数字电子技术课程教学改革研究

金勇 郭睿杰 胡振涛 周林 李军伟

摘  要：为了响应全国高等学校本科教育工作会议上给出的工作指示，顺应河南大学“一流学科”建设的任务。本文结合实际对当前的数字电子技术课程做了科学的分析与梳理，剖析了当前数字电子技术课程存在的问题，进而提出相应的课程改革方案与具体实施计划，为河南大学控制人才的培养提供合理化建议，更好地服务于河南省的基础研究和人才培养事业。

关键词：河南大学  数字电子技术  科学教学  教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（a）-0123-03

Research on the Teaching Reform of Digital Electronic Technology Course

——Taking Henan University as an Example

JIN Yong  GUO Ruijie*  HU Zhentao  ZHOU Lin  LI Junwei

（College of Artificial Intelligence， Henan University， Kaifeng， Henan Province， 475004  China）

Abstract： In order to respond to the work instructions given in the National Undergraduate Education Conference and comply with the task of "first-class discipline" construction of Henan University. This paper makes a scientific analysis and combing of the current digital electronic technology curriculum， analyzes the problems existing in the current digital electronic technology curriculum， and then puts forward the corresponding curriculum reform scheme and specific implementation plan. Provide reasonable suggestions for the training of control talents in Henan University， better serve the cause of basic research and talent training in Henan Province.

Key Words： Henan University; Digital electronics technology; Scientific teaching; Teaching reform

1  河南大学数字电子技术课程设置目的

2018年，教育部党组书记、部长陈宝生明确指出“人才培养是大学的本质职能，本科教育是大学的根和本”[1]强调了本科教育在高等教育中的战略地位。河南大学于2017年入选“一流学科”建设高校，翻开了事业发展的崭新篇章，也对本科人才的培养提出了更高的要求[2]。课程设置和课程教学是本科教育最基础组成部分，有传授知识、启迪智慧、润泽心田重要作用。

数字电子技术为自动化专业的一门硬件基础课程，该课程设置目的为让学生掌握数字系统硬件结构相关的基本知识，为后继课程如《微机原理与接口》及《嵌入式接口原理及技术》等作知识儲备和铺垫。该课程具有内容量大、知识面广、逻辑学与模拟电子技术背景交叉等特点[3]。特别是随着大规模集成电路设计技术与手段的发展，数字系统设计及分析的方法和手段在不断变革，如何结合河南大学控制学科人才培养目的，不断调整数字电子技术课程的知识内容及教学方法，为后继课程的顺利开展服务，并对以后的学习产生浓厚的兴趣是一个需要认真研究的课题[4]。

2  数字电子技术教学现状及存在问题

数字电子技术为河南大学自动化专业本科传统基础课程，主要介绍数字器件的工作原理、数字系统分析与设计方法，其先修课程为电路及模拟电路，在第四学期开设。教学效果如表1所示。

首先，该课程兼具布尔代数和模拟电子技术交叉知识，要求学生先修电路分析和模拟电子技术两门电学课程，并且在讲授时还要引入布尔代数等相关数学内容，进而才能在此基础进行严密而完整的论述，而常规教材章节设计完全将布尔代数与数字器件知识分开讲解，学生理解存在困难。其次，该课程涉及数字系统基础器件原理及数字系统硬件设计开发技术，上述相关内容为电子信息领域发展最活跃、最迅速的方向，书本知识难以与领域最新进展完全匹配[5]。最后，课程涉及的实验设备更新换代很快，现有实验设备仅能进行器件原理级别实验，无法满足数字系统设计实验要求。进一步，上述3个特点并非孤立存在，它们相互耦合互为因果，造成学生学习困难。

因此，有必要对该课程的教学过程、教学设计及评价标准等进行综合改革，以期有效解决因数学基础缺乏、物理背景复杂及课程学时较短带来的学生学习困难，提高本科生的科技创新能力，为河南大学“双一流建设”及河南省信息学科的人才培养服务。

3  实施方案及实施计划

基本改革路线分为现状分析、问题定位、原因分析及方案策略4个阶段[6]。经过近10年的教学积累，现状分析阶段及问题定位阶段已基本结束。目前通过教学中存在的问题进行梳理，并从中抽象出拟解决的关键问题如下所示。

