数字电子技术课程实践教学改革

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摘要:本文以“数字电子技术”课程的实践教学作为突破口，以CKDI为理论指导，以IBOARD电子实验盒和FPGA开发板为载体，以强化和培养学生的创新思维、创新精神、团队意识和实践动手能力为重点，精心构建课程基于CKDI的“三位一体”教学新模式。从系统的视角优化整合教学内容，从应用的视角提出例证式教学方法，增强了学生的创新意识，提高了他们的实践能力和创新能力。

关键字:CKDI;卓越工程师;数字电子技术

0引言

教育部联合中国工程院于2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，目标是以该计划为突破口，促进工程教育改革与创新，全面提高我国工程教育人才培养质量，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国［1］。同时该计划的实施标志着高等教育领域中以学生科技创新实践能力的培养为中心的教育改革的开始［2］。“数字电子技术”课程工程性较强，需要理论与实践并重。通过调研发现，目前军地院校“数字电子技术”课程均存在理论教学与实践脱节，传统的理论学习缺乏工程背景，学生在实践环节遇到的困难无法与理论知识实现对接的问题。本文以实践作为教学改革的突破口，以CKDI(Conceive(构思)、Knowledge(知识)、Design(设计)、Implement(实现))为理论指导，以强化和培养学生的创新思维、创新精神、团队意识和实践动手能力为重点，以IBOARD电子实验盒和FPGA开发板为载体，精心构建“数字电子技术”课程实践教学新模式。

1实践教学新模式

1．1优化课程内容体系

“数字电子技术”课程横亘在“电路分析基础”、“模拟电子技术”等专业基础课和“微机原理与接口技术”、“单片机原理及应用”、“DSP技术”等专业课之间，起着上挂下联、承上启下的举足轻重的作用。随着半导体集成电路的集成度和复杂程度的不断提高，数字电子技术已从小规模集成电路向超大规模集成电路、由固定功能器件向大规模可编程器件发展，而且已经渗透到人类生产、生活的方方面面。“数字电子技术”课程的教学也应紧随时代步伐，更新优化课程内容体系，突出“新、精、活”的特色。新—课程内容与时俱进，紧密跟随数字电子技术发展趋势，结合学生的实际需要，从更加注重系统性的角度，优化课程内容体系［3］。精—精选能够覆盖重要知识点的典型系统，通过对典型系统的介绍，帮助学生从应用的角度建立起知识点之间的联系，切实提高其解决实际数字电路问题的能力。活—从知识本源出发，讲清数字电子技术各知识点的来龙去脉、与其他知识点之间的联系以及知识点的实际应用，切实提高学生“活学活用”的能力。

1．2构建例证式教学方法

根据课程理论性和实践性强的特点，结合卓越工程师培养需求，课程教学上引入例证式教学方法。该方法是一种以工程实例为基础的教学法，其主要特点是以工程实例为牵引，以卓越工程师为主体，以教师为主导，以解决问题为主线，围绕工程实例的讨论、分析逐步展开教学内容。按照“工程背景强、知识应用综合性强、实现方法多样性”的原则，精心选取与本门课程相关的工程案例、典型的生活实例、科研项目以及竞赛试题等内容作为课堂教学案例。这样不仅激发了学生的学习兴趣和求知欲望，也拓展了他们的视野。通过剖析案例中的相关知识点，达到了利用所学知识解决实际问题的目的，调动了学生的积极性和主动性，同时以案例为载体也实现了多知识点融合、跨课程知识融合和已有知识与拓展知识融合［4］。

1．3构建基于CKDI的“三位一体”教学新模式结合

CKDI教学理念和卓越工程师人才培养方案对“数字电子技术”课程的具体要求，我们构建了“理论讲授、仿真验证和实物搭建”三个模块组成的“三位一体”教学新模式，为学生的工程实践能力和创新精神培养打下坚实的基础。将系统方法贯穿始终，采取IBOARD电子实验盒和FPGA软件两条线推进，在讲解传统的自下而上的设计模式的同时，引入自上而下的现代化设计方法，在学习数字电路的同时同步配套学习FPGA。先使用FPGA软件完成功能电路设计的仿真验证，再利用IBOARD电子实验盒搭建电路，使学生在掌握一般的数字系统硬件实现的基础上，初步掌握现代数字系统的EDA实现方法。这样不仅利用FPGA技术加深了对基本知识和电路的理解深度，也锻炼了实践动手能力［5］。培养了学生自主实践能力和团队合作精神，养成了研究探索习惯，提升了自我组织管理能力。

2实践效果

以CKDI教学理念为指导的教学改革在学生的创新能力培养实践中已经显现出其生命力，使“数字电子技术”课程的教学能够真正做到CKDI理念的精髓—做中学和基于案例的学习。课程全面培养了卓越工程师的“创新意识、综合设计、研究探索、工程实践”能力。近几年来，学习该课程后有50%以上的学生参加全国大学生电子设计竞赛、全国大学生智能汽车竞赛等学科竞赛，共获得国家级奖励50项，省级奖励205项。

3结语

在“数字电子技术”教学中，与传统的教学模式相比，以CKDI教学理念为指导的教学能够真正实现理论、实践的有机衔接，学生能够清晰理解课程教学目的，高度赞同课程案例的工程化、综合性、探究性特点，普遍认为案例的工程背景、任务的自主选择提升了学习兴趣和主动性。通过理论讲授、仿真验证和实物搭建三个模块组成的“三位一体”教学新模式的实施，提高了学生分析、设计、焊接、调试实际电子系统的能力，为其后续相关专业课程的学习以及参加各类学科竞赛等实践性竞赛提供有力的知识和能力储备，真正落实了卓越工程师培养计划中关于创新意识与应用能力培养的目标。

参考文献:

［1］黄奕申，董晨晨等．面向卓越工程师培养的CDIO实践平台建设探索［J］．杭州:浙江工业大学学报(社会科学版)，2013(4)．

作者：杨晶晶 慕晓刚 刘延飞 单位：火箭军工程大学