時間：2022-12-13 07:59:28
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論文摘要：結合高職院校數字電路實驗教學現狀，以培養學生的電子設計能力、實踐能力與創新能力為目標，對數字電路設計性實驗進行了研究，提出了構建實驗課程體系、加強實驗教師隊伍建設、完善實驗考核機制等措施，取得了良好的教學效果。
隨著高職院校實驗教學改革的深人，實驗教學已成為高職院校教學工作的重要組成部分。實驗教學已從過去單純的驗證性實驗逐步深人到綜合性、設計性實驗，從利用實驗來加深對已學理論知識的理解，深人到將實驗作為學生學習新知識、新技術、新器件，培養學生實踐能力、創新能力的重要目的仁‘〕。
1高職院校實驗教學存在的問題
數字電路實驗是高職院校電子信息類、機電類專業必修的實踐性技術基礎課程，對培養學生的綜合素質、創新能力具有重要的地位。在傳統的實驗教學中，數字電路實驗教學多以驗證性實驗為主，并按實驗指導書的實驗步驟去完成實驗，這種實驗教學模式禁錮了學生的創新思維，失去了“實驗”真正的含義，培養出來的學生實踐技能差，無法達到高職教育人才培養的要求〔2)0
2開設數字電路設計性實驗采取的措施
通過多年來的實驗教學改革實踐，證明了開設設計性實驗有利于鞏固課堂所學的理論知識;有利于提高學生電子系統設計能力、綜合素質、創新能力[’]。2005年我校電子技術實驗教學中心(以下簡稱中心)以“加強基礎訓練，培養能力，注重創新”為指導思想，在面向各類專業的數字電路實驗教學中，開設了以學生為主、教師為輔的數字電路設計性實驗教學，取得了良好的教學效果。
2. 1構建實驗教學課程體系
數字電路設計性實驗是一種較高層次的實驗教學，是結合數字電路課程和其它學科知識進行電路設計，培養學生電子系統設計能力、創新能力的有效途徑，具有綜合性、創新性及探索性[[4]。數字電路設計性實驗是學生根據教師給定的實驗任務和實驗條件，自行查閱文獻、設計方案、電路安裝等，激發學生的創新思維。設計性實驗的實施過程，如圖1所示。
為了提高學生的電子設計能力和創新能力，中心根據高職教育教學特點與規律，構建了基礎型、提高型、創新型三個遞進層次的數字電路設計性實驗課程體系。三個實訓模塊的內容堅持以“加強基礎型設計性實驗，培養學生的電子設計能力、創新意識”為主線，由單元電路設計到系統電路設計，循序漸進，三年不斷線，為不同基礎、不同層次的學生逐步提高電子設計能力、創新能力的空間，如圖2所示。
基礎型設計性實驗是課程中所安排的教學實驗，學生在完成了驗證性、綜合性實驗以后，具有了一定的實驗技能，結合數字電路的基本原理設計一些比較簡單的單元電路，學生按照教師給出的實驗要求根據實驗室所擁有的儀器設備、元器件，從實驗原理來確定實驗方法、設計實驗電路等，且在規定的實驗學時內完成實驗。如表1所示。這一階段主要是讓學生熟悉門電路邏輯功能及應用，掌握組合邏輯電路、時序電路的設計方法，培養學生的設計意識、查閱文獻等能力。
提高型設計性實驗對高職院校來說，可認為是數字電路課程設計。它體現了學生對綜合知識的掌握和運用，課題內容是運用多門課程的知識及實驗技能來設計比較復雜的系統電路，如表2所示。整個教學過程可分10單元，每個單元為4學時，每小組為一個課題。學生根據教師提供的設計題目確定課題，查閱文獻、設計電路、電路仿真、電路安裝調試、撰寫課程設計報告等，完成從電路設計到制作、成品的全部實踐過程。通過這一階段的訓練，學生的軟硬件設計能力進一步提高，報告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團隊協作趨于成熟。
創新型設計性實驗主要為理論基礎知識扎實、實驗技能熟練的優秀學生選做，為“開放式”教學，實驗內容主要是結合專業的科研項目、工程實際及全國或省級電子設計競賽的課題。通過創新型設計性實驗，強化學生電子系統設計能力，充分發揮學生的潛能，全面提高學生的電子系統設計能力、創新能力，為參加大學生電子設計競賽奠定堅實的基礎。
數字電路設計性實驗課程體系將數字電路基本原理、模擬電路、eda技術等多門課程知識點融合在一起，從單元電路設計到系統電路設計，深化了“系統”概念的意識。在每一輪設計性實驗結束后進行總結，開展學生問卷調查，對設計性實驗的教學方法、手段等進行全面評估，從而了解設計性實驗教學的效果。在實驗過程中，實驗教師鼓勵學生從不同角度去分析，大膽創新，設計不同的方案。
2. 2加強實驗教師隊伍的建設
近年來，中心依托省級精品課程“數字電路與邏輯設計基礎”、省級應用電子技術精品專業建設，合理規劃，制定了實驗教師隊伍培養計劃;專業教師定期到企業培訓;專職實驗教師參加實驗教學改革研討和對新知識、新技術的培訓;同時制定優惠政策，吸引企業中具有豐富實踐經驗的工程師、技師到實訓基地擔任實驗教師tb}，形成一支能培養高素質技能型人才、能跟蹤電子信息技術發展、勇于創新并積極承擔教學改革項目的專兼職結合的實驗教師隊伍，實現了實驗教師隊伍的整體優化。
2. 3開放實驗室
為了保證設計性實驗教學的有效實施，中心實行時間和內容兩方面開放的教學方法。學生除了要完成教學計劃內指定實驗外，還可以根據自己的專業和興趣，選擇規定以外的實驗項目。為了提高設計性實驗的教學效果，學校制定了系列激勵政策，調動了實驗教師及學生的積極性。
2. 4建設創新實訓室
為了培養學生的電子設計能力、創新能力，給優秀學生營造良好的自主學習環境，提供展現創新設計的舞臺，中心先后投人了30多萬元，更新了實驗儀器設備，建設了一個軟件環境優良、硬件條件先進的創新實訓室。該實訓室配置了計算機、函數信號發生器、頻率計、掃頻儀、數字存儲示波器、單片機系統設計實驗開發系統、打孔機、制版機等儀器設備〔7〕。
2. 5完善實驗考核機制
對于數字電路設計性實驗的考核，不能僅靠一份實驗報告或作品來評定成績，要關注設計方案的可行性、實驗過程中學生的操作能力、創新能力等方面。如以100分計，分別從實驗設計方案(20分)、實驗方案的實施和完善(40分)、設計的創新性(20分)、實驗報告或論文、成品(20分)幾個環節來評定學生的實驗成績。為了激勵優秀學生，激發創新欲望，中心建立了“創新設計性實驗優秀論文、作品評獎制度”，對經專業教師評審選出的優秀論文、創新作品的學生給予表彰、獎勵。
關鍵詞：模擬與數字電路；電子技術綜合實驗；實驗園地；虛擬儀器實驗
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0151-03
一、背景
以模擬與數字電路為基礎內容的電子技術實驗是高等學校理工科專業學生重要的必修專業基礎課，也是電子、計算機、自動化等工科專業的學生在大學教育階段所要經歷的一個重要的工程性實踐環節，在培養學生素質和能力方面占有十分重要的地位[1]。而電子技術綜合實驗課程作為一門綜合性的實踐課程，與理論課程并行開設，其實驗內容不再限制于某一門課程，而是把多門相關課程的知識相互滲透，有機融合。在一個實驗項目或設計課題中，可以融合模擬電子技術、數字電子技術、EDA技術、單片機原理等知識模塊，讓學生運用多種技術完成一個完整的電子系統的設計，使學生對電子系統的設計過程有深入的理解，同時培養工程實踐方面的基本素養。除了傳統實驗教學中的實驗項目，課題設計還可以采用電子設計競賽、科研項目、學生創新實踐等方式，在“開放”的狀態下進行，充分體現學生的主體性[2]。眾所周知，軟件學院的辦學宗旨是要基于“精英型軟件人才”的培養目標，一般的軟件學院通常擁有軟件工程和網絡工程兩個專業方向，而我院為了強化“精英型軟件人才”的培養目標，在本科二年級時又開設了嵌入式和物聯網兩個專業方向，這兩個專業方向的學習需要有更好的硬件基礎，這也是我院面向本科一個年級800人開設模擬與數字電路理論與實驗課程，并且實驗教學采取獨立設課的方式的重要原因。嵌入式與物聯網專業與電子技術等硬件課程的聯系要較為緊密一些，對于目前的模擬與數字電路教學，從事這兩個專業方向學習的學生往往會感到學得不夠多，不夠深入。