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[关键词]教育理念 数字电子技术 教学模式 教学研究
一、前 言
《数字电子技术基础》是电类、自控类等诸多专业的一门重要的专业技术基础课程,是一门理论性和实践性都很强的专业技术课程。如何将理论教学与实践教学予以有机结合是教学过程中需要重点解决的问题,它直接关系到学生对本课程的学习效果,同时也关系到诸多后续课程的学习效果。正基于此,本文对该课程理论与实践教学的方法进行了相应的探索与研究。
二、理论教学研究
《数字电子技术基础》 以组合与时序逻辑电路的分析与设计方法为核心,将数字电路的设计、实现方法与可编程逻辑器件相结合,融入现代数字系统设计理念,以培养“电子产品生产与设计”岗位群为课程目标,是电类等相关专业的基础课程,也是培养电子产品设计、分析、调试和制作能力的专业技能课程。因此,掌握好《数字电子技术基础》的教学内容,对本专业及相关专业学生的后续核心专业课程的学习和技能培养具有重要意义。
数字电子技术主要内容有逻辑电路基础、组合逻辑电路、触发器与时序逻辑电路、数模转换器和可编程逻辑器件及应用等主要内容。
如何才能合理有效地进行课堂理论教学?主要考虑以下主要环节
(1)认真研究教学大纲,确定理论教学需要掌握的相关内容及其掌握程度。确定教学的重点、难点及其知识点间的衔接关系。由于电子技术、计算机技术的飞速发展,电了器件正在向低压、低功耗和纳米技术转变。电子技术从分离元件、小规模集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路。电路时展要求不同,需对原来教学内容进行适当调整,主要涉及:①要求能够保证基本概念、基本原理和基本分析方法这三个基础要求;以分析器件、模块的外部特性为主,基本掌握器件的内部方框结构、外部特性和主要参数、掌握各种单元电路的基本概念和基本分析方法。②要求能够反映新理论、新技术。考虑到集成电路的应用前景,学习过程中应以集成电路为主导,以分立元件及门级电路为基础,将二者有机结合在一起。③要求能够结合实际工程应用与理论的衔接。尽量避免复杂的推导过程,着重于功能电路的定性分析及实际应用。④针对选用教材的内容进行分析研究。对已经不符合时展要求的内容进行合理精简;对基本概念等骨干内容进行强化;对集成门电路、集成触发器、集成定时器等MSI功能电路加强理解;针对成熟的典型应用电路进行重点研究。
(2)针对涉及的不同教学内容,确定不同的教学方法。以理论教学与实验教学相结合为原则,运用现代教育理论,从有助于提高教学效果的角度出发,考虑适时、适度、合理地使用多媒体。采用由浅入深、由实践到理论、由定性到定量的方法开展教学。将需要用多媒体辅助教学的知识点挑选出来,针对相应的电子课件进行整理,以期达到良好的教学效果。
除了以上主要环节之外,教师应当关注最新的技术信息动态,结合其相应特点,融于理论教学过程中。对于一些具有代表性的技术产品进行分析与讲解,激发学生的学习兴趣,提高自主学习的积极性,从而达到现代化教学的总体要求。
三、实践教学研究
通过理论教学使得学生能够掌握数字电路的基本原理与分析方法,这只是第一步。更重要的是要针对学生的分析、设计和创新能力进行培养。所以实践教学是不可或缺的重要环节。
实践教学主要包括两大环节,即实验环节与课程设计与实习环节,下面分别予以阐述
(1)实验课程的内容设置必须与理论教学内容紧密结合,能够达到强化理论学习的根本目的,促进学生对相关理论的消化吸收并提高学生的学习热情。在实验手段方面,应当在重视传统实验方式的前提下,引入现代化的实验教学手段, 运用计算机技术,引入虚拟实验内容。EDA技术是电子设计领域的一场革命,它对改革实验内容、形式、方法起到了重要的引导作用。已经成为现代教育体系的重要环节。所谓在实验教学中引入EDA技术就是充分地运用各种
计算机软件,如MULTISIM、PSPICE、PROTEL99SE、PowerPCB、QuartusⅡ等。VHDL与Verilog HDL是通过语言实现硬件电路设计,一般采用自上而下的设计方法,通过分析系统总体所要实现的功能,自上而下地将系统总体功能分解成各模块的功能,通过实现各模块的功能设计来完成整个系统硬件电路的设计。实验课不应局限在单纯的数据测试与记录上,更应侧重于学生能够对电路性能的比较,能够即时仿真,分析电路故障,设计出符合要求的数字系统。在强调现代化实验手段的同时,也不要忽视传统型的实验手段,二者之间的比重必须合理分配,而且针对不同的实验目的与实验内容进行科学安排。同时,针对实验教学中涉及的层次问题必须深入研究,
实验分为基础型、设计型和创新型三个层次。基础型实验侧重于”训练常用电子仪器的使用方法和数字电子基础电路的基本测试方法,它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关,要求能够充分体现课程的实践性;“设计型实验”是具有特定功能的数字系统的综合与实现,是学生将理论与实践相结合的过程,也是学生知识、能力和素质同步提高的阶段;“创新型实验”是数字电路的电子系统的设计和实现,是学生将所学习的知识进行综合运用的过程,也是学生进行交叉学科知识整合的过程,更是提高学生综合实践能力、培养创新能力的过程。