（1）如何将电学知识与布尔代数知识在课程设计及课堂讲授方面准确融合。

（2）如何依据数字系统开发技术的最新进展，改革教学及实验教学过程。

（3）如何针对实验设备陈旧问题，采用视频、仿真及硬件自主设计等手段，完成课程实验目的。

针对上述关键问题，确立研究内容简述如下。

通过教学大纲结构及授课顺序调整，课程结构增、剪、裁，实验改革等技术路线，探索采用课程准备、课堂讲授、课程作业等教学手段，实验设备更新、创新型实验等实验手段和过程性评价等成绩评价手段解决上述关键问题的方法。课程改革实施方案和方法如图1所示。课程改革预期经过2年完成，具体实施细则，如表2所示。

4  可行性分析

项目主持人教学方面长期从事本科生、研究生教学工作，曾获首届全国高校教师技能竞赛三等奖（河南省工科组唯一获奖选手）和河南省高校青年骨干教师称号，并曾任河南省高校教师资格考试面试专家。截至目前，主持校教改重点项目、一般项目各一项;发表教改论文多篇，主讲本课程《数字电子技术》《信号与系统》，学生评教连年优秀。科研方面，一直从事数字电子技术相关研究工作，主持相关国家自然科學基金2项（NSFC—河南人才培育项目1项，面上项目1项），发表研究论文20余篇。项目第一参与人教学方面长期从事本科生、研究生教学工作，曾获河南省高校青年骨干教师称号，并曾任河南省高校教师资格考试面试专家。截至目前，主持校教改重点项目、一般项目各一项;发表教改论文多篇，主讲本科生课程，学生评教连年优秀。科研方面，项目第一参与人长期从事非线性控制研究工作，获河南省科技进步二等奖1项（第三参与人），主持国家自然科学基金2项，发表相关研究论文10余篇。

项目依托计算机与信息工程学院和河南省大数据分析与处理重点实验室开展，计算机与信息工程学院有计算机科学与技术、数据科学、信息安全及自动化四个本科专业;计算机科学与技术，控制科学与工程两个一级硕士学位授予点，软件工程一级博士学位授予点。河南省大数据分析与处理重点实验室有遥感大数据处理与分析、智慧交通大数据处理、教育大数据分析与辅助决策3个方向的大数据研究。充分利用我省超大规模遥感、交通、教育数据资源，为农业生产、智慧交通、政府教育决策和社会需求提供大数据分析服务。目前，实验室面积1000余m2，主要仪器设备近200台，总价值500多万元。具备各研究方向开展科研工作所需的软、硬件环境。

5  结语

河南大学本科课程教学改革初衷为响应国家重视本科基础教育要求，依托教师的教研、科研积累，从课程在人才培养中的定位及相关学科领域的进展出发，对课程当前存在的问题进行纠偏，激发学生学习的积极性，培养学生的创新意识与批判思维。针对上述问题，从关键技术路线入手，通过课程准备、课堂讲授、课程作业、创新性实验设计及成绩评价等教学手段的改革，探索上述问题的解决方法，具有较大意义，研究结果不仅可应用于数字电子技术教学，还对其他课程教学具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 陈宝生.坚持“以本为本”推进“四个回归” 建设中国特色、世界水平的一流本科教育[J].时事报告（党委中心组学习），2018（5）：18-30.

[2] 李梦楠.中西部地方高校建设“世界一流学科”研究[D].郑州：河南大学，2020.

[3] 田丽娜，李敏，刘绍丽.浅谈数字电子技术课程能力导向实践教学研究[J].电脑知识与技术，2020，16 （36）：102-103.

[4] 胡家俊，王一波，黄宜军.理工科专业课教学的课程思政研究[J].轻工科技，2021，37（3）：185-186，188.

[5] 刘佳.科技史的思想政治教育功能研究[D].石家庄：河北师范大学，2020.

[6] 郭艳平.数字电子技术课程“一体化，三阶梯”实验教学改革与研究[J].科技经济导刊，2021，29（2）：117-118，157.