許多有志于這兩個專業方向學習的學生，在做完基礎的模擬與數字電路實驗后希望，還能有機會到實驗室做一些額外的、提高性的實驗。而不從事這兩個專業方向學習的軟件工程和網絡工程專業的學生，往往體會不到學習電子技術等硬件課程的重要意義，簡單的認為在軟件學院學習，只要把“軟”的東西搞明白就可以了，不應在“硬”上浪費時間。因此，結合我院目前本科生的教學體系、培養目標以及開設的相關硬件課程如：51單片機接口與匯編、fpga設計、通信原理、計算機組成原理等與硬件電路密切相關的課程，構建“電子技術綜合實驗教學體系”就顯得有重大的意義，能夠使基礎的硬件教學與軟件學院的教學體系和培養目標建立起聯系，體現了硬件實驗教學相對于軟件專業方向學習的重要性和關聯性，實現軟硬兼顧。除此以外，目前在全國眾多的軟件學院中，另外，還沒有發現一所軟件學院提出構建“軟件學院電子技術綜合實驗教學體系”的教學改革活動。著名的大學如北京大學是將軟件與微電子學院放在一起合辦，盡管如此，北京大學也沒有面向軟件工程、網絡工程將近800人的、規模龐大的模擬與數字電路的實驗課程，因此，我院進行構建“軟件學院電子技術綜合實驗教學體系”的教學改革實踐就顯得特別有意義，能夠起到“示范性”的作用。
二、研究基礎
我院自2008年開始在本科生的教學體系中引入獨立的模擬與數字電路實驗課程以來，取得了許多積極的教學成果：（1）有力的輔助了模擬與數字電路理論課的教學，使抽象的理論課不再生澀難懂。（2）通過動手搭電路的實驗很好的煅練了學生的操作能力，通過實驗學生的實踐能力得以提高。（3）對我院其他專業方向的如計算機組成原理等理論與實驗課程的教學提供了有力的支持。（4）教學模式不斷改進，部分實驗，如儀器使用的教學方式完成了由傳統的“老師講，學生跟著做”到以學生為主體，旨在培養學生“自主學習和創新意識”的開放式教學。在數字實驗部分設立了“選做”實驗項目，面向能快速完成必做實驗部分的、有興趣做更多學習和嘗試的學生。（5）規范實驗教學的流程，引入了實驗報告冊，在報告冊中明確規定實驗的預習、操作、總結部分的要求。（6）在現有課程教學基礎上，結合我院嵌入式工程專業的培養目標，開設了一門提高性質的開放式電路設計實驗課程“嵌入式電路設計開發與應用實踐”。
但現在的實驗教學仍有許多不足之處：（1）實驗內容陳舊，所用元器件型號過時，需要更新。（2）實驗項目仍然偏少，不夠豐富，可供選擇的余地小，大大的限制了學生自主性的發揮，不利于創新型、研究型的學習。因此，驗證性、綜合性、設計性的實驗項目均應增加。（3）教學模式僵化，手段單一，仍以傳統的老師在課堂上按部就班的指導，學生跟著按實驗步驟進行操作驗證為主，學生沒有自由發揮、進行創新型學習的機會。實驗室目前仍沒有完全實現開放，而學生的專業學習任務較重，課程設置多，很難有整塊的時間和專門的機會通過更多的實驗訓練獲得提高。（4）實驗課程考核的方式單一，除了批閱實驗報告之外，成績評定主要以學生完成實驗的快慢為主，即主要考核學生的學習態度，認真預習的程度及實驗動手操作能力的高低。（5）尚未形成一個有效的綜合教學體系，使模擬與數字電路實驗課程能更好地融入我院的整體教學體系當中。
三、研究思路
基于以上的原因及分析，應結合目前我院的教學體系及專業培養方向，以現有的模擬與數字電路實驗教學為基礎，以“開放式”教學為主要依托，構建“電子技術綜合實驗教學體系”，以求根本解決我院目前模擬與數字電路實驗教學中存在的各種問題。
1.建設電子技術綜合實驗園地[3]。建設電子技術綜合實驗園地是本研究課題要實現的基礎目標，是構建我院電子技術綜合實驗教學體系的基礎。
實驗園地中的實驗項目如圖1所示分為以下幾大組成部分：①實驗基本技能訓練園地，實驗基本技能訓練園地主要包括：如何進行實驗預習，如查找資料，對實驗進行理論分析；實驗操作中的FAQ；實驗總結報告的書寫要求；電路設計仿真軟件的入門；嵌入式C、匯編語言的集成開發環境的使用；VHDL、Verilog等硬件設計語言及ISE開發編譯環境的使用；EDA技術基礎如電路板的原理圖、PCB板圖的設計；電路焊接的基本技能培訓等。將實驗基本技能訓練部分的資源放置于我院的ftp課程網站或學院網站上，根據具體實驗的要求或學生自已的需求下載使用。②專用儀器設備園地，在專用儀器設備園地中，可獲得示波器、萬用表、函數信號發生器、直流穩壓電源、電子技術實驗箱、實驗操作面板等儀器設備的使用說明書，操作實例，操作課件等。③基礎模擬與數字電子技術實驗園地，按照基礎模擬與數字電子技術通用的理論教學，實驗園地可分為四大模塊[4]：模塊A：常用電子元器件，包括電阻、電容、電感、二極管、三極管、場效應管等，模塊A是模擬與數字電子技術的共同基礎。模塊B：模擬電路模塊，包括基本放大器、差動放大器、功率放大器、運算放大器、反饋放大器、信號發生器、直流穩壓電源等，該模塊是模擬電子技術的主要內容，著重讓學生掌握模擬電路的基本概念、基本原理和基本分析方法。模塊C：數字邏輯和數字電路模塊，主要包括邏輯代數基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖產生與整形、大規模集成電路（半導體存儲器、A/D和D/A等）。模塊C是數字電子技術的主要內容，旨在讓學生掌握數電的基本知識及常用數字集成電路，學會邏輯分析和邏輯設計的方法。模塊D：可編程邏輯器件模塊，目前常用的可編程邏輯器件包括EPROM、GAL、FPGA、E2PROM，模塊D是數字電路領域發展較快的一項技術，通過與EDA技術的結合，使通過軟件編程的方法實現硬件設計成為可能。④演示實驗教學園地，將演示實驗教學園地分為三大模塊：模塊A：實物演示實驗教學，實物演示實驗教學是從實驗結果入手的教學方法，有助于從總體設計方面建立深入的宏觀印象，趣味性的結果還有助于激發學生的實驗學習創造的興趣，使學生在充分理解了現有實現方法的基礎上，積極探求不同的實驗思路和解決方案。“實物”既可以包括實驗教師為某項實驗所設計的專用演示電路實驗板，也可以包括學生創新實踐過程中的設計產品，當然也可以是實驗電路搭接后結果的視頻演示。演示實驗教學系統也可以通過多媒體PPT課件，WORD或PDF文檔、視頻的形式集中于我院的FTP課程網站或學院網站上，根據具體實驗的要求或學生自已的需求下載使用。模塊B：虛擬儀器實驗，建設基于Labview的3D電子技術虛擬實驗室。可以滿足學生進行常用儀器設備的熟悉與使用，驗證性實驗的虛擬仿真等。如圖2所示為實驗中心自主開發的“三維虛擬實驗室”軟件系統，目前該系統正在研制。
通過對實物如儀器設備、電子元件等的虛擬，使學生對電子技術實驗形成全方位的了解，為深入實驗做準備，虛擬實驗還可以減少針對儀器設備、電子器件的誤操作，降低設備器件的損耗，延長使用壽命，減少維修維護的工作量。虛擬實驗的教學可以不受時間、空間的限制，學生可以在實驗室開放的時間到實驗室來做實驗，也可以在公共機房安裝有該軟件系統的PC機上完成實驗任務，甚至可以在宿舍、網吧、圖書館等有網絡環境的地方通過網絡進行實驗教學，真正實現實驗教學的“開放式”。模塊C：電路仿真實驗，許多EDA軟件就具有電路仿真功能，針對簡單的驗證性實驗，電路仿真往往顯得特別有效，如RC電路的實驗，實現過程非常簡單。如果在進入實驗室之前就能利用EDA軟件針對不同電阻R和電容C進行電路仿真，根據仿真的結果確定所需要的電阻、電容，就可以大大節省查找器件的時間，降低了在實驗室中找不到該器件的風險，提高的實驗學習的效率，有助于開放教學過程中更高效的使用實驗室。相比于實物演示教學和虛擬實驗教學，電路仿真更顯得專業化。⑤提高性實驗園地，提高性實驗園地的建設是構建“電子技術綜合實驗教學體系”的關鍵，是使電子技術綜合實驗教學能與軟件學院的教學體系和培養目標建立聯系的重要環節，體現硬件實驗教學相對于軟件專業方向學習的重要性和關聯性，實現軟硬兼顧。結合我院本科生教學體系及專業培養方向的實際，以及我院目前開設的51單片機接口與匯編、fpga設計、通信原理、計算機組成原理等與硬件電路密切相關的課程，提高性實驗教學園地包括三大模塊：模塊A：單片機硬件實驗，實驗方式為，設計電路原理圖進行電路仿真（可選）編寫C、匯編程序編譯成HEX文件用編程器寫入MCU實驗箱上搭接電路實現功能制作PCB板（可選）。單片機硬件實驗可以實現基礎的模擬與數字電路、單片機原理及應用、EDA電路設計技術及軟件編程與測試等多門專業課程的綜合。模塊B：FPGA硬件實驗，實驗方式為，設計電路原理圖進行電路仿真（可選）編寫VHDL、Verilog語言程序編譯生成bit文件燒寫到可編程器件內搭接電路實現數字邏輯設計或系統功能。FPGA硬件實驗可以實現基礎的模擬與數字電路（尤其是數字邏輯）、計算機組成原理及體系結構、EDA電路設計技術及軟件編程與測試等多門專業課程的綜合。模塊C：通信原理硬件實驗，通信原理理論課程是我院網絡工程系開設的一門專業課，為了深入這門課程，必須具備堅實的模擬（包括低頻、高頻電子線路）和數字電子技術基礎。目前，我院尚無完善的硬件實驗課程與之匹配，因此可在提高性實驗園地中加入這一模塊。通信原理硬件實驗可以實現基礎的模擬與數字電路（尤其是高頻電子線路與數字邏輯）、網絡技術及軟件編程與測試等多門專業課程的綜合。
