数字电子技术课程实验教改分析

郭红琳

(山东科技大学，山东 青岛 266510)

1 国内外“数字电子技术”课程现状

当前，国外很多高校如麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等都积极引进最新的数字电子技术，并在实验教学过程中对其进行有效应用，主要实验教学内容包括数字电子技术、微处理器结构等，并取得良好实验教学效果，有力促进了学生的整体性发展。

国内重点高校由于种种原因未能提高对数字电子技术课程的重视，这也导致当前我国高校数字电子技术课程的教学内容、实验内容和教学模式都处于相对落后局面。具体来讲，我国高校的数字电子技术课程教学，其核心内容没有变化，教学重点依然是中小规模器件的组合以及逻辑电路的应用。其次，教材的建构没有改变，表现为教材内容分裂，关联性不强，难以达到系统性、协调性效果。最后，教学过程中实验内容与实际需求存在较大差距，以验证性实验为主，缺乏实践实验内容。

近年来，高校逐渐意识到数字电子技术课程教学中存在的问题，因此积极采取措施，针对数字电子技术的实验教学进行针对性改进，力求有效提高数字电子技术课程的实验教学效果，激发学生的学习热情，提高学生的整体水平。

2 课程实验教学改革思路

2.1 实验平台建设

为了顺利开展数字电子技术课程实验教学，很多学校都开发了相应的实验系统，并针对具体的教学内容如数字逻辑电子技术、单片机原理等开发了对应的平台。这些系统和平台为学生有效开展实验提供了良好环境，但是在实践环节，这些实验平台需要学生花费大量时间对其进行熟悉和掌握，这个过程会影响到学生后续实验效果，不利于学生个人对相关专业知识的学习掌握。为了改进这种局面，可以统一采用专业公司开发的标准化实验平台，这种平台不仅可以开展实验，还可以为学生提供资源共享。当前，很多公司为教学实验设计了相应的系统或者平台，并在实践中得到有效应用。比较常见的实验系统和平台包括Xilinx和 Digilent公司推出的 FPGA实验平台软硬件开源，具有良好兼容性，而且可以进行多种实验课程，因此具有良好适应性。

2.2 实验内容建设

实验内容的改革，主要是增加自主设计内容，提高实验的实用性。当前，高校的实验教学已经取得良好效果，很多学生可以熟练应用EDA工具和HDL进行自主设计，进而得到各种具有良好创新特殊的系统，比如相关的图形控制系统、音乐播放器、数字立体声驱动、机器人两组软件等。针对数字电子技术实验内容的改革，可以积极利用Nexys3和 Basys2实验系统，通过各种基础实验引导学生开展数字电路的设计和实践；在教学过程中，可以适当减少验证性实验内容，增加数字电子技术中常用器件以及存储器的控制和应用等内容，这有助于强化实验的自主设计特性，激发学生的创新能力。不仅如此，实验过程中还可以引进CPU、微处理器等概念，帮助学生进一步掌握相关的实验技术，提高学生应用简单模块组建复杂系统的能力。

2.3 实验教学模式改革

考虑到数字电子技术课程的实验室教学需要进行基础性验证和相应实验系统验证，而这个过程需要花费大量时间在相关的软件设计上面。基于此，现代数字电路设计往往基于CAD软件在实验室之外进行，针对实验空间的扩展可以解决实验学时的问题。有关公司设计推出的实验板为口袋实验提供了基础，这种环境下，每个学生都可以拥有自己的实验系统，并根据自身需要在系统内部进行自主实验和创新。

针对数字电子技术课程实验教学的改进，还可以针对学生开发开放实验项目，组织学生在现有知识基础和实验基础上进行延伸，可以设计相关的科研项目和创新基金项目，也可以引导学生申请大学生创新训练项目。在此基础上，老师可以组织学生参加相关的实验竞赛，帮助学生在自主实验过程中进一步提高其综合能力和实验能力。在实验开展过程中，主讲教师应当负责一定数量的实验指导和创新实验开发工作，并负责理论教学和实验的配合问题，尽量做到讲课和实验紧密衔接。

3 结语

近年来，高校逐渐意识到数字电子技术课程教学中存在的问题，因此积极采取措施，针对数字电子技术的实验教学进行针对性改进，力求有效提高数字电子技术课程的实验教学效果，激发学生的学习热情，提高学生的整体水平。

针对数字电子技术实验课程改进方案的逐步实施，学生通过教改试点，对数字电子技术设计兴趣明显提高。在实验教改逐步完善的过程中，今后将进一步提出实验教材内容的改革方案。