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高职《数字电路》课程教学改革探索
作者：瞿新南 聂章龙
[关键词]教学改革 数字电路 高职
不管是本科院校，还是高职院校，数字电路课程都是计算机和电子类专业的一门重要基础课，也是一门理论与实践紧密结合的基础课程。由于受传统课程模式的影响，多年来，高职院校对数字电路课程无论在教学内容上还是教材选择上，基本都沿用学科型的课程体系。这种学科型课程比较注重教学内容的理论性和系统性。但是，由于电子专业的课程理论性、技术性、应用性都很强，特别是由于它的理论性强，学好它对于本来文化基础就差的高职学生有较大的困难。因此，在高职高专类院校中，对《数字电路》课程的改革是很有必要的。教学内容和教学方法都要进行改革，以“理论够用、技能实用、重在运用”为指导原则，削减纯理论的知识，增加有趣实用的实验，激发学生的学习兴趣，同时又可加深对知识的理解。改革的思路应该是：服从市场的需求，紧跟时代的步伐，以培养学生的学习兴趣为出发点，以学习技术为主，最终培养出实践动手能力较强的技术型人才，直接服务社会。
（一）高职院校数字电路教学的现状与分析
1.理论性和学科性过重。高职院校的数字电路课程基本上都沿用本科院校的做法，无论是在教学内容方面，还是在教材选择上都和本科院校类似。教学内容系统性和理论性较强，理论的深度要求过高，使得大部分学生觉得这门课很枯燥，甚至感到厌倦。
2.教学授课模式单一。大部分高校在上数字电路这门课的时候，都是通过教师在课堂上讲解理论知识，一个单元的内容结束之后，再给学生安排实验。有些学生在做实验的时候早已忘记所学的理论知识，又不愿意复习或查资料，导致做实验的时候，机械的仿照原理图都是照搬其他学生的，别人怎么连线，自己也怎么连，至于做了什么，实现了什么，都没有搞明白。
3.理论联系实际不够。高职的目标是培养面向企业单位第一线的应用型人才，因此，特别强调理论联系实际，尤其应当结合学生毕业后所从事的工作岗位，培养他们的实践能力。但是，目前数字电路课程的教学内容理论联系实际不够，应用性知识和技能介绍相对较少，不利于培养学生的岗位任职能力。
（二）改革措施
1.优化教学内容。我们应当准确把握高职教育的培养目标，高职院校毕业生的工作岗位已由过去的技术员变成了现在的技术工人，因此，课程教学中继续沿用理论型的做法显然已经不行了。而且高职院校学生的生源质量远远不如本科院校，如果一味强调课程的理论性和知识的系统性，对于高职类的学生来说没有太大的实际意义，而且在教学过程中也很难做到。所以，要从实际出发，改革课程内容，打破传统的授课模式势在必行。一方面，在教学过程中我们采用“项目教学”的方式，通过项目来引入新器件、新技术、新工艺和新方法等。在选择项目时，尽量采用常用的器件或芯片，做到理论联系实际，同时也突出一些新的学科前沿的知识，学习一些新的器件。在学习过程中我们着重培养学生自主学习的能力，使他们学习过一种集成芯片的使用后，就能对类似的其他芯片进行独立地理解和应用，做到举一反三，达到知识迁移的目的；另一方面，以 “基本 、必须、够用”为度，精选核心内容，重组知识单元。对于某些章节，以建立必要的概念为一种尺度，如数字逻辑理论部分，不必在逻辑函数运算和各种化简方法上安排大量理论课时。又如逻辑门部分，也只需按建立基本概念来处理，不必详细讲解各种逻辑门内部电路的原理。所有的这些集成器件的使用均在“项目”中体现出来。
2.改进教学手段。随着教育教学技术手段的发展，数字电路课程也应当积极探索教学方法和手段的改革，利用计算机技术、多媒体技术等，实现课程的教学方式和资料管理的现代化。我们在教学过程中引入仿真软件Proteus。传统的电子设计流程是先要进行需求分析，再确定题目，查找相关资料，确定方案，设计原理图，购买元器件，制作PCB板，软硬件调试，最后进行产品测试。在整个制作过程中都是用的实物制作，这样在产品制作过程中肯定会有很多错误出现，要反复地拆线，会对电路板造成损坏，以致造成整个产品制作无法进行下去，这样不仅费时，费力，而且费成本。我们在教学中引入虚拟仿真软件Proteus后，可以事先在该软件中对制作产品进行电路的设计及仿真调试。通过Proteus仿真软件可以对该产品涉及到的元器件的使用及其连线，直至对电路的调试、分析过程有清晰地了解，然后再到实物环境中去设计制作，就会很熟悉每个模块的每个环节，这样就实现了虚拟环境和真实环境的对接。