四、結論
由以上分析得出如圖3所示的“軟件學院電子技術綜合實驗教學體系”的基本構思。
實驗教師應是電子技術綜合實驗園地的建設者，在利用園地中的各種實驗項目及資源做好基礎及提高性實驗教學的基礎上，承擔實驗園地中實驗方案與任務書的設計工作，在實驗項目開發的過程中，針對不同水平的學生，逐漸形成驗證性，綜合性，設計性實驗教學的層次。做為電子技術綜合實驗園地的使用者的學生，在傳統的課堂教學與“開放式”教學相結合的基礎上，逐漸與實驗教師建立新型的教與學的關系，如：學生自已選擇現有的實驗項目，盡可能的獨立完成實驗，實驗教師僅起到輔助指導的作用；教師根據學生的水平，將現有的多個驗證性實驗綜合，形成實驗方案，引導學生獨立完成；學生獨立設計實驗方案，尋求實驗教師的建議及幫助，盡可能的完全獨立自主的完成電路設計及實驗驗證。實驗園地的建設會為基礎、提高性實驗教學提供更多的實驗素材，有助于豐富實驗教學內容。教學中產生的問題有助于豐富實驗園地中的實驗項目的建設，使教師、學生在進行實踐教學的過程中有更多的選擇，有助于擴展學生的知識面，提高實驗教師的教學水平。總之，三者之間的良性互動將創造一個良好的教學實踐環境，切實提高實驗教學水平和教學質量。
鳴謝：本文受到2013年大連理工大學教學改革項目“立足精英型軟件人才培養目標的電子技術綜合實驗教學體系的構建”項目資助。
參考文獻：
[1]侯加林.全面實施電子技術實驗改革提高學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2009，28（1）.
[2]姜寧.高校電子技術綜合實驗開放式教學研究[D].陜西：延安大學，2011.
關鍵詞：數字電路；實驗教學；教學改革
數字電路實驗是數字電子技術課程的重要實踐環節，進一步培養學生工程能力的一門專業技術基礎課，是一門實踐性很強的課程。學生通過驗證、自行設計電路，安裝，調試電路，排除電路故障，初步掌握數字電子技術的原理，并能根據需要合理選用所需集成電路，設計并制作出實際電路，培養學生的工程實踐能力，提高動手操作能力和創新能力，為后續專業學習打下堅實的基礎。但目前學院的數字電子技術實驗教學從教學內容的設置到教學方法的運用都存在一些影響學生基本操作技能形成的不利因素，必要進行改革。
1 實驗內容的改革
數字電路實驗是一門理論性和實踐性都很強的課程，但是目前學院所使用的教材多為驗證性實驗，而且偏重理論和實踐性的內容較少，實驗內容相對簡單。內容老化，手段單一，造成大部分學生動手能力得不到加強，不利于培養學生的綜合分析設計的能力，不能適應當今社會對應用性、創新型人才的要求。
根據學生知識、能力培養的總體要求，合理編排實驗內容。在實驗內容的選定上，既有一定量的驗證型實驗，也有適量的設計型、綜合型實驗。兩者缺一不可，各自起作用，比如：集成邏輯門電路的功能測試。屬于驗證型實驗，該實驗主要是幫助學生認識基本的邏輯芯片，驗證基本邏輯芯片的功能，與此同時，在單純依靠實驗臺時，可以適當結合計算機仿真軟件，增加適量仿真型實驗內容。在實驗的操作過程中，把每個實驗都分成兩部分，第一部分是基礎實驗，通過實驗是學生進一步鞏固和加深對相關課程基本理論的理解，鞏固基本概念、提高綜合運用所學知識的能力；第二部分是延伸實驗，目的是進一步提高學生對教學系統的理解、培養學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創新能力，培養學生進行科學研究的獨立工作能力，取得工程設計與組裝調試的實踐經驗。
2 實驗教學方法的改革
實驗過程機械化。實驗過程一般是在實驗箱上，學生按照老師的要求進行實驗。每個實驗分兩節課。從實驗內容、所用儀器，到實驗步驟的安排，學生都沒有選擇的機會，處于一種相對被動的地位。因此，實驗給學生的印象較膚淺。
實驗設備比較陳舊、易損。 學院對實驗室的資金投入不足，儀器質量不佳、易損。在實驗過程中，元器件老化、損壞不可避免，但需要及時更新。檢查芯片的好壞和線路相當復雜，每周的實驗課時又多，嚴重影響教師和學生的學習。鑒于上述等等原因，筆者提出一些改進措施如下：
2.1 增加實驗學時
基礎實驗、綜合設計性實驗、仿真實驗學時分別按 3∶4∶3分配 ，以全面提高學生理論聯系實際的能力、知識綜合能力、創新設計能力。實行實驗單獨設課與實驗成績單獨計算 ，極大地提高了實驗環節在整個教學中的地位，改變過去實驗教學只是從屬于理論教學，實驗學時不足，綜合性實驗偏少，創新性實驗缺乏，實驗質量的好壞對成績影響不大的弊端。
2.2 改革考核方式
為了做到對學生的全面評價，實驗成績應標準化、定量化。實驗課程的最后一次實驗課程內容為實驗考試，實驗考試內容以考查學生完成綜合性和設計性實驗的實際能力為主旨，按A、B、C、D、E 評定成績，該成績占總成績40 %。其中，實驗報告占總成績20%，平時的實驗表現，特別是綜合設計性實驗的實驗操作及完成情況占總成績40% ，作為判斷學生能力和全面發展的一個重要依據，這樣提高廣大學生的實驗熱情，變被動為主動。
3 改革實驗教學手段
3.1 實施開放實驗室
由于以往實驗室橫向定時開放，學生不能長時間的在實驗室進行實驗設計。橫向定時開放指的是實驗室只是根據課程表的安排，在規定的上課時間內開放。但是綜合設計性實驗不同于一般的驗證性實驗，需要的時間相對較長。為了能讓學生學到更多的實驗技術和科學的實驗方法，從而也很難提高其實驗技能和動手能力，必須開放實驗室。開放實驗室，首先，要求學生熟悉并已經掌握了簡單的實驗設備的使用。其次，要求學生在前一個星期就必須選擇實驗內容或者補做上課的實驗內容。第三，要求學生必須嚴格遵守開放實驗室管理條例進行實驗操作。
3.2 仿真軟件的使用
Multisim仿真軟件具有豐富的元件庫、虛擬儀器與儀表功能以及強大的仿真功能。教師可以借助該軟件對數字電子技術中的部分設計型、綜合型實驗進行教學，引導學生使用Multisim設計數字電路，是學生能夠通過反復修改設計，最終完成實驗教學任務。在理論教學環節中，教師通過使用Multisim仿真軟件，能夠在理論教學過程中對數字電路進行現場演示并分析，用Multisim仿真軟件進行仿真教學，教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種集成邏輯芯片的特性。演示小規模集成電路的工作情況。
4 結語
在數字電路實驗工作中，我們不僅注重實踐動手能力的培養，更注重邏輯思維能力、綜合運用知識能力、創新意識的培養，更要學生掌握工程設計的主要程序和方法，樹立正確的設計思想。此外，如何將硬件和軟件有機結合起來，如何利用現有的實驗條件，對于實驗室系統的運行和管理進一步完善，這些都還需要繼續探討。
參考文獻：
[1] 閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1998.
