应用校企合作智能实训室的方法进行教学改革，来帮助学生突破实践环节的重难点，提高学生的电路设计能力和综合职业技能。

关键词：数字电路；实践创新；智能实训室

《数字电路》课程是电子信息工程、通信工程、电气自动化等行业领域的重要专业基础课，几乎所有高职高专的电子信息大类都开设有这门课程，在专业课程体系构建和人才培养方案中具有不可或缺的地位。通过本课程的学习，主要是使学生获得数字电路与逻辑设计的基本理论、分析和设计方法，熟悉中大规模集成电路的应用。本课程的学习目标是培养学生的数字电路设计、分析及应用的能力，为后续专业课程的学习打好基础。同时通过大量的课程实践培养学生创新精神、协作互助能力、应变能力，提高学生职业素养，在职业岗位上具有较高的专业实践能力和较强的适应力。本文将具体以数字电路课程的实践环节如何进行实践教学模式创新，深化实践教学改革提高教学质量的问题进行分析探索。

一、《数字电路》课程实践教学存在的问题

《数字电路》课程包括基础逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路等教学内容，基本要求学生掌握常用电子元器件和集成芯片的识别、测试及使用方法，能够看懂元器件特别是集成芯片的参数，并根据实际电路和集成电路手册选择元器件；进阶要求是根据所学理论能够分析一般数字电路的工作原理，由电路图了解其功能，能够对数字单元电路的工作参数进行分析、计算，并能对主要元器件的作用进行分析；高阶要求是学生能利用所学的理论知识和掌握的实际技能设计一些中小型数字电子产品。这都需要教师开展内容详实、形式多样的实践教学设计才能满足。

但是由于数字电路课程的基础性，传统实践课堂大多采用教师理论讲解完后加试验箱验证。教师直接讲授课程理论和重难点，并告知学生重要的公式、结论和定理。学生被动的充当受众，接受教师的灌输和引导。无论是验证性的实验环节，还是采用面包板动手进行的数电课程设计环节，由于学生的智力、个体差异的不同教师很难让所有学生都掌握和提升实践技能，而且不能激发学生的学习兴趣和探究精神，学习效果不好。同时一对多的实践过程指导，教师长时间做重复性的劳动工作不仅效率低下而且容易滋生倦怠情绪，同时师生之间缺乏教学互动，学生的实训参与度和完成度不高。

针对以上暴露的问题，伴随着电子通信技术的迅速发展，笔者尝试用智能实训室这种方案来解决上述问题。

二、智能实训室在《数字电路》课程的应用

为帮助学生掌握数字电路课程内容提升专业技能，同时激发学生的主动探究的学习精神，真正实现自主化、不间断的全方位学习，笔者所在教研室大胆采用了智能实验室这种实践教学创新模式。所谓的智能实验室，通俗的讲就是用一套智能实验室管理系统将实验室的各种仪器设备进行互联，通过教师终端主机进行统一管理和控制。教师可以参与企业联合定制个性化的实验室需求，针对课程特点创建各种实训室管理单元和模块。

首先教师针对课程实训项目所需要的实训仪器、设备、常用集成电路板等需求进行分析和整理，报给知名的仪器制造商企业进行量身定制，智能实验室可以把整个教室里所有的仪器设备连接在网络上，通过有线或无线网对所有仪器设备进行远程监控和管理。所有网络相关设备都符合通用网络标准，使用标准的有线或无线路由器，以及标准的无线网卡进行网络连接。可以使用现有网络进行连接，也可以独立建立专用的局域网络。老师在服务器主机上就可以随时了解所有仪器设备的状态，包括整个教室的实验台连接情况，每个实验台上的仪器是否开机，仪器与网络系统的连接是否正常等，这样能帮助老师减轻授课压力，提高效率，降低重复劳动。

在实训课堂上，老师不用走到学生身边，就可以在远程随时查看仪器的工作情况和学生的试验进度，例如示波器显示波形，电源输出状态等，方便对学生的实训过程进行监控和掌握。若发现个别同学操作失误导致仪器数据不正常，老师可以远程控制仪器，修改仪器设置，防止同学误操作损坏仪器进行一对一的个性化指导。同时教师可以随时记录学生操作界面的波形并投射到教室大屏幕给其他学生做对比参考。智能实验室支持学生随时保存实验数据，并在线提交设计报告。同时教师可以将仪器操作手册、芯片引脚信息等资料生成在线二维码，学生可以随时通过扫描二维码用手机下载实验资料，方便课后查看和学习。智能实训室还为课程选配了虚拟仪器、仿真设计工具等降低学习难度，进行自适应、开放式的学习。

课后学生还可以登录智能实训室合作方企业的远程培训平台，接受企业的远程在线学习。这样可以进一步缩短学校和企业的距离，让学生更早的适应就业环境和工作环境。学生可以随时掌握了解企业最新的仪器设备的信息，最全的芯片资料手册，接触最真实的企业项目，让他们了解课程学习内容的实际应用来激发他们的学习兴趣。同时在电路设计的过程中遇到的任何专业性问题可以选择在线提问，由企业的培训工程师在线答疑，帮助他们更好的突破重难点，掌握技能。

今后智能实验室的功能还可以更加强大，比如可以将实验室的工位信息上传，学生可以课后用手机或者电脑在线选位，教师远程授权门禁信息，方便教师随时随地对实验室进行管理。同时可以建立一个资源共享库上传云端，学生可以随时查看自己的实验数据、实验报告和实验成绩。甚至学校可以将不同的实验室实现云端互联，避免资源浪费提高实验室的利用率，这些都是今后要做的改进和尝试。

三、结束语

数字电路课程实践教学采用智能实训室课程改革后，从教学反馈和教学效果来看，丰富、先进、便捷的实验模式最大程度的激发了学生的探究精神，培养了学生的创造性和创新性实践技能。同时智能实验室的快速响应、高可靠性、高效率的管理方式也减轻了实训教师的工作量，提高教学效率，是一种符合当前主流的信息化教学趋势的创新。