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应用型本科院校自动化专业“数字电路”教学改革研究论文

发布时间:2020-01-18 14:39:05 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):

摘要:根据我校自动化专业课程体系的角度出发对数字电路课程的理论教学和实践教学内容进行了优化调整,对专业基础课之间的交叉内容进行了合理的规划,提出了虚实相结合的教学方式。

关键词:自动化专业;数字电路;教学改革

本文引用格式:刘永春,等.应用型本科院校自动化专业“数字电路”教学改革研究[J].教育现代化,2019,6(43):31-32,38.

一 引言

        数字电路是自动化专业的一门理论性和实践性非常强的专业基础课程,是电子电路系列课程的核心课程之一。本课程目的是使学生掌握数字电子技术方面的基础理论、数字电路分析和设计的基本能力,同时掌握从数字电子技术专业角度分析、解决本专业领域的实际工程问题的思维方式和实践技能,为后续专业课程的学习和工程应用打下良好的基础[1]。缺乏创新性的现有教学模式,已不能满足我院自动化专业培养综合应用型人才的培养需求。因此,需要对数字电路课程的教学内容规划,教学方式等进行改革研究以提高教学质量。

二 合理规划教学内容

(一)现有教学内容规划中的问题分析


         数字电路课程组多年来对我校各个电类专业的数字电路课程的教学内容都是采用完全统一的规划模式,这样安排的好处是方便采用统一的考核方式及教学评价等,缺点是不能很好地把课程内容与后续各个专业课的内容及具体的工程应用衔接起来。此外,数字电路课程的教学包括理论教学、实验教学、课程设计三部分内容,在教学实施过程中通常有不同的老师来分别承担教学,这样就导致各个教学内容相对独立,理论和实践教学之间的衔接就会有些不足。教学内容及学时的安排虽然综合考虑了各个专业的特点,但是对自动化专业来说还是有些不够完善。理论教学中学生往往觉得很抽象,难以很好地理解各种集成芯片的功能及应用。

       另外,数字电路课程内容是自动化专业电路课程体系与专业课程体系中的核心课程,这些课程往往都是由不同的老师承担,课程内容又相对独立,各课程老师往往只重视本门课程的重点内容的学习,把课程之间的衔接内容边缘化甚至忽略不讲,导致学生难以掌握各门课程的交叉知识,最终难以实现学生综合应用能力的培养。

(二)教学内容规划改革

        由于门电路和半导体存储器两部分内容相对其他章节的内容来说是比较独立的,都不是本门课程的重点内容,根据多年的教学经验,门电路内容对学生来说却是学习的难点。数制和码制及逻辑代数基础对学生来说都比较容易,但是还没有真正进入数字电路核心内容的学习,如果这个时候就马上接着学习门电路内容的话,由于门电路内部结构内容抽象又繁杂,很多学生在学习这部分内容都感到很困难,甚至打击学生继续学习本门课程的兴趣。因此,可以将数字电路的理论教学内容及学时安排调整为:

        (1)数制和码制2学时;(2)逻辑代数基础8学时;(3)组合逻辑电路10学时;(4)触发器6学时;(5)时序逻辑电路10学时;(6)脉冲波形产生和整形6学时;(7)数模和模数转换4学时;(8)门电路6学时;(9)半导体存储器6学时[2]。由于后续的组合逻辑电路、触发器等内容直接应用门电路的内容很少,所以完全可以先学习组合逻辑电路、触发器等内容,这部分内容更强调中小规模集成电路逻辑功能的分析和应用,让学生先不管集成电路内部结构特点,先培养学生的电路逻辑分析和设计应用方法,先掌握课程的核心内容。等学生的学习兴趣培养起来后再引入繁杂的门电路及半导体存储器等内容的学习。这样可以让学生更好地掌握课程的重点和难点内容的学习。

         同时,在每部分教学内容的安排上需要充分考虑自动化专业的专业基础课及专业课内容之间的衔接关系,从课程体系的角度出发来合理规划教学内容[3]。比如,与模拟电子技术老师沟通确定晶体管基本工作原理及特点在模拟电子技术课程中学习,在数字电路课程中就不再重复教学,另外在学习脉冲波形产生和整形内容的时候也需要将模拟电路中的波形产生和整形电路以及模数和数模转换内容进行比较教学,以便于学生把数字电子技术和模拟电子技术两门紧密相关的课程内容有机结合起来学习。此外,由于数字电路课程很多内容都会在后续微机原理和单片机等课程中大量应用。因此,有必要跟这些课程的老师沟通,将专业课的具体应用案例引入到教学中来。另外,可以用具体的综合应用案例将数字电路、模拟电路以及传感器及检测技术等课程内容衔接起来,有效解决交叉知识的教学,从而加强学生对整个数字系统的理解,培养学生的综合应用能力。

