数字电子技术实验教学改革与实践

申双琴

摘要：数字电子技术实验是高校电类专业一门综合学科基础课，文章从教学对象、教学内容、教学及方法等方面，結合多年教学经验分析了目前教学现状，以网络教学平台为支撑，将教学内容体系层次化、教学对象层次化，满足不同层次学生需求，并建立了科学量化的考核体系。实践证明，学生的积极性、基本技能及分析问题解决问题等方面的能力较以往均有明显提高。

关键词：数字电子技术；积极性；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）30-0265-03

实验教学在高校教学中占据重要地位，是学生从实践中验证理论并结合实际应用培养及提升实践能力、创新能力的重要手段。《数字电子技术实验》作为一门综合学科基础课，在整个大学阶段中起着承上启下的作用，是学生接受系统实验方法和技能训练的开端，旨在培养学生掌握数字逻辑分析、解决问题的基本方法，提高学生动手能力、独立思考、解决问题的能力[1]。文章在分析了教学现状后，探索层次化教学内容体系，引入网络教学平台，建立量化的考核标准，经实践证明，改革后的教学模式取得了良好的教学效果。

一、数字电子技术实验教学的现状

1.数字电子技术实验基于数字电子技术理论课开设，实验课内容基本按照学生熟悉仪器操作，了解实验箱及集成芯片的功能进而验证相应理论知识点，最后撰写实验报告的流程进行。在整个教学过程中，学生依旧处于被动状态，教学模式单一，缺乏弹性，难以调动学生积极性和学习兴趣。

2.教学内容缺乏灵活性，实验内容陈旧，验证性实验居多，知识和实践要求梯度过低[2]。但数字电子技术却发展迅速，如此，便造成实践环节与工程实际应用脱轨现象，不利于培养学生的创新思维和创新能力[3]。

3.实验课开设太晚，导致学生理论学习与实践环节难以衔接，影响实验课的教学质量。此外，理论课任课教师和学生都普遍存在重理论轻实验的观念，导致学生理论分析能力强，但动手能力差，故障分析能力差。

4.传统以实验报告为主的考核标准不够科学、合理，实验报告不可避免地存在大面积抄袭现象，难以监管，且未能融入实验过程中动手能力、故障分析、电路调试能力等方面的考核，难以提高学生积极性及发掘实践环节的潜力[4]。

二、实验教学模式优化改革与实践

1.建立层次化教学体系。我校数字电子技术实验为独立开设，由专任实验教师独立负责。为避免理论与实验环节脱节，实验课的开设紧跟理论课的步伐。数字电子技术实验面向的对象是电类和非电类专业的大二学生，虽然处于专业实验技能入门阶段，但每个学生的学习能力、培养要求不同，对知识的掌握程度及动手能力依然存在较大差异，传统的针对所有学生采用相同的教学内容，不能很好地适用于每位同学[5]。因此，采取层次化的教学体系，将教学内容及教学对象层次化，依据教学对象、学习能力、培养目标方面的差异，从实验内容安排及实验项目类别进行匹配。根据培养计划将教学对象分为电类和非电类专业，非电类专业培养要求相对较低，且经多年教学经验总结，非电类专业在知识点掌握、动手能力、分析能力各方面和电类专业存在一定程度差异，故对实验项目类型比例分配进行调整，如表1所示。对非电类专业加大验证型比例，锻炼其实际操作能力，在设计型和综合型实验上不但降低比例而且降低实验任务难度。文中后续部分以电类专业为例对教学内容层次化探索教学进行分析。

传统的验证型所占比例较大的实验教学内容体系，缺乏弹性和灵活性，不利于培养学生的创新思维和创新能力，为此，对实验项目进行梳理，增大设计型和综合型实验比例，遵从由易到难、循序渐进的实践过程分为验证型、设计型和综合型三个层次进行教学[6]。其中综合型实验又分为综合设计型和自主设计型。通过验证型实验，在巩固和加深基本理论知识的基础上，重点培养学生基本实验技能，完成理论知识点的验证。设计型实验由教师给出实验任务及要求，学生拟定实验方案并完成要求。综合型实验中的综合设计型实验，给出功能及指标后学生综合多个知识点拟定方案完成任务，自主设计型实验要求学生综合运用多个知识点自拟题目和设计方案并实现，提高学生自主性、培养创新能力[7]。

在上述三个层次中，不同类型的实验项目并非彼此独立，而是相互协接，验证型实验不仅独立开设也包含在设计型实验中。验证型和设计型相互结合，既能避免设计性部分的电路调试中出现集成电路本身损坏导致故障难以排查，又能起到由易到难的过渡作用，避免无从下手的现象。三个层次中设计型所占比例最大，整个实验教学中学生有65%的时间是在进行设计型实验，针对每个设计型实验项目的内容结合课程学时及培养要求分配合适的任务量，避免任务量过多或过少带来的负面影响。