在实验教学中,要鼓励学生自拟实验项目,将课堂教学与实践教学相融合,有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。
(2)课程设计与实习是实践教学的另一核心环节。该环节相对与实验教学而言,涉及内容与环节更多,要求的层次更高,所以更应引起相应的重视。课程设计与实习旨在完成系统的理论教学与实验学习之后,针对具体的设计任务,在教师的指导下,独立地完成设计任务,具体成果往往要求是能够通过调试的具体产品。在此过程中,需要注意以下主要环节
①题目选定必须谨慎。所选定的设计任务必须依托于本课程的理论教学与实验教学内容;必须在功能要求方面给学生留有一定空间;必须在一定程度上体现当今的技术发展趋势要求。
②时间分配必须合理。由于课程设计与实习往往需要经历1-2周的时间,所以指导教师必须对整个期间做出合理的安排,对整个设计过程的各个主要环节了然于胸,涉及:任务分配总体讲解资料查找方案确定虚拟试验板极调试设计完成报告书写答辩完成各个环节,教师必须真正起到富有成效的指导作用。
以上所述就是在实践教学过程中涉及的主要环节。在把握总体原则的基础上,教师应当针对不同的情况,具体问题具体分析以确保实践教学任务的顺利完成。
四、典型教学案例
在《数字电子技术基础》理论教学内容中,组合逻辑电路与时序逻辑电路是两大核心环节。在讲解组合逻辑电路相关内容过程中,针对当今技术发展趋势,结合集成技术发展日新月异的客观现实,重点讲解了中规模集成电路内容,包括:编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、数值比较器等。针对MSI学习的特点,侧重于如下讲解思路,即:功能说明框图讲解功能表讲析逻辑符号说明芯片引脚说明典型应用电路讲解。总体效果非常理想。另外,结合多年教学研究心得,重点强调了如何更好地分析功能表?如何针对功能表中的信号种类不同进行总表的行、列分割?使得学生理解得特别透彻,学会了一种通用而高效的学习方法。
在讲解时序逻辑电路过程中,在完成利用触发器设计计数器这一传统方法的同时,针对典型的芯片,如:74HC161、74HC163、74HC160、74HC390等进行了细致的讲解并列举了大量的设计实例,从原理分析到注意环节详尽阐述,学生反映良好。
在《数字电子技术基础》实验教学内容中,针对设计型实验,突出对典型计数器集成电路的应用。在“数字时钟”设计型实验中,要求用不同类型的典型芯片、选择不同的设计思路进行设计,通过实际检验,达到了很好的教学效果,提高了学生的实验积极性与分析、设计能力,达到了实践教学的总体要求。
以上内容就是本人在理论教学与实践教学中体会深刻的案例,结果表明确实非常具有代表性而且结合了当今电子技术发展的趋势,在日后的教学中会予以进一步的拓展与深化。
五、结束语
数字电子技术的发展日新月异,先进的技术与崭新的教育理念注定会不断涌现。有关理论与实践教学的研究注定永远不会停止。作为从事高等教育工作的一线教师,必须不断地学习新的知识,融合先进的教育理念,将所积累的知识高效地传输给学生,为整个社会培养人才体系贡献自己的聪明才智,履行教师作为知识传授者应尽的社会责任。
[参考方献]
[1]潘松,黄继业.EDA技术与Verilog HDL.北京:清华大学出版社,2010
[2] 乔庐峰.Verilog HDL数字系统设计与验证.北京:电子工业出版社,2009
[3]康华光.电子技术基础[数字部分].北京:高等教育出版社,2006
[4]石焕玉.基于信息技术的高师学科教育改革探索.教育技术资讯,2006年1月
[5]石焕玉.基于网络的创新教学模式研究与应用.琼州学院学报,2008年10月
关键词:电子线路;课程内容;学习实践
电子线路课程是铁道信号专业的一门重要专业基础课程。随着电子技术的发展,生产现场的电子设备急剧增加,对电子线路课程的教学内容提出了越来越多的要求,课时和课程内容逐年增多。对专业设备的研发、设计、制造、施工、维护、使用都起着必不可少的作用,新技术、新装备大量投入使用,设备、技术更新换代周期大大缩短,因此在内容和思想方法上,必须经过科学的论证和总结,使之更符合大的认识规律,且能充分体现知识内涵的思想体系和鲜明的导向性。作为一门独立的学科,《电子线路》教学必须适应铁路职业技术教育的特点,形成以电子技术基本理论和基本电路分析方法为主的完整课程体系。
一、电子线路课程的特点及教学方法
