數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革

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摘要:本文以“數(shù)字電子技術(shù)”課程的實(shí)踐教學(xué)作為突破口，以CKDI為理論指導(dǎo)，以IBOARD電子實(shí)驗(yàn)盒和FPGA開(kāi)發(fā)板為載體，以強(qiáng)化和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力為重點(diǎn)，精心構(gòu)建課程基于CKDI的“三位一體”教學(xué)新模式。從系統(tǒng)的視角優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，從應(yīng)用的視角提出例證式教學(xué)方法，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵字:CKDI;卓越工程師;數(shù)字電子技術(shù)

0引言

教育部聯(lián)合中國(guó)工程院于2010年啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，目標(biāo)是以該計(jì)劃為突破口，促進(jìn)工程教育改革與創(chuàng)新，全面提高我國(guó)工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)從工程教育大國(guó)走向工程教育強(qiáng)國(guó)［1］。同時(shí)該計(jì)劃的實(shí)施標(biāo)志著高等教育領(lǐng)域中以學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)為中心的教育改革的開(kāi)始［2］?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程工程性較強(qiáng)，需要理論與實(shí)踐并重。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前軍地院?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程均存在理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)，傳統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)缺乏工程背景，學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)遇到的困難無(wú)法與理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接的問(wèn)題。本文以實(shí)踐作為教學(xué)改革的突破口，以CKDI(Conceive(構(gòu)思)、Knowledge(知識(shí))、Design(設(shè)計(jì))、Implement(實(shí)現(xiàn)))為理論指導(dǎo)，以強(qiáng)化和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力為重點(diǎn)，以IBOARD電子實(shí)驗(yàn)盒和FPGA開(kāi)發(fā)板為載體，精心構(gòu)建“數(shù)字電子技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)新模式。

1實(shí)踐教學(xué)新模式

1．1優(yōu)化課程內(nèi)容體系

“數(shù)字電子技術(shù)”課程橫亙?cè)凇半娐贩治龌A(chǔ)”、“模擬電子技術(shù)”等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“DSP技術(shù)”等專(zhuān)業(yè)課之間，起著上掛下聯(lián)、承上啟下的舉足輕重的作用。隨著半導(dǎo)體集成電路的集成度和復(fù)雜程度的不斷提高，數(shù)字電子技術(shù)已從小規(guī)模集成電路向超大規(guī)模集成電路、由固定功能器件向大規(guī)?？删幊唐骷l(fā)展，而且已經(jīng)滲透到人類(lèi)生產(chǎn)、生活的方方面面?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)也應(yīng)緊隨時(shí)代步伐，更新優(yōu)化課程內(nèi)容體系，突出“新、精、活”的特色。新—課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，緊密跟隨數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際需要，從更加注重系統(tǒng)性的角度，優(yōu)化課程內(nèi)容體系［3］。精—精選能夠覆蓋重要知識(shí)點(diǎn)的典型系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)典型系統(tǒng)的介紹，幫助學(xué)生從應(yīng)用的角度建立起知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，切實(shí)提高其解決實(shí)際數(shù)字電路問(wèn)題的能力?；睢獜闹R(shí)本源出發(fā)，講清數(shù)字電子技術(shù)各知識(shí)點(diǎn)的來(lái)龍去脈、與其他知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系以及知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用，切實(shí)提高學(xué)生“活學(xué)活用”的能力。

1．2構(gòu)建例證式教學(xué)方法

根據(jù)課程理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)需求，課程教學(xué)上引入例證式教學(xué)方法。該方法是一種以工程實(shí)例為基礎(chǔ)的教學(xué)法，其主要特點(diǎn)是以工程實(shí)例為牽引，以卓越工程師為主體，以教師為主導(dǎo)，以解決問(wèn)題為主線(xiàn)，圍繞工程實(shí)例的討論、分析逐步展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容。按照“工程背景強(qiáng)、知識(shí)應(yīng)用綜合性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)方法多樣性”的原則，精心選取與本門(mén)課程相關(guān)的工程案例、典型的生活實(shí)例、科研項(xiàng)目以及競(jìng)賽試題等內(nèi)容作為課堂教學(xué)案例。這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，也拓展了他們的視野。通過(guò)剖析案例中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到了利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，同時(shí)以案例為載體也實(shí)現(xiàn)了多知識(shí)點(diǎn)融合、跨課程知識(shí)融合和已有知識(shí)與拓展知識(shí)融合［4］。

1．3構(gòu)建基于CKDI的“三位一體”教學(xué)新模式結(jié)合

CKDI教學(xué)理念和卓越工程師人才培養(yǎng)方案對(duì)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的具體要求，我們構(gòu)建了“理論講授、仿真驗(yàn)證和實(shí)物搭建”三個(gè)模塊組成的“三位一體”教學(xué)新模式，為學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將系統(tǒng)方法貫穿始終，采取IBOARD電子實(shí)驗(yàn)盒和FPGA軟件兩條線(xiàn)推進(jìn)，在講解傳統(tǒng)的自下而上的設(shè)計(jì)模式的同時(shí)，引入自上而下的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法，在學(xué)習(xí)數(shù)字電路的同時(shí)同步配套學(xué)習(xí)FPGA。先使用FPGA軟件完成功能電路設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證，再利用IBOARD電子實(shí)驗(yàn)盒搭建電路，使學(xué)生在掌握一般的數(shù)字系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，初步掌握現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的EDA實(shí)現(xiàn)方法。這樣不僅利用FPGA技術(shù)加深了對(duì)基本知識(shí)和電路的理解深度，也鍛煉了實(shí)踐動(dòng)手能力［5］。培養(yǎng)了學(xué)生自主實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，養(yǎng)成了研究探索習(xí)慣，提升了自我組織管理能力。

2實(shí)踐效果

以CKDI教學(xué)理念為指導(dǎo)的教學(xué)改革在學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐中已經(jīng)顯現(xiàn)出其生命力，使“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)能夠真正做到CKDI理念的精髓—做中學(xué)和基于案例的學(xué)習(xí)。課程全面培養(yǎng)了卓越工程師的“創(chuàng)新意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)、研究探索、工程實(shí)踐”能力。近幾年來(lái)，學(xué)習(xí)該課程后有50%以上的學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽等學(xué)科競(jìng)賽，共獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)50項(xiàng)，省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)205項(xiàng)。

3結(jié)語(yǔ)

在“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)中，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，以CKDI教學(xué)理念為指導(dǎo)的教學(xué)能夠真正實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)踐的有機(jī)銜接，學(xué)生能夠清晰理解課程教學(xué)目的，高度贊同課程案例的工程化、綜合性、探究性特點(diǎn)，普遍認(rèn)為案例的工程背景、任務(wù)的自主選擇提升了學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。通過(guò)理論講授、仿真驗(yàn)證和實(shí)物搭建三個(gè)模塊組成的“三位一體”教學(xué)新模式的實(shí)施，提高了學(xué)生分析、設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試實(shí)際電子系統(tǒng)的能力，為其后續(xù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及參加各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽等實(shí)踐性競(jìng)賽提供有力的知識(shí)和能力儲(chǔ)備，真正落實(shí)了卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃中關(guān)于創(chuàng)新意識(shí)與應(yīng)用能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

［1］黃奕申，董晨晨等．面向卓越工程師培養(yǎng)的CDIO實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)探索［J］．杭州:浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2013(4)．

作者：楊晶晶 慕曉剛 劉延飛 單位：火箭軍工程大學(xué)