[2] 余魅.論實驗教學改革與創新能力培養[J].實驗科學與技術，2004，9（3）：45-46.
[3] 朱孝欽，楊明，胡明輔.實驗教學與改革初探[J].實驗室研究與探索，2004，23（5）：84-85.
不斷改進教學方法
體現了學科發展的前沿動態和雙語教學的特點，使學生在了解電路的專業知識的同時，提高學生計算機專業的英語水平。1.課堂教學。針對管理的科學性與藝術性相結合的特點，深入研究和實施啟發式、互動式以及案例式等教學方法[4]。課程首先要建立“與”“、或”“、非”的概念，即“與”就是要滿足所有的條件；“或”就是只要滿足其中任意一個條件“；非”就是反相。其次建立實際問題和數字電路的邏輯關系，由實際問題到電路就是設計，由電路到實際功能就是分析，用到的工具就是布爾代數，學好布爾代數就能應對數字電路的千變萬化。對于這些基本理論和概念，與實例相結合進行講解，讓同學們建立起課程內容的基本框架，理解課程所處的地位和學習的方向。2.實驗教學。在教學中注重理論與實踐相結合，為學生了解計算機硬件打下堅實的基礎。理論教學的同時，配合相關的實踐教學，實踐教學包含硬件實驗和軟件實驗教學，硬件實驗主要是動手搭建簡單的電路，深刻了解計算機電路原理。軟件教學配有虛擬實驗室教學軟件，學生可以自己利用虛擬軟件完成復雜電路的搭建。學期末安排課程設計，學生根據學過的電路知識，設計紅綠燈、計數器等電路。經過幾年的探索和教學實踐，形成了實踐—原理—實踐的授課模式。在強化專業知識的同時，加重了實踐在授課中的作用。通過課外動手實踐小組、THD-1型數字電路實驗箱硬件模擬、EWB軟件仿真等，使學生從多角度多層次了解數字電子技術知識，有效地調動了學生的學習積極性，促進了學生積極思考，激發了學生的潛能，注重對學生知識運用能力的培養，效果明顯。3.考試方法。考試方法規范化與靈活性相結合，嚴格按照學校要求統一規范命題、考教分離等原則進行考試，根據《計算機電路基礎》教學大綱要求和教學進度計劃精心設計兩套符合課程要求的外文試卷。平時成績評定中采用多樣化的考試形式，依據各個環節采用不同的形式。如課堂中英文問答、課程設計、中英文課外作業、實驗報告等。充分發揮教師在教、考中的積極性、靈活性和主動性，提高學生專業術語的中英文口頭表述能力、創新思維能力和實踐創新能力。在教學過程中，不斷完善和更新教學大綱、授課教案，完成實驗指導教材的編寫。實驗教材不僅符合學生的學習特點，而且應用性強，重在培養學生的動手創新能力，同時配合新選用的教材、充實和加強現有的輔助資料，收集和編寫反映計算機電路特點的設計案例，不斷充實教學資源，提高教學效果。
學生的反映
在教學過程中，我們對學生進行了問卷和隨堂調查。同學們反映：剛開始上課時，看到大量的英文詞匯感到很不適應，但是隨著學習的深入，大家由入門到逐漸領會，感覺英文教材比中文教材內容更容易閱讀和理解。所以雙語教學可以讓學生掌握專業的英語詞匯，專業的學習和英語的學習相互促進，同時可以及時跟蹤學科的前沿動態。教學中我們除了要求學生通讀教材的正文和閱讀材料外，還為學生提供了廣泛、深入的自學資源，為學生自主學習提供便利。這些資源包括：每一講的課件、數十種中英文參考書目、大量的網絡教學資源、專業術語的英文解釋或定義、習題答案等。采用雙語教學，可以促使同學們充分利用電路基礎的相關優秀教材、網上精品課程、電子書籍等，深入理解學習計算機電路知識，同時拓寬知識面。由于課程采用英文講解計算機電路的基礎知識，所以良好的英文基礎是學習本課程的關鍵。對于英語基礎相對較差的同學可以在學習本課程的過程中多查詞典，多問，學好專業知識的同時，也可以提高英語成績。學生既學好了專業又能接觸到“原汁原味”的英文，可以說是一舉兩得！《計算機電路基礎》課程有比較完整的理論體系，同時還具有很強的實踐性。在雙語教學過程中，我們不斷改進教學方法和教學手段，積累了一些經驗，形成了實踐—原理—實踐的授課模式。但是雙語教學研究是一項艱巨的長期任務，目前還有許多問題，需要我們在實踐中不斷探索解決。
作者：王秀貞 侯艷艷 劉彩霞 單位：棗莊學院信息科學與工程學院
關鍵詞：數字電子技術 EDA技術 課程整合
一、引言
高職教育的培養目標是適應社會發展需要的一線技術型、應用型人才，這種技術型、應用型人才應具有基礎理論知識、技術應用能力等。高職電子、電氣、計算機及相關專業開設的數字電子技術是重要基礎課程。傳統的數字電子技術教學只懂得電子技術的基本理論和方法而不懂現代電子技術的設計方法，無疑對就業和未來潛力的發展都是一種阻力。為了改變傳統理論課程與實踐教學相分離的狀況，獲得更好的教學效果，將EDA （Electronic Design Automation）技術引人教學環節，顯得十分必要。將EDA仿真軟件運用到高職的電子技術類課程教學中去，不僅可以豐富教學內容，提高教學水平和教學效率。
二、傳統教學中不足點
（一）傳統的教學目標不符合高職教育對人才培養的要求，教學內容的重點仍放在邏輯門，觸發器的解釋，中小規模集成電路的使用方法，數字電路系統的設計還是以真值表和邏輯方程的表達，手工打造的電路模塊的電路板設計，調試的方法，使得復雜的電路設計是非常困難的。電子技術發展的今天，分立元件和中小電路已由大規模集成電路取代，這種教學內容和電路實驗已經不能滿足電子技術的飛速發展的需要，其重要性將繼續減少。
（二）教學手段單一，教學方法和實驗資源不足。“黑板十粉筆+實驗”的教學方法不利于調動學生的積極性。在理論教學中，“數字電子技術”課程邏輯性強，內容大多是抽象和難以理解，教師使用傳統的“黑板+粉筆”的教學模式，不僅學生覺得無聊，而且教學效果不理想；并在實驗教學中，由于資金短缺的壓力，往往不能完全滿足學生實驗需求。
（三）教師素質沒有及時改善。傳統教學模式下的數字電子技術課程教學，教師沒有學習新的知識和技能，因此，不能在在電子技術教學中增加相應的設計方法和EDA技術的知識，同樣的課程是由兩位老師分別擔任，這可能不能對基本知識和和先進設計方法進行有機結合，更不會有好的教學效果。
三、EDA技術
（一） EDA技術概述
EDA（Eleetronie Design Automation）即電子設計自動化，它以計算機為工作平臺，融合應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制的電子CAD通用軟件包。它可以實現邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合與優化以及邏輯布局布線、邏輯仿真，完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射，編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯。它不僅為電子技術設計人員提供了新的設計理念，同時也為教學提供了科學而便捷的平臺。
（二）EDA技術的功能
（1）EDA軟件平臺中具有各類元件設計數據庫模塊。豐富的元器件庫不僅為學生掌握各類電子元器件提供了堅實的基礎，也可以通過元器件庫了解各種元器件的性能參數，并為創新設計提供了取之不盡且零消費的試驗元件。
（2）EDA軟件平臺中可以完成電路原理圖的設計。通過這一功能可以完成各類元器件構成的電路原理圖。通過原理圖的設計可以幫助學生理解原理圖的結構及各級電路之間的關系，對學生讀圖和識圖起到事半功倍的作用。
（3）EDA 軟件平臺中具有綜合仿真模塊， 可以進行多種類型的仿真分析。分析結果波形圖顯示出來，直觀、清晰。
（4）EDA軟件平臺可以進行多種類型的仿真分析。分析結果以數值或波形圖顯示出來，豐富直觀的逼真數據不但為學生進行電路分析提供方便，而且其得出的結論更滿足理論論證和接近實踐性。
四、EDA技術與數字電子整合的優點
（一）課程整合的必要性
大多數的高職院校將“數字電子技術”課程放在第二、三學期學習，“EDA應用技術”課程放在第五、六學期學習，這種先學習理論后進行實踐的傳統教學模式主要以熟悉工具軟件的使用和一些數字電路驗證實驗為主。從理論到實踐教學使學生學習數字電路的理論知識和實踐教學脫節，無法解決實際問題，所以傳統的教學模式已經不適應EDA技術發展的需要，需要將“數字電子技術”和“EDA應用技術”課程合并成為新課程：“數字電子EDA技術”。
（二）EDA在數字電子技術中應用
（1）在課程內容體系中，基于EDA技術與數字電子技術的數字系統的設計，體現了“數字系統EDA設計”和“數字電子技術應用”的核心技能。在數字電子EDA技術課程中，從培養學生工程應用能力和創新意識的角度基于教學的組織和實施，內容分為多個基本知識模塊和創新實驗模塊，構成一個能力培養層次化、教學內容模塊化、理論和實踐緊密結合的課程體系。
（2）EDA技術與數字電路教學的整合。教學中，介紹了EDA技術在數字電路課程設計的教學和實驗中的應用，學生只要學習EDA軟件和VHDL語言就可以自行進行數字電路實驗。在學生課前對實驗項目設計時，對使用MAX + PLUS原理圖設計或描述VHDL電路，進行綜合適配。綜合適配成功后，然后進行仿真分析，模擬結果與設計的特點是否一致。若不一致則對原理圖或文本進行修訂，綜合，自適應，仿真，直至一致。最后，下載自己完成的邏輯設計，在實驗系統上對硬件進行測試，最后根據數據寫出實驗報告。
（3）引導學生進行獨立研究的實驗室實驗中，鼓勵學生創建課外興趣小組，共同研究學習中遇到的問題，一起合作開發大家感興趣的電子設計。在設計與綜合實踐中，給學生實際的項目和目標，引導學生討論計劃，方法。學生完成任務的所有方面，根據任務目標，進行信息檢索，實驗設計，設備調試，實踐結果的測量和處理，學生在明確任務目標的基礎上，充分發揮主觀能動性，培養學生的獨立工作能力。
（4）采用國際標準和提高學生的英語水平。由于EDA編程語言的應用技術和相關軟件都是英文版本，相關網站和一些新知識也是英文的，因此，要鼓勵學生提高他們的英語水平，參閱相關的外文資料，加深對電子設計的理解，通過瀏覽相關的國外大型網站，激發學生的學習興趣。
五、總結
EDA技術引入數字電子技術的理論教學與實踐教學中，采用先進的教學方法，學生不僅可以直觀地了解電路的相關原理和工作過程，而且還可以修改電路形式或參數，還可以培養學生的實驗能力和創新能力，激發學生的學習電子電路設計先進技術的興趣，培養學生主動探索，努力進取，團結協作精神。
參考文獻：
【1】閻石.數字電子技術基礎[M]].北京：高等教育出版社，1998.
