数字电子技术基础“虚实结合”的自主性实验模式研究

周贵舟

摘要：该文在数字电子技术基础课程实验改革中，引入“虚实结合”的自主性实验模式，以解决地方本科院校在有限实验经费投入的情况下，提高学生实际动手能力和创新精神的问题。

关键词：课程改革；虚实结合；自主性实验

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）05-0264-02

随着我国经济社会发展需要，应用型、创新型人才的需求与日俱增。自从三部委发布《引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》以来，地方本科院校纷纷向应用型大学转型，在人才培养过程中更加注重实践动手能力和创新精神的培养，而实验教学的质量直接决定了学生动手能力与创新精神的高低。教育部在成都召开新时代全国高等学校本科教育工作会议，强调坚持“以本为本”，推进“四个回归”，要求持续提高本科教育质量。在此背景下，实践教学得到了地方本科院校的高度重视，各个高校均积极探索深化实验教学改革。以便实现应用型、创新性人才培育目标。

数字电子基础技术课程是计算机类、电气类、自动化类等专业开设的一门专业基础课程，也是一门实践性和创新性很强的课程。是各专业后续专业课学习的基础，其教学质量的好坏直接影响后续专业课的学习。

1 数字电子技术基础课程实验教学现状

目前，大多數高校数字电子技术基础课程实验采用实验箱教学模式。通过课前预习实验原理，课中进行实验操作，课后撰写实验报告的原始模式进行课程实验。这种模式有几点问题难以解决：

1）学生对实验箱的组成结构原理理解不深，虽然能够弄懂单个实验的原理，并在实验箱中进行正确操作，完成实验，但搞不懂完整电路，妨碍应用型能力培养。

2）多数高校特别是地方高校，实验箱陈旧，元器件的更新不及时，妨碍了学生的自主创新型实验的实行。

数字电子技术基础课程实验用器材、耗材种类繁多。而地方高校财力有限，导致学生自主设计实验时，实验室中经常缺乏相应的电子元器件现象。于是，部分地方高校在该课程实验中引入虚拟仿真实验方式，来完全替代传统的实物方式。这种方式又造成学生对基本的电子元器件等实物缺乏感性认知，使学生对数字电路实际工作状况理解不深。鉴于此，本文提出一种“虚实结合”的自主性实验模式。

2 对数字电子技术基础课程实验进行分类

数字电子技术基础实验课程主要包括各种数字芯片的功能验证、数字芯片的简单应用和数字电路的设计等实验教学内容。为了增强学生对硬件的感性认知，强化学生对实际硬件电路故障的检测与处理，并引导学生将实际器件与仿真器件联系起来，进行自主性、创新性实验，我们把数字电子技术基础课程实验重新进行整理分类，如图1所示。

3 基于“虚实结合”的实验教学模式

数字电路芯片发展迅猛，芯片种类层出不穷。而地方本科高校数字电子技术基础实验室设备更新不及时，特别是芯片种类不是很齐全，严重制约了学生自主性、创新性实验的开展。引入仿真技术后，又容易忽略实物实验对学生理解电路的构成及其故障的诊断与排除的重要性。鉴于此，我们在课程实验中采用“虚实结合”的实验教学模式。该模式在课程实验中穿插采用实物与仿真模式，以提高学生动手能力与创新精神。

数字电子技术基础实验中基本的验证类实验，主要为验证数字芯片的功能并测试其使用环境，采用实物实验的方式进行。既能让学生形成对数字电路实际工作状况的感性认知，又便于让学生掌握数字电路中故障诊断的方法与技巧。

数字芯片简单应用类实验，则采用先仿真再实物的方式完成实验。在上该类实验课前，先让学生在仿真系统中进行实验仿真。因仿真实验平台采用B/S结构，学生可以随时随地通过网络完成实验，教师可以通过平台查看学生实验完成情况，了解学生对原理的掌握程度。仿真实验完成之后，再让学生用实物进行相同的实验。通过仿真和实物两种方式完成同一个实验，使学生深刻理解实际电路与仿真的联系与区别，明白在将仿真电路转换为实际电路时，应注意的问题，以培养学生的实际工程思想。

为提高学生的实践动手能力和创新精神，课程实验中要求学生至少完成一项自主性、创新性实验。例如：数字时钟的设计、声光控开关的设计等日常生活中涉及的数字电子技术应用类产品的实现。对于这类实验，学生要通过仿真方式来实现。

4 总结

通过“虚实结合”的实验教学模式改革，既满足了学生自主性、创新性实验设计需求，提高了学生实际动手能力和创新精神，提升了课程教学质量，又节省了购置实验设备仪器费用。采用互联网仿真实验模式改变了传统的实验需要固定实验场所、固定实验时间的实验模式。学生除了到实验室进行实物实验，还可以利用课余时间通过网络随时随地进行仿真实验。引入日常生活中的实际应用产品让学生自主地去实现，既提高了同学们的学习兴趣，又加强了学生的工程实践能力。从而实现实践教学向以学生为主体的教学模式转变。

参考文献：

[1] 宋彩霞，苏万力，丁男，等.“数字电路与数字逻辑”课程翻转课堂教学[J].电气电子教学学报，2016（6）：38-40.

[2] 孙琦，常丽东，葛雯，等. 数字电路实验教学的优化与改革[J].信息通信，2016（1）：290-291.

[3] 黄沛昱，应俊，罗一静. 基于工程实践能力培养的数字电路实验教学改革[J].教育教学论坛，2017（31）：250-252.

【通联编辑：代影】