电子线路课程是一门应用技术课程,具有较强的理论性和实践性。学生普遍感觉电子线路课程内容多、理论深、分析繁琐、难懂、难记、难掌握。首先,各个电子器件是构成不同电路的核心部件,电路的形式和功能的变化,器件在不同条件下的应用,对于器件的原理、特性必须讲够、讲透。学生是在高中知识和学完《电路基础》课程基础上进行学习的,按照专业教学计划的要求,学生做到基本概念牢固掌握,基本原理、特性透彻理解,为进一步学习电路奠定坚实的基础。作为专业基础课,其学习的质量将直接影响后续专业课的学习心理和学习效果。在教学内容上,除讲清器件的结构、原理、特性和参数外,还要着重强调非线性器件加偏置,以及改变偏置可以控制其工作状态的条件、特点、变量关系特征和模型。传统的单一教学模式,难以适应新的形势要求,必须对电子线路课程的教学内容、教学方法、教学手段加以改革,在教学上还应包括作为典型有源电路的恒流源电路的组成、静态、动态特征和电路模型,因为恒流源主要体现了器件的基本原理和基本特征,反映了有电源电路代替无源元件这一趋势。
二、电子线路课程改革思路
电子线路课程内容是随着电子线路的发展而发展的,电子线路课程的内容随着知识的积累逐年增多,可随着微电子技术和计算机技术的发展,特别是单片机技术和嵌入技术的发展,生产现场的设备向集成化、小型化方向发展。电子线路课程的课时数、教学内容在压缩,课程体系还是对各种电路分门别类、就事论事、面面俱到,增加了教学负担。因此在内容和思想方法上,必须经过科学的论证和总结,使之更符合认识规律,且能充分体现知识内涵的思想体系和鲜明的导向性。关键不在于课程内容的包罗万象,而在于对学生系统的、基本的思维和操作的训练、培养,授之以渔。依据这一原则思想,结合教学特点,对本课程的教改,分器件和电路两个方面谈谈看法。
首先,电子线路课程要学习基本电子器件,在电路部分应改变过去那种过分强调电路功能以至于以此来分门别类划分课程章节的方式,这种体系对于某些高等院校以电路设计作为重要内容的教学或许是合适的。这部分内容要突出各种电子器件不同工作状态的条件、特点、应用这条主线。
而对高等职业技术教育而言,对于电路功能只要通过电路分析能够正确识别和区分就可以了。电子器件是有源、有极、非线性器件,由静态到动态,由分立元件到集成电路,使用中必须加偏置,不同的偏置,在电子器件和偏置电路在直流电源作用下,静态工作点的设置、稳定过程的分析与计算。可以使器件工作于不同的工作状态,其静态分析的原理和方法可归结为具有共性的电路静态分析方法,不同的工作状态具有不同的特性,应用于各种形式的电路。
要使学生熟练地掌握各种工作状态的条件、特点和应用。教学内容上更主要的是电路的原理和基本分析方法,对基本电子器件的结构、原理有所了解,基本电子器件的特性、参数要讲透并且深刻理解,按照循序渐进的原则和人的认识规律,对于电路分析、选择、使用器件以及不同型号器件的替代是必不可少的,反映电路原理和分析方法的内在联系,总结出具有共性的原理和分析方法,也是实际工作中分析和处理电子技术问题所必需的。
其次,电路的动态分析要突出三种组态这条主线。在电路的动态分析中,无论电路形式、如何变化,我们必须抓住三种组态来进行电路分类,三种组态是基于对基本电子电路深入理解和高度概括的总结,作为一种思想体系贯穿全课始终,有着深刻的内涵。这是基于对电子器件原理、特性,用三种组态的思维方式对学生进行思维方式的训练,使学生深刻认识和对电路原理的透彻理解,可以在基本电路、简单问题上,并且进一步在复杂电路中灵活运用,无论分立元件电路,还是集成电路的分析得以简化,避免了每种电路对应一种分析方法的复杂局面,这种方法能适应新知识的发展。
当然,三种组态电路也有局限性,三种组态蕴含于放大电路的两种输入、两种输出的基本概念(同、反相,高、低阻)和变量控制关系的变化形式,电路的动态工作过程和电路分析,由于电路形式、功能的差异,利用负反馈手段可以解决,反复运用三种组态的思维方式和分析方法,在电路分析上可用于估算多极负反馈应用的具体形式,定性描述对电路性能的影响。利用三种组态和反馈的概念加以分析,使学生在简单问题和简单电路上做到深刻理解,可以利用估算法定量进行电路分析,作为电路的性能指标反映电路的特性,无论是分立元件电路还是集成电路的分析都具有实用性,其分析方法不外乎图解法和等效电路法,要使学生熟练掌握反馈组态、极性的判别方法。进而在复杂问题和电路中自如应用,可以避免每种电路对应一种分析方法的复杂局面。
总之,高等职业技术教育培养学生职业技能不仅是专业课的任务,通过《电子线路》课程的教学改革,要从基础课做起,培养学生的创新能力要贯穿整个教学过程,使学生由被动地接受变为主动地学习,培养出高素质、创新型的合格人才,从而真正实现高职教育教学改革的目的,使高职教育得到进一步的提升和发展。
参考文献:
[1]朱相磊.电子线路课教学改革的研究与实践.安徽电子信息职业技术学院学报,2004(4).
[2]王晓峰,王立梅.电子线路的故障诊断和测试点的选择.电子产品可靠性与环境试验,2001(4).
[3]陆中石.对高职模拟电子技术课程教学的思考.今日科苑,2009(24).
[4]刘静波.高频电子线路实践教学的建设和探索.电气电子教学学报,2006(4).