【2】顧斌，趙明忠.數字電路EDA設計[M].西安電子科技大學出版社，2004.
【3】王艷芬.數字電子電路及其EDA技術[M].化學工業出版社，2007.
1教學體系構建
實驗教學示范中心堅持課程建設與人才培養相結合、教學與科研相結合、理論教學與實驗教學相結合、虛擬仿真與真實實驗相結合的原則，構建了“123456”虛擬仿真實驗教學體系，如圖1所示。“123456”虛擬仿真實驗教學體系包括：1個目標——以創新創業能力培養為目標；2個融合——通過第一課堂和第二課堂之間知識互補、機制互動的融合，優化整合優質教育資源；3個集成——著力打造數字邏輯理論課程、實驗課程和特色拓展實踐課程之間系統集成，從單元學習和設計、再到系統學習和綜合設計的全過程教學；4個導向——引導學生通過研發或設計成果展現其成功自信、專業能力、為學情操和績效責任等能力和素質；5個模式——通過探究式演示、觀察和驗證、反設計推論、網絡學習和創新創業項目訓練5種自主學習模式，完成知識學習、運用和能力訓練；6個能力——培養學生的工程知識運用、方案設計開發、現代工具使用、工程社會分析（工程中的社會因素及工程對社會的影響分析）、團隊溝通表達、項目工程管理6個方面工程實踐和創新能力。依托省部級實驗教學示范中心打造高起點教學平臺，在教材建設、設備研發、項目開發、考核評價方面，開發高水平、高質量的優質共享教學資源，保證虛擬仿真實驗教學體系高質量、高效率的運行，從而在專業技能、研究潛能、合作交流、項目管理方面能夠實現全方位培養創新人才。
2教學資源平臺設計
2.1設計原則。堅持以學生為中心、以實踐為中心、以能力培養為中心的設計原則，以解決復雜工程問題為主線，引導科學思維為目的，把理論知識、實驗技能以及創新意識融入到“計算機邏輯設計綜合實驗”課程的理論學習與工程創新實踐教學當中，既要體現知識的綜合性與工程創新性，又要體現能力與素質培養，遵循認識理解消化實踐提升創新的循序漸進認知流程。學生可根據已有的知識、技能、愛好以及工程創新意識進行理論知識學習與工程創新實踐。通過以做帶學、以學促做，激勵自主科技創新學習，充分發揮自身探究能力特長，創造性地解決教師提出的復雜工程問題。2.2技術架構。計算機邏輯設計虛擬仿真實驗網絡平臺（以下簡稱“平臺”）包括理論學習、虛擬仿真實驗、輔助功能和系統管理4個部分，如圖2所示。平臺基于Web技術構建，采用B/S架構.Net框架開發，插件為Multisim，選擇SQLServer作為服務器后臺數據庫，托管校園網數據中心。客戶端既可以在校內通過校園網直接訪問仿真平臺，也可以在校外通過Internet訪問，支持500個并發用戶。平臺基于全局的實踐教學觀設計。在設計中，注重學生設計的規范性，如系統結構與模塊構成，模塊間的接口方式與參數要求；在調試中，注重電路工作的穩定性與可靠性；在測試分析中，注重分析系統的誤差來源并加以驗證；在學習中，注重對學生引導，加強學生對知識的理解、吸收、拓展和提升。2.3虛擬仿真實驗項目。以急需的實驗教學信息化教學內容為指向，將復雜工程問題和教研成果轉化成示范性虛擬仿真實驗項目。深入融合教研成果，依托信息技術，研發數量眾多、內容豐富、類型齊全的虛擬仿真實驗項目，與企業的真實案例和實用技術相當，提供工程氛圍的實驗教學條件，具有模塊化、層次化、多元化、系列化特色，引導學生探索工程創新項目研發過程，掌握科學研究基本方法，強調人人都能成功，激發學生內在的學習動力，使學生由被動式學習變成主動式學習，以便加快工程創新人才培養。（1）邏輯測試實驗。讓學生熟練掌握邏輯門、編碼器、加法器、寄存器、計數器等常用數字集成電路使用和測試，相比實物操作，可達到事半功倍的效果。（2）數字單元實驗。讓學生熟練使用邏輯門、編碼器、譯碼器、觸發器、寄存器、計數器、RAM、ROM、DAC、ADC等，進行簡單應用電路的設計、理論計算、電路圖繪制、仿真分析以及調試等全過程，具備分析和解決一般性工程問題的能力，養成實事求是的科學作風和認真嚴謹的科學態度。（3）數字系統實驗。讓學生熟練掌握常用數字系統、數字式控制器、數字式電子儀器、接口與數據通信等系列工程項目所涉及的學習研究、方案論證、系統設計、仿真分析、設計修改、實驗樣機制作、設計總結等全過程，具備利用數字邏輯技術知識構成數字邏輯系統的意識，能夠應用數字邏輯技術的基本原理對工程復雜問題進行分析和設計，熟悉和掌握科學研究的基本過程及方法。2.4教材編寫。為了拓展教學內容的廣度與深度，編寫與課程相關的工程教育系列教材，如《數字邏輯與仿真設計》《數字系統實驗設計與指導》《數字電路實驗與實踐教程》等。新教材具有可讀性、實用性和技術性，讓學生感到學有所值、學有所用，無論是在課堂上學習，還是在課外自學，都能在一定程度上幫助學生學習掌握工程基本要素、工程技術設計方法和分析方法。2.5服務方式。（1）在實驗的時間、空間、內容和儀器設備方面為學生全面開放。互動可視化操作貫穿于全過程中，實現自主學習、自主實踐、自主創新。（2）為課堂教學、遠程教學、學術交流提供有力支持。（3）讓其他高校學生和社會上的學習者分享學習機會。（4）為各種競賽培訓、個性化培養提供便利，打下堅實基礎。
3運行機制
平臺提供的虛擬實驗環境近乎真實情境，與實際工作相似，能夠激發學生實驗興趣和學習動力。學生能夠親自動手接觸電路，邊學習、邊設計、邊實踐，完全沉浸在現實的學習、工作情境中。虛擬仿真實驗教學整體實施過程包括實驗準備、實驗仿真、實驗總結和自我評價4個階段，經過21個具體環節和步驟。3.1實驗準備階段。（1）實驗需求分析：通過在線教材或者互聯網自學，查閱與實驗題目相關的背景資料，進行理論知識、實踐技能等方面準備。（2）方案設計與論證：學習教材的相關內容，還可以查閱其他設計方案資料。（3）技術性能參數設計：選用教材中給出的數據，還可以自行調整數據。（4）電路結構設計及理由：按照教材中指定的去做，還可發揮自身創造力。（5）理論推導：按照教材指定步驟，進行公式推導及理論計算。（6）實驗設計報告編寫：歸納整理步驟（1）—（5）所形成技術資料，完成實驗設計報告編寫工作。3.2實驗仿真階段。（7）電路下載：在線瀏覽、下載虛擬仿真電路，進入虛擬仿真實驗環境。（8）電路檢查：按照設計報告或教材，嚴格仔細檢查電路及線路連接。（9）儀器仿真數據測量：參照教材，選擇合適的測試點，接入相應的儀器儀表，儀器參數設置，運行電路，觀察測試點波形和狀態變化，記錄測量數據。（10）實驗分析：對實驗數據、波形、曲線進行認真仔細分析、研究，判斷設計的合理性、正確性以及存在的問題等。（11）設計修改：以達到電路性能指標要求為目的，或適當提高技術性能參數。（12）電路布局調整與子模塊電路生成：規范或完善電路設計，并為進一步設計提供便利。3.3實驗總結階段。（13）實驗過程描述：主要包括設計方面、操作方面、分析方面等環節。（14）實驗數據整理：整理實驗數據，輸出波形，繪制曲線，要求實驗數據表格規范，波形、曲線圖清晰、全面，且大小適中。（15）實驗結論：利用數據、波形、曲線，闡述設計的技術性、改進性、創新性等。（16）技術討論：圍繞實驗過程、改進性、建議等展開討論。（17）實驗收獲：闡述宏觀知識、技能等方面的收獲、水平和提高。（18）實驗情況報告編寫：歸納整理步驟（7）—（17）所形成技術資料，完成實驗情況報告編寫工作。實驗報告=實驗設計報告+實驗情況報告。3.4自我評價階段。（19）實驗報告成績：參照實驗報告評分指標體系，自行估算得分情況。（20）實驗操作成績：參照實際操作評分指標體系，自行估算得分情況。（21）實驗成績：實驗報告分值100分，實驗操作分值100分。實驗總分=報告分數×40%+操作分數×60%。成績等級：90~100分為優秀，80~89分為良好，70~79分為中等，70~69分為及格。