         此外,理论教学中务必把实验中涉及到的基本理论讲透并对实验项目的内容要求提前做好安排,让学生提前了解所有实验项目内容,以便于学生带着问题学习相应的电路分析和设计理论,培养学生分析问题的能力。实验教学的内容重点就不再重复讲解相应的理论内容,重点是在有限的时间内逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。为了将理论教学和实验及课程设计实践教学内容有机结合起来,课程设计的项目也要合理选择,要涉及到足够多的课程知识点,强调综合应用,并且安排多个设计项目由学生选择实现一个,学生在设计实现选择的项目的同时也了解其他项目的设计实现方法。因此,可以为自动化专业的同学准备自动水位控制系统、数字电子钟、电梯控制系统、交通灯控制系统、停车场车位信息统计及显示系统、竞赛用抢答器等综合应用类的项目。在理论教学中,也将课程设计的功能要求逐步地引入到课堂教学中[4]。通过对理论教学、实验教学、课程设计三个模块的教学内容的合理安排,将三部分教学有机结合起来,相互融合到一起,实现理论和实践教学的有机结合。

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三 教学方式改革研究

(一)现有教学方式中的问题分析


         由于借助了多媒体教学手段,课堂教学的进度相对来说是比较快的,教学过程中主动与老师互动的往往是学习比较认真的学生,这样的学生所占比例并不大,导致教师很难把握教学进度的安排。而实验教学主要在实验箱上进行,所有实验项目都只能以手工为主,对于设计性实验项目,由于所用的器件类别和数量比较多,连线比较繁琐,学生经常花大量时间在连线上。因此,难以实现实践教学的目的,也难以解决理论教学和实践教学相互衔接支撑的问题。另外,很多学生只是独立地学习各个知识点,在专业基础课的学习过程中,学生也没有从课程体系的角度出发来学习和思考综合应用的能力。因此,一提到综合应用,学生就犯难,难以做到学以致用。

(二)教学方式改革

        为了解决以上分析的教学问题,需要对教学方法进行改革,加强理论和实践教学的衔接、增强教学中师生互动、提高学生学习的主动性、提高学生综合应用能力。因此,首先改变教学任务的安排,由于理论教学是课程教学中的重点,所以要求理论教师务必与实践教学老师同时承担实验、课程设计的实践教学任务,及时掌握学生的理论学习和实践应用中的情况以便于调整教学进度。为了有效解决理论教学和实践教学的衔接,教学过程中采用项目教学方法,具体实现方法就是将课程设计项目要求在第一次教学中就发放给学生,这些项目都是日常生活中很容易接触到的应用,让学生刚开始就了解数字电路课程相关的知识能实现这些项目,激发学生学习兴趣并主动去观察分析项目在日常生活中的应用。在教学过程中,老师根据项目设计内容来循序渐进地组织讲解教学内容,培养学生分析问题和解决项目问题的能力及综合应用的能力[5]。在整个课程设计项目实现过程中,可以适当安排一些讨论课,让学生主动介绍设计的方案,加强师生互动,也有助于老师把握学生的学习效果。

        由于数字电路课程内容比较抽象,可以采用虚实结合的教学方法,在重要的电路理论知识点讲解后,马上利用电路仿真设计软件Multisim对电路进行分析、功能验证,让学生直观地理解电路理论内容。另外,在课外练习中也适当增加电路虚拟仿真设计技巧的训练,用虚拟仿真技术来验证学生课外作业的结果是否正确。此外,对于所有实践教学任务,也要求学生先利用软件进行仿真设计分析,帮助学生尽快掌握电路设计实现和调试的典型方法和技巧。

四 结束语

        论文结合自动化专业各专业基础课程与专业课程的衔接关系,从课程体系的角度出发教对学内容及学时安排进行了合理的调整,强调学生对课程重点知识点的掌握及综合应用能力的培养。教学方式改革的前提是以学生能力培养为中心,采用理论和实践应用相结合、虚实教学相结合等方式促进学生提高学习积极性。通过这一系列的改革,可以更好地促进自动化专业培养目标的实现。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础(第六版)[M].高等教育出版社,2018.2.
[2]王波,张岩,王美玲.“数字电子技术实验”课程的改革[J].实验室研究与探索,2012,31(9),121-123.
[3]王俊,席兵,刘想德.“数字电路与逻辑设计”课程教学改革初探[J].重庆邮电大学学报(社会科学版)增刊,2007.6,173-175.
[4]任爱锋,孙万蓉,石光明.EDA实验与数字电路相结合的教学模式的实践[J].实验技术与管理,2009,26(4),200-202.
[5]黄丽亚,杨恒新,张业荣.电子电路平台课程的教学改革研究[J].电气电子教学学报,2011,33(3),29-33.


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