关键词 高频电子线路 实验教学 改革创新
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.11.040
On New Model of High Frequency Electronic Circuit Experiment Teaching
YUAN Min
(School of Information Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng, Jiangsu 224000)
Abstract High-frequency electronic circuits are institutions of higher learning in Electronic Information Major compulsory courses, has an important role in the foundation of students electronic technology expertise, high-frequency electronic circuit study is based experiments in electronic systems and signal analysis, etc. above teaching, by high-frequency electronic circuit experiment teaching, in order to master the working principle of electronic circuits and integrated applications, the current high-frequency electronic circuits teaching laboratory experiments there is content distribution unreasonable and experimental teaching with the theoretical teaching is not complete, etc. questions the need for reform and innovation of teaching mode, teaching from content distribution and positioning of high-frequency electronic circuit experiment teaching point of view, to study the high-frequency electronic circuit experiment teaching new model. In ensuring the integrity of the principles of the basic theory, basic experiment emphasis on high-frequency electronic circuits, to carry out high-frequency electronic circuit design experiment course content, students explore the breadth of knowledge to improve the students to master the basic knowledge and use of high-frequency electronic circuits solving process ability of the circuit design issues in the new issue.
Key words high-frequency electronic circuits; experimental teaching; reform and innovation
0 引言
在电子信息和信号处理日新月异的背景下,电子技术发生着迅猛和巨大的变化,新技术革命和教学模式的不断改革和转变,对高等院校的电子信息类专业的教学模式提出了巨大的挑战。高频电子线路是目前高等教学中电子信息工程、通信工程、信息对抗等电子信息和通信类专业的重要专业基础课程,高频电子线路课程教学主要包括了高频小信号处理、正弦波振荡器、非谐振功放、锁相环路、振幅调制与检波、混频、角度调制与解调等现代集成电路和通信系统常用的信号和电子信息处理的相关内容,高频电子线路教学的理论复杂、深度较大,对学生的实验基本技能和综合素质要求较高,对培养学的工程设计的集成电路设计能力具有重要的启发作用,高频电子线路的实验教学的目的在于将低频电子线路、高频电子线路以及电路与系统等课程教学的理论和实践相结合,培养学的电子技术应用和科研能力。①②③高频电子线路的实验教学在电子信息类专业学生的专业素养培养中具有举足轻重的作用和意义,研究高频电子线路的实验教学的创新模式意义重大,通过改革试验和总结提高,旨在加强学生的实验技能和实际动手能力,系统培养学生对多门课程的综合应用能力。
1 高频电子线路实验教学的现状和问题
1.1 高频电子线路实验教学的重要性和内容
电子信息技术产业的发展成为当今世界科技产业发展的主题,电子信息技术的发展离不开高频电子线路及其相关电子系统和信号处理方法的应用,高频电子线路课程教学发展,无疑给高频电子线路的教学模式和实验教学改革带来了新的发展思维和教学理念的思考。高等教育的高频电子线路实验教学该如何定位和发展,成为当今教育改革不能不思考的问题,发展和形成一套行之有效、高效成熟的高频电子线路实验教学课程体系和考评体系,实时有效和针对性地对高等学校电子信息类专业学生开展高频电子线路课程教育,真正做到学以致用,教以致用,为提高高等院校的电子信息类学生的课程教学的知识综合应用奠定基础。高频电子线路EWB、Labview仿真实验是通信技术专业的一门系统的实验教学环节,通过强调基本概念,注重实际应用。④⑤在高频电子线路的实验教学环节中,主要有如下几方面:通过实验教学掌握自动频率和自动增益控制原理、高频小信号放大器的设计原理,以及角度调制基本特性变容管直接调频、调相等知识,通过高频电子线路的实验课程,实现对调幅、检波与混频电路的设计和实验数据的处理,理解锁相环在频率变换和频率合成中的应用。高频电子线路的实验教学内容丰富,系统性较强,需要对高频电子线路的实验教学进行综合性研究和定位。
1.2 存在的问题分析
当前的高频电子线路的实验教学还存在着不足和问题,需要进行实验教学模式的改革和创新,存在的问题主要表现在如下几个方面:
一是当前高频电子线路实验的定位还不够准确,重理论轻实验的教学思维存在。高频电子线路同模拟电子线路、数字逻辑电路以及电路与系统、信号与系统等教学课程为一体的电子线路综合性学科,上述教学课程都是建立在电路的基础上,通过电路设计和性能参数测试,实现对电路信息系统的综合处理和装调,高频电子线路是实验性很强的学科,实验环节对提高学生的知识综合运行性和对课程的启发思考性具有重要作用,当前对高频电子线路实验的定位还不够准确,教学设施设备落后,高频电子线路硬件配套不够器全面,高频电子线路硬件设备陈旧,软件配套跟不上,无法满足电子线路技术的日益更新和高频电子线路硬件平台及软件设备高速发展的需求。
二是对高频电子线路实验教学的内容分配不合理,高频电子线路实验教学的系统性有待增强。高频电子线路实验教学是基础性课程,伴随着基础教育改革的不断推进,国家教育部对信息技术教育越来越重视,同时对高频电子线路的重视程度也逐渐增强,最新的课程标准要求在电子信息和电子线路技术教学中具有启发性,在高频电子线路实验教学,教学内容需要大胆尝试新技术,创新教学模式,在实验教学的内容分配上既要符合由简到繁、循序渐进的教学规律,又要激发学生对电子线路设计的兴趣。
2 高频电子线路实验教学改革新模式