4結語
【關鍵詞】EDA；電子技術；實驗教學；電路設計
引言
電子技術既是電子類專業的重要專業基礎課，又是一門技術性較強的專業必修課，學生除了要掌握扎實的理論基礎，還要具備分析、設計以及應用電路的實踐能力。實驗實踐則是加深和鞏固學生動手實踐和創新能力所必須的一種教學手段和教學途徑。本文對電子技術實驗的薄弱環節進行了分析，并提出了EDA軟件在實驗教學中的應用這一教學手段，經過實踐，取得了較好的效果。
1.電子技術實驗的薄弱環節
第一，傳統的實驗方法是完成硬件電路連接后驗證、調試，得出實驗結論。學生必須熟練使用儀器、儀表或實驗箱等實驗設備，在連接線路調試過程中對出現的問題能夠排除故障。但是由于工科專業對實驗設備的頻繁使用，大部分設備會出現靈敏度降低、器件老化、損壞等問題，那么實驗的效果將會受到嚴重影響。第二，教師的教學方法目前仍存在‘填鴨’式、‘說教’式的上課方式，這種以教師為主的教學方法，教師在臺上講多年未改的教材，學生沒有自己的獨立思考和見解，形成被動灌輸的局面。使學生缺乏創新觀念和意識。大學生對實踐能力的認識和重視程度不夠，難以徹底擺脫知識本位的學習理念，將理論學習、最終成績看得很重，而把實踐能力、實踐過程當作無足輕重的事。第三，實驗課上，主要以理論教學為主，沒有得到學生重視，學生根據實驗指導書照抄實驗目的、實驗原理、實驗內容，每次實驗結束發現學生對實驗的原理都解釋不清楚。教師不僅從實驗方法、步驟、注意事項方面進行一一講解，而且還需手把手進行實驗演示，在檢查學生演示實驗結果時學生一知半解，機械式的操作，不能靈活的將實驗現象與理論知識有機的聯系在一起。學生的學習幾乎處于被動狀態，達不到實驗教學的目的。第四，實驗課的考核方式不完善，實驗課多以出勤、實驗報告的形式給出，對學生的考核不全面。這種形式主義，使得部分學生“渾水摸魚”，進實驗室后對待實驗不認真，小組的成員在進行實驗內容的時候，有些學生卻忙于抄襲上次課的實驗報告，學生的分數不能如實反映學生掌握知識的真實水平。
2.EDA軟件在電子技術實驗中的應用
在電子技術設計領域，可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）的應用，已得到廣泛的普及，這些器件為數字系統的設計帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過軟件編程而對其硬件結構和工作方式進行重構，從而使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統的數字系統設計方法、設計過程和設計觀念，促進了EDA技術的迅速發展。EDA技術就是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言VHDL完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術的出現，極大地提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了設計者的勞動強度。1)將EDA軟件應用于電子技術實驗教學，以實踐促理論，用理論指導實踐。以往的教學方法側重于理論知識講解，十分抽象,無法實現軟硬件結合而產生的直觀現象，在電子技術實驗中引入EDA軟件教學，以HDL語言示例和MAX+plusII、Protel、AltiumDesigner、multiSIM10等電子電路設計與仿真工具教學軟件引入課堂演示，加深和引導學生對電路設計的感性認識。看似重實踐、輕理論的教學方法既有利于激發學生的學習熱情，通過實驗實踐，掌握理論，在實踐中鞏固理論，用理論指導實踐，從而達到較好掌握知識的目的。，2)將EDA軟件應用于電子技術實驗教學，豐富實驗教學內容。通常實驗中‘填鴨’式、‘說教’式的上課方式所講的實驗內容多年一成不變，不能激發學生的興趣。引入EDA軟件實驗教學，重視實驗內容的趣味性和實用性，更新精心設計每一個實驗，讓學生產生新鮮感，從而激起他們的興趣。3)將EDA軟件應用于電子技術實驗教學，能夠提高設計效率。傳統的硬件電路設計過程都是由人工完成，硬件電路的驗證和調試是在電路構成之后進行的，電路存在問題只能在驗證后發現。EDA軟件設計能夠快速準確的完成電路的設計，利用計算機進行性能和功能的分析，如果發現錯誤或方案不理想，可以重新設計電路再仿真，直至得到滿意的電路，大大提高了設計的質量和效率，并且節省了設計成本。
3.設計舉例
應用EDA軟件設計出一個555定時器的應用電路，這是一個模擬電子電路和數字集成電路的混合電路設計，包含三極管開關放大電路、555構成的多諧振蕩電路、功率放大電路。如果直接在數字電路實驗箱上連接線路，由于器件種類多，器件的選擇和連接稍有不慎，將會影響實驗效果。采用EDA軟件仿真此電路卻能夠節約時間，先觀察實驗現象，若不正確，修改設計再仿真，得出滿意的結果后，再到實驗箱上去連接電路。將軟件設計和硬件實現結合起來，學生的學習興趣得到提高，授課效果有所改善。
4.結語
將EDA仿真軟件與電子技術實驗教學相結合，既能提高實驗教學的質量和效率，又能能夠使學生加深對電路原理的掌握，理論聯系實際，建立學生的感性認識，激發和培養學生的學習興趣，引導他們進行實踐階段學習，鼓勵學生實驗創新。在理論教學與真實實驗之間架起一座溝通的橋梁，對更新實驗教學方法，提高實驗教學質量，降低實驗成本，改善實驗教學效果能夠起到很大的促進作用。
參考文獻
[1]楊偉明,劉成臣,劉玉良.“模擬電子技術”實驗教學的現狀與思考[J].實驗室科學,第17卷2014年4月:88-91.
[2]潘杰,裴洪文.EDA技術在單片機實驗環節中應用研究[J].《電子科技》,2013年第12期:154-156.
[3]田麗萍.淺談加強電子技術課程實驗教學環節[J].科技情報開發與經濟,2005年第15卷第22期,2005-08-23:234.