2.引入网络教学平台。在“互联网+”的大背景下，信息技术发展迅速，传统教学模式因形式单一且缺乏灵活性已逐渐被多元化教学模式所替代。桂林理工大学的教育在线系统为数字电子技术实验课程提供了一个良好的网络教学平台，该平台主要包括课程大纲、教师基本信息、教学资源、教学活动、课程建设等模块，其中教学活动又细分为在线测试、答疑讨论、课程问卷、播客单元、课程作业等，课程建设包括考核方式等，任课教师可根据教学实际情况增减相应模块，灵活性强。在该平台中，课程管理一栏学生可以查看课程的简介、大纲、实验项目的安排等，让学生对整个课程做到心中有数。在课程的教学资源中，不但包括了实验指导书、课件、实验项目相对应知识点的梳理和分析、重点难点分析，还包括一些课外延展性知识，这些课外知识不但可以帮助学生更好地理解及操作实验仪器，了解发展动态，而且可在一定程度上消除学生普遍存在的高校学习知识有何用的疑虑。同时，在“教学活动”中，学生可完成教师布置的作业及课堂对应的测试，答疑讨论区师生可进行线上互动、讨论，增进师生间距离，有效提高学习效率，改善教学效果。通过调查问卷及讨论去了解、掌握学生学习动态从而更加有利于教师的课堂教学。在该实验课程教学中，“线上”学生成为主体，可自主辅助学习，随时随地下载丰富的教学资源，与教师进行互动，和同学互相协作，提高自主学习能力，“线下”学生实践、教师解惑相结合。无论是线上还是线下，网络教学平台始终贯穿整个教学活动。网络教学平台备受教师与学生的喜爱，尤其是其中的讨论区、网络课程以及在线学习法已经成为主流学习手段[8]。

3.制定合理量化的考核体系。传统教学以实验报告为主的考核體系显然不能公正合理地评价学生在整个实验教学活动中的实验能力，因此，建立完整的合理量化的评价体系至关重要[9]。根据教学实际情况结合培养方案制定了量化的考核标准，如表2所示。考核体系主要从预习情况、实验过程中实际动手能力及完成情况、实验报告及分析、考勤几个方面综合对学生个人及所负责的实验项目进行考核。数字电子技术实验成绩为独立考核，分ABCD四个等级制，无须计入理论课成绩，并且不同类型的实验项目考核重点不同。针对验证型实验，主要考核相关联理论知识的掌握情况及实验操作是否规范，设计型实验主要考核设计方案的合理性、实验是否顺利完成、结果是否正确、故障分析及解决问题能力，综合型实验主要考核综合知识的运用情况、学生个人的创新能力、电路调试能力、实验完成情况及验收时个人的答辩情况。学生的最终成绩通过各项考核成绩加权得到。实验课过程中任课教师不但要指导仪器操作、答疑解惑，对实验现象及临时出现的各种故障问题合理分析、引导等，为了体现以学生个人为单位进行客观公正的考核，任课教师还需细心观察并随时记录每个学生在实验操作时的实际动手能力、熟练程度、完成情况、实验结果是否正确、故障出现时是否能够经过独立思考并最终解决问题等细节。如此一来，增进了师生距离，让学生感受到教师在关注自己，代价是任课教师需要投入更多的时间和精力，但以此为基础所建立的考核体系能够更加客观、公正、合理地对学生个人的实际动手操作能力及个人学习能力进行评价，进一步提高学生的积极性，激发其学习兴趣。

三、结论

数字电子技术实验课程作为实验技能入门向专业技能培养的过渡阶段，肩负至关重要的作用。文章在分析了目前教学现状后，提出层次化教学内容体系，引导学生在熟练掌握各关联知识点原理的基础上提高实验技能，网络教学平台丰富了教学模式，增加了学习的灵活性，科学量化、突出实践能力所占比例的考核体系，在很大程度上调动并激发了学生的主观能动性及学习兴趣。数字电子技术实验教学实施改革的3年来，学生的各项实验技能、对该门课程在系统性的理解上都有了很大的提高，为后续专业技能的培养打下了良好的基础。

参考文献：

[1]薛英娟.数字电子技术实验课程教学改革与创新[J].实验室科学，2016，19（1）：145-148.

[2]宁改娣，金印彬，刘涛.“数字电子技术”课程实验教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2013，35（4）：102-103.

[3]晋春，张佳，李锋.“数字电子技术”课程改革的探索与实践[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2016，（1）：51-52.

[4]郭澎，孙桂玲，任立儒，数字电子技术课程教学新模式的探索与实践[J].实验室科学，2016，20（2）：151-153.

[5]高庆华，王洁，周晓丹，等.综合设计性实验层次化教学探索[J].实验室科学，2015，18（3）：80-83.

[6]陆鹏飞.数字电子技术实验教学方法的探索与实践[A]//北京高教学会实验室工作研究会2008年学术研讨会论文集[C].2008：66-70.

[7]厉旭云，梅汝焕，叶治国，等.高校实验教学研究的发展及趋势[J].计算机教育，2014，33（3）：131-135.

[8]赵丹.基于网络探究模式（Web Quest）的教学平台设计与构建[J].江苏理工学院学报，2014，4（4）：76-80.

[9]李建霞，闫朝阳.工程教育专业认证背景下数字电子技术实验改革[J]实验室研究与探索，2017，36（1）：156-160.