高频电子线路实验教学这门课程涉及的电子技术基本理论、电子线路基本知识和基本方法对培养起着重要作用。在进行实验改革中,首先总实验教学内容出发,体现在如下几个方面:
一是重视高频电子线路的基础性实验。在进行电子线路设计和实验中,针对常用电子器件的测试和应用,展开基本电路实验的教学,如在高频功率放大器,正弦波振荡器实验环节中,专门针对性地对解调以及反馈控制电路进行调幅、检波与混频实验,并对实验过程中的测量误差和实验数据进行最小二乘拟合分析。
二是开展高频电子线路课程设计实验内容,在保证基本理论完整性的原则下,通过综合性和集成电路课程设计,开拓学生的知识广度。归纳总结高频电子线路实验教学的主要应用方式,并将高频电子线路实验教学与电子信息技术课堂教学进行结合开展实证研究,提升电子信息技术专业实验教学课堂的质量。在课程实验教学中,通过研究高频电路基础知识,设计高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器,举一反三,掌握丙类谐振功放工作原理及工作状态,握OTL(或OCL)电路及集成功放的工作原理,理解并掌握自动相位控制框图、工作原理、基本方程。通过高频电子线路实验,提高学生综合应用高频电子线路的基础知识处理电子线路设计中的新问题、新知识,提高学生的创新能力。
三是认真研究国内外有关高频电子线路实验教学设计开发的理论及实践现状,分析研究现有的高频电子线路实验教学设计模式,研究适合电子信息技术高频电子线路实验教学需要的高频电子线路实验教学设计架构。通过利用课题提出的设计模型,针对于不同的教学对象、具体教学目标和教学内容设计不同类型的高频电子线路实验教学,并利用课题提出的应用方式进行施教,实验教学模式的创新。
3 结束语
高频电子线路的学习是建立在电子系统和信号分析等方面的实验教学之上,通过高频电子线路实验教学,才能系统掌握电子线路的工作原理和综合性应用,当前的高频电子线路实验教学存在着实验内容分配不合理和实验教学环节同理论教学不配套等问题,需要进行教学模式改革和创新,从高频电子线路实验教学的内容分配和教学定位出发,研究了高频电子线路实验教学新模式。在保证基本理论完整性的原则下,重视高频电子线路的基础性实验,开展高频电子线路课程设计实验内容,开拓学生的知识广度,提高学生掌握和利用高频电子线路的基础知识解决处理电路设计课题中的新问题的能力。在高频电子线路实验教学的应用探索过程中,充分考虑影响高频电子线路实验教学应用的各种因素,并对这些因素进行深入而具体的分析研究,明确把握这些因素的各种作用,提出灵活有效的高频电子线路实验教学应用方式,提高学生的创新能力和实验动手能力,把高频电子线路的基础知识应用在电子设计的实践中,提高学生对电路设计的兴趣,最终为提高学生的科研创新能力奠定基础。
注释
① 王向前,洪一,王昊,郑启龙.魂芯DSP的编译器设计与优化[J].电子学报,2015.43(8):1656-1661.
② 张柯,程菊明,付进. 阵列通道不一致性误差快速有源校正算法[J].电子与信息学报, 2015.37(9): 2110-2116.
③ Chen Chaowen. Discussions on the Reform of Tanching Practice for Computer Science Majors[J].Journal of Nanning Teachers College,2005.22(3):75-77.
关键词:计算机电路基础;课程建设;教学方法;专业基础课;高职
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)11-2544-02
Exploration on Course Construction of Computer Circuit Foundation
JIANG Xiao-yan
(Nanjing Technical College of Spacial Education, Nanjing 210038, China)
Abstract: "Computer Circuit Foundation" as an important professional basic course of computer specialty, the basic concepts, basic theory and analysis method, to inspire students’thinking, improve the ability of innovation will play an important role. Taking computer specialty of Nanjing Technical College of Special Education as example, this paper analyze problems in "Computer Circuit Foundation" course teaching. Also, it elaborates the course construction thinking" Computer Circuit Foundation of computer specialty" as an important professional basic course, the basic concepts, basic theory and analysis method, to inspire student thinking, improve the ability of innovation will play an important role to play. Taking Nanjing Technical College of Special Education computer specialty as example, analysis of computer circuit foundation course teaching problems, from the aim of course construction, teaching contents, teaching methods and means and so on elaborated " Computer Circuit Foundation" course construction thinking." Computer Circuit Foundation of computer specialty" as an important professional basic course, the basic concepts, basic theory and analysis method, to inspire student thinking, improve the ability of innovation will play an important role to play. Taking Nanjing Technical College of Special Education computer specialty as example, analysis of computer circuit foundation course teaching problems, from the aim of course construction, teaching contents, teaching methods and means and so on elaborated " Computer Circuit Foundation" course construction thinking. from the aim of course construction, teaching contents, teaching methods and so on.