在具体的教学过程中，我们以一个电子时钟项目为载体，所有的教学内容都由这个项目实例引申出来。教学方式采用三步曲：首先教师在课堂上讲授本节课必备的理论基础知识、集成芯片的使用手册知识和模块工作原理；接着就在 Proteus软件中进行设计和调试仿真，让学生掌握这些实物的工作原理和设计流程；最后到实训室在实物电路板上进行现场地连线、焊接和调试。
3.加强实践能力的培养。数字电路课程的教学应当注重实践性，理论联系实际。通过实践性教学，可以加强学生对实际电路的感性认识，从而消除对电路的陌生感和神秘感，同时也能培养学生的动手能力，加深对电路知识的理解和实际应用。只有加强电路应用的实践训练，才能克服困难和难点。由于我们是以一个电子时钟案例为项目展开教学的，所以，在教学过程中安排了大量的实践。从芯片的选用，焊接电路，一个模块一个模块进行调试验收，都由学生在实验室自己动手完成，以此锻炼学生的实践动手制作能力、调试测试能力以及分析问题和解决问题的能力。
（三）课程改革的实施
针对教学现状和以上提出的改革措施，本校计算机专业对数字电路课程在教学内容和教学模式方面作了以下调整。首先，现在使用的教材，只是作为参考教材，我们根据教学内容编写了讲义。讲义中删去了部分纯理论的、与实际应用不密切的内容，调整了某些章节的次序，加入了Proteus的使用以及一些常用芯片的资料。以形象的、容易理解的方式编写教学讲义，增强教与学的可操作性。其次，在教学过程中，采用项目教学的方式，每个单元内容如下：
第一单元 项目概况
1.1电子钟基本功能。通过对常用电子表、数字钟的讨论，让学生了解一个基本电子钟的主要功能，并了解实现这些功能所需要的主要功能模块：数字显示模块、计数模块，校时模块、报时模块、信号产生模块。对每个模块的功能和实现作简要的介绍。 /1.2 Proteus仿真软件介绍。
第二单元显示模块
2.1显示元件：介绍二极管、发光二极管、数码显示器等相关知识。 /2.2基本逻辑门电路。 /2.3译码器：介绍数制和码制、基本的逻辑门电路以及详细介绍译码器知识。
第三单元信号模块
3.1开关信号产生 /3.2单脉冲信号产生：单稳态电路 /3.3连续脉冲信号产生：振荡器电路。
第四单元计数模块
4.1二进制计数器 /4.2十进制计数器 /4.3任意进制计数器 /4.4 触发器 /4.5寄存器和移位寄存器。
第五单元校时模块
5.1实现方法 /5.2 分频器 /5.3 数据选择器 /5.4 编码器。
第六单元报时模块
6.1实现方法 /6.2全加器 /6.3比较器 /6.4发声元件。
第七单元电子钟整机调试
7.1电子产品调试的一般方法 /7.2电子钟常见故障及处理。
第八单元数字电路设计一般方法
8.1组合电路分析设计 /8.2时序电路分析设计。
实践证明，取得了以下效果：
1.学生识图、分析问题、解决问题的能力有所提高。大部分学生对电路的工作原理比较清楚，做到了知其然又知其所以然，对调试过程中出现的故障知道如何分析、测试和排除方面有了很大的进步。
2.仿真软件Proteus在教学中作用明显，很多抽象的问题通过仿真软件Proteus的演示变得简单了，而且用仿真软件Proteus开展原理性实验效果明显，减少了实际制作过程的盲目性。
3.学生的组织纪律性明显提高，基本杜绝了迟到、早退的现象，下课也能主动整理“工位”。
4.与传统教学模式相比，在同样的课时内完成了更多的教学内容。本学期教学时数72学时，完成了以前教学计划中要求的知识传授，进行了数字电子钟的安装、焊接、布线、调试训练，训练了常用工具的使用，学习了用仿真软件Proteus进行电路绘制、电路设计、电路调试，同时要完成一份产品设计调试报告、课程学习总结。
5.学生的压力比以前加大，每个作品都是自己独立完成，业余时间到实验室加班的同学越来越多。
为贯彻高职院校课程教学改革的目标，在数字电路的教学过程中，采用项目教学的方式，在项目的每个模块教学中展开数字电路的相关理论知识的传授。在整个教学和制作过程中强调模块化设计，制作一个模块则测试一个模块，这样可以尽快查错和排错，为学生在整个作品制作过程中节省时间，让学生掌握电子产品的一般制作规范和调试方法。我们希望通过持续不断地努力，使课程建设的成果获得最佳效果，为培养适应时代、理论基础扎实、具有创新激情的高素质人才作出应有的贡献。在更新教学内容、改进教学方法和培养学生能力等方面，探索出一条新路，能真正的为社会输送出一批优秀的技术应用型人才。
参考文献：
[1]汪彩霞.高职数字电路课程的改革探讨[J].科技广场,2007,(4):154-157.
[2]贾立新等.电子技术课程建设探索与实践[J].电子电气教学学报,2004,26(2)：31-33.
[3]皇甫正贤.数字集成电路基础[M].南京:南京大学出版社,2001.