關鍵詞：拔尖創新人才；電氣實驗教學；實踐能力
1完善教學內容
教學改革項目組成員一直工作在理論教學和實驗教學一線，有著豐富的理論課教學、實驗教學及工程項目經驗，將教學和實踐緊密結合，并前瞻當今科技發展前沿，引領教學方向。根據目前的教學內容，結合當今科技發展狀況，設計制定出以培養研究型創新人才為目標的實驗教學體系。首先，以現有電氣技術實驗課程的內容為基礎，結合已經實施的“電路分析”“模擬電子技術”和“數字電子技術”理論課與實踐一體化研究型教學模式，整合基本教學內容，設置了理論驗證性實驗、設計性實驗及綜合應用性3大實驗模塊，做到從易到難、從簡到繁，循序漸進，并具有知識性、趣味性，達到對理工科電類學生基本實踐技能培養的目的。例如，第一次課，由于學生第一次進實驗室，對儀器設備的使用還沒有掌握，對實驗電路的搭接還存在陌生感，不免會產生些許的緊張。為此，將內容設置為“直流電路的構建和測量”這種線路簡單、現象直觀的理論驗證性實驗，以建立學生的自信心，培養實驗興趣，為今后較為復雜的實驗內容鋪墊好路。而“分立元件放大電路”“運放應用”“組合電路及時序電路設計”“順序鎖”“數字化信號發生器”等設計性及綜合性實驗，目的是使學生將所學理論知識綜合運用到實踐，并逐漸提高實驗技能，對電氣實驗產生濃厚興趣，在設計電路、搭接線路、排查故障、解決問題的過程中，培養強烈的求知欲及創新意識。其次，也是更重要的，隨著高新技術的不斷出現，培養勇于創新、全面發展、高素質復合型人才已成為當務之急。電氣技術實驗教學，充分利用實踐能力培養的機會，根據不同對象的專業背景，設計融合電路分析、模擬電子技術、數字電子技術及行業流行技術的學科交叉創新訓練項目。例如，為生物醫學系的學生設計了“智能防霧霾口罩”實訓項目，為自動化及高等理工等學院的學生設計了“AGC放大器的設計與制作”“可設定的恒溫溫度控制器的設計”“可編程電源的設計與制作”“摩斯電碼通訊系統的設計”等實訓項目，培養學生工程意識及探究精神，啟發創新思維，進一步提升創新能力，初步具備開展科學研究的素質，為今后從事科學研究打下堅實基礎。同時，為充分發揮潛力，鼓勵學生嘗試設計、實踐個人感興趣的研究項目，提升科研實踐能力。隨著實驗技能的不斷提高，學生對科學研究的興趣愈加濃厚，對新知識、新技術的獲取更加強烈。學生利用所學理論知識和專業技能，大膽嘗試自己平時好奇、向往而沒來得及實踐的一些想法，進行設計、實驗，通過不斷探究、創新去實現自己的夢想。以學生為主體，教師輔助，給予適當幫助和指導，突出個性化培養，達到自主創新自我實現的目的。自由項目的設立，使學生有強烈的獲得感，自信心倍增，充分發揮想象力，自主學習，挖掘創新思維，使他們的志向遠大，初步成為具有創新能力的科研工作者，為今后成為一流的學者和科學家奠定堅實基礎。電氣實驗教學體系，力爭使各個實驗內容指標與國際工程認證接軌，培養拔尖創新國際化人才。基本實驗內容和創新實驗內容的比例為1∶1。教學內容的調整和優化，大大提高了學生的積極性和創造性，使他們在實驗過程中勤于思考、勇于實踐，增強了工程實踐能力和創新精神[2-4]。
2改進教學方法和手段
通過對北京大學、清華大學、浙江大學、南京大學、哈爾濱工業大學，以及美國加州大學伯克利分校、澳大利亞悉尼大學等國內外知名大學的調查研究，秉承知識傳授、素質培養、工程實踐、科技創新的教學理念，在教學方法和教學手段上進行了改革。
2.1課程進度
以前，模擬電路實驗在一個學期上課，而數字電路的實驗在另一個學期上課，實驗教學和理論教學往往不同步，造成學生不能及時掌握和鞏固相應理論知識。調整后，對于基本實驗內容，根據不同專業需求，適時調整上課進度，將模擬電路實驗和數字電路實驗教學并軌，并在理論課的相關章節授課結束后，立即開展相應實驗。理論講解與實驗交叉并行，達到理論指導實踐、實踐促進理論學習的目的，使得學生在短時間內對所學知識融會貫通。對于綜合創新性實驗，根據實驗內容及理論課學習安排，一方面可以適時穿插于基本實驗內容之間；另一方面對于綜合性強、需要時間多的創新性實驗，還可以放在所有基本實驗結束后進行，這樣學生可以有更充分的時間研究和實踐。
2.2上課形式
課堂設置，基本實驗內容仍然采取一人一組課上進行實驗，教師當堂檢驗結果，培養學生獨立完成任務、解決問題的能力。對于創新性實驗項目，采取分小組形式，每組3~4人，自愿組合，一方面完成教師制定的典型項目的設計、搭接、檢測；另一方面，可以根據興趣，設計個人感興趣的項目，制訂方案并實施完成。可以利用課堂時間，還可以利用實驗室開放時間進行。以小組為單位進行項目的開題、實物制作、答辯、撰寫學習心得和小論文完成項目，可以培養學生自我學習、團隊協作、溝通交流、動手實踐、創新思維等多方面能力。教學方式，采取以學生為中心，有利于循序漸進提高能力、深入探究、激發創新的教學方法。
2.3探究式教學
實驗手冊，對于基本實驗內容只有基本理論和簡單提示，去除一步又一步的實驗步驟，給學生更多融入創意的空間，靈活運用知識。學生通過實驗室有限的器材，用沒有給定的方法達到最終目標，可以用多種不固定的方法，并自主對比各種方法的優缺點，從而鍛煉綜合能力，而不是跟著菜譜做菜的能力。對于創新項目，更是以“問題為中心”，以學生為主導，在教師的輔助下，自主探究并獨立完成，將所學的理論知識運用到實踐中。這是一個以學生為中心的課堂，學生在實踐中遇到問題與教師進行探討交流，激發學習興趣，提升實踐能力，提高創新能力[5-6]。
2.4啟發式教學
通過問題的引發和誘導，能夠進一步提升能動性，積極探討解決問題的方法，提高學習興趣，達到較好的教學效果[2]。根據學生情況設計引導問題，給學生一個思考的過程，采用多種形式實施啟發，努力營造一個知識探索的過程[7-8]。培養創新型人才是啟發式教學的目標[9]。例如，交通燈設計實驗，教師先在學生實驗之前演示效果，學生觀摩后感到非常貼近實際生活而好奇、感興趣，于是就開動腦筋進行軟件或硬件設計。這時教師擇機提出新的要求，或給出一些故障現象，進一步引導學生去分析問題，提高他們解決問題、排除故障的能力，激發自主創新意識。教學過程中還采用蘇格拉底式發問。教授新內容或解答學生疑惑時，不直接給出問題的答案，而將問題分解為學生可以自發理解的一系列小問題，一一提問，從而引導學生自己找到答案。蘇格拉底認為，所有知識都已存在于學生中，教師需要做的是指引學生發掘自身的已有知識。多樣化的實驗內容和不間斷的問題啟發，使學生開動腦筋，積極思考，內心的潛力被不斷挖掘出來，提高了分析問題、解決問題的能力，同時也更加充滿自信。
2.5開放實驗室
課堂時間是有限的，經常有部分學生沒有當堂完成實驗內容，或者有些實驗現象還沒有搞清楚，想進一步研究和分析原因、觀察結果等。為此，安排了半開放和全開放實驗室。半開放就是充分利用實驗室資源，延續課堂教學時間，學生可以利用教師給其他班級上課時進入實驗室，進行自己未完成的實驗內容，深入研究和分析現象，透徹理解原理。學生也可以進行自己感興趣的其他實驗內容，實時與教師交流討論。為了確保學生有足夠的時間完成創新項目，教學中心的電子創新基地對學生實行自我管理，全面開放。除了教師定時指導外，還安排具有科技項目經歷的優秀學生承擔部分助教工作，幫助指導各小組完成項目的實物制作。
2.6賽課合一
為激勵學生的學習積極性，激發創新思維，實驗教學與學科競賽等科技活動相結合，從上課學生中選拔優秀學生參加全國和北京市大學生電子設計競賽以及我校“馮如杯”科技競賽等實踐活動，進一步推動拔尖創新人才培養的力度。
2.7全英文授課
為培養高素質國際化創新型人才，電氣實驗教學采用全英文授課，教師的講解、課件、指導書全部是英文，學生的實驗報告、項目報告、答辯等也全部用英文。通過一年左右的訓練，科技英文思維逐漸建立起來，為今后走向世界舞臺奠定基礎。
3更新考核評價體系
注重學生的學習過程，取消一錘定音的期末考試模式，制定基于過程的課程考核方法。成績考核包括基礎實驗和綜合創新實驗項目。基礎實驗的考核內容包括實驗操作、實驗方法、問題討論、任務完成、實驗報告書寫以及期末考查等。而創新項目包括開題、中期、結題答辯、實物作品、小論文及總結報告，并注重學生日常的學習過程和積累，將學生與教師面對面、郵件或其他方式的交流討論、開放實驗室的考勤、公益服務參與度等都計入考核內容。
4實踐運行情況