Key words: computer circuit foundation; course construction; teaching method; specialized basic course; vocational collegeVocational school
“计算机电路基础”课程是高职院校计算机类专业一门重要的技术基础课程,是学生学好后续专业课的基础。通过该门课程的教学,培养学生严谨科学地分析问题、解决问题的能力以及理工科学生的科学素养。可见,该门课程的教学意义重大,作用明显。因此,如何提高此门课程的教学质量,合理地进行课程建设是一个十分有意义的课题。
1课程教学中存在的问题
作者对南京特殊教育职业技术学院计算机应用技术和计算机网络技术这两个专业进行了教学研究,从近几年学生“计算机电路基础”课程考核结果来看,成绩很不理想,不及格率不仅要比其他专业基础课程高,而且学生的平均分也不高。分析其原因主要有以下几个方面:
1.1学生自主学习意识不够、自信心不足
学生普遍反映“计算机电路基础”课程的内容很抽象、难学,缺乏一定的学习兴趣,甚至有一些在中学畏惧物理课的学生一看到课程名就产生了恐惧感,更不用说兴趣了,也有一些学生不清楚其重要的专业基础地位,没有意识到学习该门课程的重要性,学习该门课程时缺乏主动性。以上这些原因增加了教师的教学难度。
1.2课时少与教学内容多的一对矛盾
“计算机电路基础”课程具有很强的理论性和工程实践性,其内容包含了模拟电子、数字电子、电路原理等方面的知识。在电类专业学科里,这三部分知识一般是分为三门课程专门学习的,然而限于培养目标、教学课时等客观因素,我院计算机类专业将这三部分知识提炼融合为一门课程学习,课时仅有72学时,其中理论学时54,实验学时18。因此,要想让学生在有限的课时里掌握三部分知识,确实对教师和学生均提出了很高的要求。
1.3主讲教师针对高职学生特征不够,教学目标不够明晰
总体来说,高职学生的形象思维一般强于逻辑思维,动手能力强于思辨能力,教师很难将较深的内容传授给学生。因此,如果教师在教学过程中忽略了学生的这些特征,按照本科院校学生教学的话,则容易影响教学效果,导致学生的学习信心不足,教学目标也未能突出应有的职业能力和职业素养。所以,我们需要在对高职院校学生特征了解的基础上,明晰教学目标,合理地进行课程建设。
2课程建设思路
2.1课程建设目标要适应人才培养目标
课程建设首先要明确其建设的目标。根据高职教育规律,突出实践环节教学以及计算机类专业的培养目标、岗位需求、后续课程等,“计算机电路基础”课程定位为专业基础课,该课程为后续课程的学习打下坚实的基础。因此,“计算机电路基础”课程的一切建设与改革要按照计算机类专业应用型人才的培养目标,在保证学生掌握基本理论知识的前提下,以学生理解与应用知识为目标,理论教学与实践教学相结合,侧重培养学生综合应用电路知识的能力。
2.2课程内容安排要符合高职教育特点
根据高职学生的一般特征,学生的基础知识、就业岗位、和学习时间,以及专业人才培养目标,“计算机电路基础”课程的教学内容要以应用为目的、以够用为尺度。适当删除内部结构、内部工作原理等理论性过强的内容以及一些陈旧的内容,减少模拟电路内容,增加数字集成电路和实用电路分析,增加实验实训内容等,这样既使教学内容反映了学科的系统性,又适应了高职高专的教育特点,既提高了学生的实践能力,又拓宽了知识面。
2.3注重教材建设
教材建设是课程建设的重要组成部分,在教材建设工作中,要合理选用符合高职高专教学内容的教材,对于重点及难点的内容要多补充给学生辅导材料。此外,由于各高职院校计算机类专业培养目标的不同,计算机电路基础的教学内容也有所差异,教师可以将教材编写纳入课程建设,编写适合所在院校专业培养目标的教材。
2.4教学方法与手段灵活多样
“计算机电路基础”的教学内容包括理论教学、实践教学等环节,针对高职教育的特点,使学生在掌握基本理论知识的基础上,重点加强实践性环节的培养,突出动手能力,将教学内容优化组合的同时,也要采取一定的教学方法与手段以提高教学效果。
2.4.1运用多媒体辅助课堂教学
主讲教师充分发挥课堂教学主渠道作用,充分运用多媒体辅助教学手段进行课程教学。制作多媒体课件,运用EWB、multisim电路仿真软件仿真,使得课堂教学变得丰富多彩,有效地提高了学生的学习兴趣,使难懂、理论性很强的课程变为生动形象的实践性为主的课程,同时还大大提高了教学效率。
2.4.2采用多种教学形式
在课堂教学中,可以采用多种教学形式,提高课堂学习氛围。如对于一些以记忆和应用为主的知识单元,采用以学生自学、练习为主,教师精讲相结合的教学方法。比如,对于“逻辑函数的代数化简”这部分内容,学生完全可以通过自学掌握内容,老师仅需稍加指点和讲解即可。这样,就使得这门课程课时少、内容多的矛盾得到一定程度的缓解,同时也培养了学生独立学习的能力和积极性。在课堂上适当增设讨论课、习题课,充分发挥学生的主动性和积极性,对热点、难点问题进行深入的讨论,让学生将学习中遇到的问题及时提出来,不让问题积累。通过习题课加强对所学理论知识的理解。
2.4.3构建网络教学资源共享平台
充分利用网络,构建网络教学资源共享平台,建立网络教学和课堂教学相结合的教学模式。教师制作多媒体教学资料,包括教学大纲、电子教案、电子习题集、电子计算机行业的新技术的介绍等,进一步向学生提供更加丰富实用的课后辅导、习题库等内容,为学生自学提供完全的解决方案。
2.5加强实践教学环节
实践性教学是“计算机电路基础”教学内容的重要部分,是培养学生综合素质与能力的课堂。教师在实践教学中要注重突出创新、技能培养,把理论知识融入到实践教学中,使得实验已不再仅仅是验证性的一种形式,而是学生通过实验,自主学习理解其理论。此外,在实践中把技能培养作为核心,从万用表的使用开始,到复杂的电路设计,使学生的技能逐渐提高。
2.6加强教师队伍建设
在课程建设中,建设高素质的教师队伍是关键,一支高素质的教师队伍直接影响着课程建设任务的实现。只有教师具有先进的教学理念、合理的知识结构、较好的能力素养,才能促进课程建设。同样,“计算机电路基础”课程建设必须重视教师队伍建设,要引导和鼓励教师积极参加教学研究、科学研究,特别要注重教师的工程实践锻炼,进一步提高教学水平和科研能力。同时也要加强与其他高校科研合作交流,学习吸取先进经验,进一步提高课程建设的水平。
3结束语
“计算机电路基础”课程建设促进了计算机类各专业建设,其内容除了文章提到的几个方面外,还包含很多方面,它是一个长期、不断探索的过程,需要我们不断探索。(下转第2548页)
参考文献:
[1]张春梅.《计算机电路基础》课的教学方法及对专业的支撑作用[J].天津职业院校联合学报,2009,11(6):93-94, 131.
[2]余辉晴.模拟电子技术课程建设探索[J].中外企业家,2011(9)(下):120.
摘 要:本文从培养学生的实践能力和创新能力出发,分析了“数字逻辑”课程现代化教学模式的应用,并对课堂教学的组织与设计、实验教学改革与创新等方面作了详细的讨论,运用现代教育科学理论和方法探索和构建了一种具有时代特色的创新教育模式。
关键词:数字逻辑;教学改革;实验创新;EDA
中图分类号:G642
文献标识码:B
1 改革教学和实验环节,构建创新教育平台
数字逻辑是实践性很强的一门专业基础课,理论知识的传授是为应用服务的,培养学生的实践能力是教学的首要目的。根据数字逻辑教学大纲及指定教材的要求,我们对课堂教学内容去粗取精,提出课程章、节的结构体系,从数字电路的逻辑特性、电路特点和组合优化等方面去组织教学,突出重点,深入浅出。通过多媒体课件把文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体综合起来,创造生动、活泼、有趣的教学情景,使学生变被动学习为主动学习,以随机性、灵活性、全方位、立体化的方式把知识形象生动地呈现给学生,激发学生的学习兴趣,从而提高教学的效率和质量。
如何引导学生通过实验来加强实践,是教学中的另一个重要问题。目前我国工科类学生普遍存在重理论轻实践的倾向,缺乏解决实际工程问题的能力和协调、管理的素质。造成这种现象的原因是多方面的,既有客观的原因,也有认识上的偏差。在国外高校,数字逻辑实验很多采用了EDA技术,例如美国斯坦福大学数字电子技术实验大多是基于FPGA器件的,学生反映易学、方便,设计与实验项目成功率高,理论与实践结合紧密,教学效果好。众所周知,实验教学在现代教育中占有非常重要的地位,是高校理工科教学中的一个重要环节。对于计算机专业而言,数字逻辑实验教学更是学生学习过程中不可缺少的环节,它可以使学生通过实验加深对计算机硬件理论知识的认识和理解,对于培养学生的创新思维、综合素质和实践技能至关重要。因此在现有的实验设备和实验条件下,如何充分发挥实验教学最有效的作用,使实验教学过程达到“最优化”,一直以来是我们比较关心的问题。为了达到上述目标,学院根据高校创新型人才培养要求,按照学校办学指导思想,提出了建设计算机科学优势突出,多学科互相渗透的教学研究型学院,重点加大对学生实践能力、解决实际问题能力、组织协调和管理能力及团队合作精神等综合素质的培养,引进EDA先进的实验设备,配置充足的教学场所,教师精心编写实验教材,组织安排实验等建立了创新实验室,构建了硬件电路创新教育平台。通过一系列的教学过程,增强学生对硬件知识的理解,提高他们的操作水平和实践技能。根据最优化教学模式,强化学生的综合训练,包括问题分析、总体结构设计、电路设计的基本技能和技巧,多人合作,以致工作规范的训练和科学作风的培养这一原则。
围绕上述目标,结合数字逻辑教学实际情况,我们对教学内容和实验教学方式的改革进行了创新和实践,积极鼓励学生开展自行设计和实践,激发学生创新热情,把培养创新人才落实到实处;EDA技术是计算机科学与技术专业学生在学习硬件电路基础的重要内容,是电子技术应用能力培养的一个重要组成部分,其目的和任务是通过实践训练,要求学生初步掌握基于EDA技术的基本电路设计方法;了解常用硬件描述语言的使用特点、编程方法和仿真测试技术,特别是初步掌握VHDL的编程技术和硬件描述方法;学会使用一种EDA工具软件的设计应用、测试和综合优化;同时对硬件描述语言VHDL的发展和对FPGA/CPLD的集成规模及应用特性的发展有一个了解,从而促进数字逻辑教学效率的提高。同时,注重提高教师创新教育的指导能力,增加教师对创新教育有关内容的体验与培训。
2 激发学生创新思维,推进课堂指导教学
如何激发学生的学习兴趣是数字逻辑课程重点要考虑的问题,应围绕计算机的工作原理及实际系统工程设计,突出数字逻辑课程内容的重点分别进行讲述。例如,对基本的数字电路,重点介绍典型的逻辑门、触发器及外部逻辑特性;讲解组合电路时,着重介绍计算机中常用的基本芯片,如译码器、加法器、代码转换器等;讲述时序逻辑电路时,着重介绍同步时序电路的分析与设计方法,并介绍计算机最基本的器件――寄存器、计数器、序列检测器等;在讲述中大规模集成电路时,应重点介绍多位运算器、RAM、ROM、EPROM等电路的逻辑结构、工作原理及在计算机中的作用;在讨论可编程逻辑器件时,着重介绍PLD、CPLD和FPGA结构特点、工作原理和分类方法,以其编程原理。