基于拔尖創新人才培養模式的電氣技術實驗教學進行了4輪實踐，學生理論聯系實際的能力、靈活應用各種專業知識的能力、人際交往能力、團隊協作能力，特別是自我學習及創新能力都得了全面提高，取得了非常好的效果。同時，學生的反饋和建議也讓教師深受啟發，促使教師在今后的工作中不斷思考改進教學方式、調整教學內容，以跟上時代的步伐和學生的要求[10]。上述各項教學內容和方法的實施，為學生搭建了全方位立體化教學平臺，為拔尖創新人才培養起到積極推動作用。上課學生凸顯科技實踐創新能力，獲得了校“馮如杯”、全國/北京市大學生電子設計競賽一、二等獎等多項科技實踐活動獎勵。
關鍵詞：計算機硬件課程；能力培養；開放實驗平臺
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 24-0008-02
在計算機科學與技術專業的課程體系中，無論是專業基礎課、專業課還是專業選修課，基本可以分為兩條主線：一是軟件課程體系；另一個就是硬件課程體系。一般來說，計算機軟件課程在計算機專業中基本能夠得到重視和加強。而計算機硬件課程體系相對比較薄弱。隨著電子技術和社會經濟建設的發展，計算機科學與技術與電子科學技術相互滲透和融合、硬件軟件化和軟件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技術的出現，計算機軟、硬件的融合日益顯著和成熟，加強計算機硬件課程的建設、硬件課程體系及新的實驗平臺的建設顯得越來越重要和必要。
1計算機硬件課程教學思路的改革
計算機硬件課程包括：數字邏輯電路設計、計算機組成原理、微機原理與接口技術、計算機系統結構、單片機原理與應用、嵌入式系統、計算機維護、EDA技術等。傳統的計算機硬件課程主要任務是講授計算機的工作原理，以配合計算機軟件課程的教學。而技術的發展需要軟硬結合、軟件硬件化或交融，硬件課程教學的任務不但要學生了解計算機結構、原理，而且要用硬件描述語言進行部件及應用系統的設計。結合軟件知識，能夠設計計算機應用系統，尤其是嵌入式系統的應用日益普及，應用范圍迅速擴大，要培養學生綜合設計能力。除此以外，計算機的維護也是學生能力的培養的一個方面。
本教學成果是對計算機硬件課程進行體系改革及教學內容的梳理，確定硬件課程系列中基礎層、系統層、應用層分別要講授的知識和學生應該掌握的能力，以及各層之間的銜接和關聯的內容，如圖1所示。制定教學大綱、實驗大綱、課程設計大綱等教學文件，教改項目的研究，教材、實驗指導書編寫，實驗室建設。教案、多媒體課件的制作。
圖1 計算機硬件課程結構
在基礎層，主要是“數字邏輯電路設計”課程的建設，從99年開始對該課程教學內容進行了改革，編寫出版了教材，引入可編程器件、ABEL語言，改造實驗設備，在2001年獲得江蘇省教學成果二等獎。2002年該課程獲得江蘇省二類優秀課程。在此基礎上，進一步對教學內容進行梳理，配合計算機組成原理的課程改革，將硬件描述語言從ABEL改為VHDL，引入FPGA技術的介紹及實驗項目，又更新了實驗設備，在2004年重修編寫出版了教材和編寫了實驗指導書。主要思路是讓學生掌握數字電路的基本知識和現代設計方法，能夠設計一般的數字邏輯部件及簡單的數字系統。所以在課程結束后安排了1.5周的課程設計，學生可以在FPGA芯片上運用VHDL語言設計如電子鐘、交通燈控制器、電梯控制器等簡單的數字系統。
在系統層，該層有“計算機組成原理”、“微機原理與接口技術”、“系統結構”。其中“計算機組成原理”課程是最主要的硬件課程，該課程一直是我們教研教改的重點。采用多媒體、網絡等多種教學方式，課件文字精煉、圖文結合、動畫豐富、重點突出，培養學生自我學習、自主學習的能力。實踐教學中突出設計能力和創新意識的培養。采用基于FPGA的實驗設備，通過設計與教材緊密結合的實驗教材和課程設計教材，形成了完整的相關課程教材系列，連貫性好。著重訓練學生的設計能力，激發學生學習興趣和創新思維。該課程在2006年被評為江蘇大學一類精品課程。課程的教學主頁(/subject/zcyl/)上的教學文檔、資料、課件、實驗指導等齊全。“微機原理與接口技術”課程原來以從16位CPU的機型講授，根據目前技術的發展，改成以32位CPU的機型講授，并且在2005年更新了實驗設備和實驗指導書。
在應用層，由前二層主要課程的課程設計及專業選修課、綜合課程設計組成，主要在3個方面的應用：數字系統的設計，運用硬件描述語言設計計算機接口及整個應用系統，如“EDA技術”；計算機應用系統設計，包括硬件電路、應用軟件。“單片機應用”、“嵌入式系統”課程就是培養學生系統設計能力，單片機教學采用了C8051F系列單片機芯片，他是在系統編程的SOC(system of chip)芯片， 編寫出版了專門的教材、設計了專用的實驗設備、編制了實驗指導書。“嵌入式系統”也專門定制了ARM7、ARM9、ARM10的試驗設備和編寫了實驗指導書；另外一個方面就是計算機的維護，根據目前的教學條件，開辟了專用的計算機維修實驗室，面向全校開設了計算機維護的選修課，2005年編寫出版了計算機維護的專用教材。
2特色教材建設
在明確了硬件課程教學目的和思路的基礎上，開展相關課程的教材建設，組織課程自編教材與選用精品教材相結合，近幾年出版了4本教材，由于大多數“數字邏輯”方面的教材是重點講授數字電路原理，作為后續課程的技術基礎。所有我們組織力量編寫了《數字邏輯電路設計》教材，增加了硬件描述語言的設計方法、在系統可編程器件的技術，精簡了傳統的設計部分，99年在東南大學出版所出版，2004年進行了修改，增加了VHDL硬件描述語言的設計內容、FPGA器件的內容以及VHDL語言設計數字系統的實例，在清華大學出版社出版，已經三次印刷，在全國范圍的高校中得到使用。在“單片機原理及應用”課程的教材方面，由于目前我們使用了最新的片上系統(SOC)型的單片機進行教學、實驗，所有實驗內容均可以直接運用到實際的工程項目中，傳統的單片機教材已不能滿足要求，2004年參編了《單片機原理與應用》，由機械工業出版社出版，加進了部分內容。我們自己又編寫了合適教學要求的教材《C8051F單片機原理及應用》，2006年在中國電力出版社出版。由于計算機技術發展太快，“計算機維護”課程一直沒有合適的教材，我們組織編寫了《計算機系統高級維護教程》，2005年在中國科技大學出版社出版。
3開放實驗平臺建設
2004年獲得中央與地方共建高校實驗室建設項目“計算機基礎實驗室建設”的支持，及時更新了相關課程的實驗設備，大部分的實驗設備都是任課老師根據技術的最新發展提出實驗設備的功能結構，由廠商定做的。幾款實驗設備目前已作為該生產廠家的定型產品銷售到很多其他學校。設計了實驗項目和實驗內容，編寫實驗指導書。2005年省高教所教改項目“開放實驗室信息查詢系統”通過省級鑒定。建設了實驗教學網站(202.195.167.4:8080)、教學專用的ftp，學生可以隨時隨地獲得教學資源。改革了學生做實驗的模式，集體實驗和分散預約相結合(學生可以在任何地點、時間通過網絡進入實驗網站進行預約)，提前預習實驗內容，寫好實驗報告的“靜態”(實驗項目、實驗原理、內容、實驗設備等等)部分后，再到實驗室開始做實驗，在實驗過程中完成實驗報告的“動態”(實驗調試過程、出現的問題、解決方法、實驗結果、分析等)部分。提高了實驗效果，激發了學生實驗興趣。
4結束語
本文介紹了計算機硬件課程的教學思路的改革，通過近幾年的實踐，取得了成效。建立了老中青的課程教師梯隊，備課，出卷、改卷，有一支過硬的、每人能任2門以上主要硬件課程的主講教師隊伍。硬件課程中有2門獲省級2類優秀課程，一門獲校級一類優秀課程，有3項教研項目通過省級鑒定，多項相關科研項目通過省級鑒定并獲得省、市級科技進步獎。獲得多項校級教案、教學質量、優秀教師、講課比賽等獎項。出版教材4部，發表教研教改論文12篇。有2名本教學成果成員指導的07屆學生，所做的硬件應用的畢業設計論文被評為校優秀論文。
作者簡介：
鮑可進(1958-)，男，江蘇靖江人，副教授。研究方向：嵌入式計算與應用
通信地址：江蘇鎮江學府路301號 江蘇大學計算機學院。郵編212013
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