在讲具体电路的操作时,可以根据数字电路的不同特点及工作原理,以及电路仿真设计的基本方法,利用Multisim 2001仿真软件进行门电路应用设计、时序逻辑应用电路设计等等电路的仿真和演示,以及通过动画演示给学生留下深刻的印象,极大地丰富了课堂教学内容,有力地促进了学生学习的积极性。
此外还要注意课后作业的重要性。课后作业不是课堂教学的简单重复,而应是课堂的扩展和深入。适量地向学生介绍一些相关的参考书目,让学生课后自学,独立钻研,充分调动学生自觉学习的积极性。
在教与学的双向互动过程中,应该积极实现以教师为中心、以课程为中心、以教材为中心向以教师为指导、以学生为中心的模式转变;积极推进启发式、讨论式、交互式、实践式、自主式等教学方法,并辅以网络课堂教育,以提高学生的学习积极性和自我获取知识的能力;从各个层面检查教学的实际效果,综合考核学生的知识、能力和素质,形成对教学过程的促进作用,保证人才培养目标的实现。
3 重视基本技能训练,鼓励创新勇于实践
在重视理论教育的同时,必须加强学生的实践操作和动手能力。理论与实践相结合历来都是基本的、重要的教育方法。为了提高学生的电子设计和工程实践能力,我们对数字逻辑电路实验教学内容和方式进行了改革。依据实验教学的目的,结合课程的培养目标,侧重在实践能力上选择和设计实验,使学生具有理解数字逻辑的基本概念、常用仪器的使用方法、利用EDA设计较复杂数字电路系统等能力。
创新实验室配备有满足数字逻辑实验的实验箱和EDA系统,并配有逻辑分析仪、示波器、计算机和设计软件等工具,学生所有的实验操作都在实验箱上完成。EDA系统的核心板主芯片采用EP1C6Q240,支持JTAG和AS下载模式。软件开发平台使用QUARTUSII 6.0,在该集成环境下,可以完成设计的不同输入。QUARTUSII支持原理图输入、VHDL、Verilog HDL以及第三方工具输入方式。利用图表模块编辑器可以实现系统的顶层设计,完成各子系统的功能划分。可以进行延时分析,进行系统仿真。最后实现下载编程文件和测试电路。
试验教学具体时序,学生首先必须在实验室完成基本实验,然后再进入设计性实验,设计性实验由学生自由选题,自由组队。一般两个人组成一个开发小组,选择一个难易适当能够及时完成的项目。确定预定目标,设计各模块电路,制作电路板,调试电路和测试电路,并进行功能演示,最后撰写实训报告。
实训报告是反映一个学生实验情况的重要材料,要求报告必须准确并且充分反映学生自己完成的工作,该报告作为与项目组成员交流的材料,同时也是自己进行项目设计的重要文档。具体的内容包括题目和文本程序、软件编译、仿真分析、硬件测试与实验过程、程序分析、仿真波形、实验分析、实验注意事项及建议,并在报告附录提供电路原理图。
由于实践教学改革的内容和方式都有较大的变化,老师和学生都有一个适应的过程。如何指导学生正确开展实践。按时完成项目计划,保证教学质量,这对教师提出了更高要求。如何做到让学生选择自己喜爱的项目进行实验,并能一举成功,使他们在实际操作过程中获得真实的感受,并学到实验操作知识,这也是一个需要认真研究、不断完善的问题。
4 结束语
在数字逻辑教学实践中,课堂教学突出重点,双语教育注重学生的个性发展,树立学生的创新意识,唤起学生的创新潜能,鼓励学生的创新尝试,应用愉快教学、互动教学、多媒体教学等教学手段,以最优的组合完成教学任务,让学生既能学到新的知识 又可掌握学习的技能,达到提高学生素质的目的。实验教学压缩了基础性、验证性实验,扩大了利用EDA技术的设计性实验,根据学生的特点因材施教,在难易程度方面要求做到量力而行,使其在掌握基本理论的基础上,结合本人的兴趣,从实际应用中选择具有应用背景的实验题目,分组进行,充分发挥学生的主动性,这样一方面锻炼了学生的动手能力,另一方面也加强了他们交流与团结协作的精神。学习是一个吸收、理解并掌握新知识的过程,学生最后是否掌握知识,体现在能不能分析和解决实际问题上。另外,理论与实际相结合,确实能大大激发学生的学习热情,巩固其所学知识。
参考文献:
[1] 何克抗.现代教育技术与创新人才的培养[J].教育部“教育技术学学科建设”高级研讨班报告,2002.
[2] 贾方芳.创新教育模式培养创新型人才[J].江苏高教,2008,(01).