數字電子技術課程實踐教學改革

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摘要:本文以“數字電子技術”課程的實踐教學作為突破口，以CKDI為理論指導，以IBOARD電子實驗盒和FPGA開發板為載體，以強化和培養學生的創新思維、創新精神、團隊意識和實踐動手能力為重點，精心構建課程基于CKDI的“三位一體”教學新模式。從系統的視角優化整合教學內容，從應用的視角提出例證式教學方法，增強了學生的創新意識，提高了他們的實踐能力和創新能力。

關鍵字:CKDI;卓越工程師;數字電子技術

0引言

教育部聯合中國工程院于2010年啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，目標是以該計劃為突破口，促進工程教育改革與創新，全面提高我國工程教育人才培養質量，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國［1］。同時該計劃的實施標志著高等教育領域中以學生科技創新實踐能力的培養為中心的教育改革的開始［2］。“數字電子技術”課程工程性較強，需要理論與實踐并重。通過調研發現，目前軍地院校“數字電子技術”課程均存在理論教學與實踐脫節，傳統的理論學習缺乏工程背景，學生在實踐環節遇到的困難無法與理論知識實現對接的問題。本文以實踐作為教學改革的突破口，以CKDI(Conceive(構思)、Knowledge(知識)、Design(設計)、Implement(實現))為理論指導，以強化和培養學生的創新思維、創新精神、團隊意識和實踐動手能力為重點，以IBOARD電子實驗盒和FPGA開發板為載體，精心構建“數字電子技術”課程實踐教學新模式。

1實踐教學新模式

1．1優化課程內容體系

“數字電子技術”課程橫亙在“電路分析基礎”、“模擬電子技術”等專業基礎課和“微機原理與接口技術”、“單片機原理及應用”、“DSP技術”等專業課之間，起著上掛下聯、承上啟下的舉足輕重的作用。隨著半導體集成電路的集成度和復雜程度的不斷提高，數字電子技術已從小規模集成電路向超大規模集成電路、由固定功能器件向大規模可編程器件發展，而且已經滲透到人類生產、生活的方方面面。“數字電子技術”課程的教學也應緊隨時代步伐，更新優化課程內容體系，突出“新、精、活”的特色。新—課程內容與時俱進，緊密跟隨數字電子技術發展趨勢，結合學生的實際需要，從更加注重系統性的角度，優化課程內容體系［3］。精—精選能夠覆蓋重要知識點的典型系統，通過對典型系統的介紹，幫助學生從應用的角度建立起知識點之間的聯系，切實提高其解決實際數字電路問題的能力。活—從知識本源出發，講清數字電子技術各知識點的來龍去脈、與其他知識點之間的聯系以及知識點的實際應用，切實提高學生“活學活用”的能力。

1．2構建例證式教學方法

根據課程理論性和實踐性強的特點，結合卓越工程師培養需求，課程教學上引入例證式教學方法。該方法是一種以工程實例為基礎的教學法，其主要特點是以工程實例為牽引，以卓越工程師為主體，以教師為主導，以解決問題為主線，圍繞工程實例的討論、分析逐步展開教學內容。按照“工程背景強、知識應用綜合性強、實現方法多樣性”的原則，精心選取與本門課程相關的工程案例、典型的生活實例、科研項目以及競賽試題等內容作為課堂教學案例。這樣不僅激發了學生的學習興趣和求知欲望，也拓展了他們的視野。通過剖析案例中的相關知識點，達到了利用所學知識解決實際問題的目的，調動了學生的積極性和主動性，同時以案例為載體也實現了多知識點融合、跨課程知識融合和已有知識與拓展知識融合［4］。

1．3構建基于CKDI的“三位一體”教學新模式結合

CKDI教學理念和卓越工程師人才培養方案對“數字電子技術”課程的具體要求，我們構建了“理論講授、仿真驗證和實物搭建”三個模塊組成的“三位一體”教學新模式，為學生的工程實踐能力和創新精神培養打下堅實的基礎。將系統方法貫穿始終，采取IBOARD電子實驗盒和FPGA軟件兩條線推進，在講解傳統的自下而上的設計模式的同時，引入自上而下的現代化設計方法，在學習數字電路的同時同步配套學習FPGA。先使用FPGA軟件完成功能電路設計的仿真驗證，再利用IBOARD電子實驗盒搭建電路，使學生在掌握一般的數字系統硬件實現的基礎上，初步掌握現代數字系統的EDA實現方法。這樣不僅利用FPGA技術加深了對基本知識和電路的理解深度，也鍛煉了實踐動手能力［5］。培養了學生自主實踐能力和團隊合作精神，養成了研究探索習慣，提升了自我組織管理能力。

2實踐效果

以CKDI教學理念為指導的教學改革在學生的創新能力培養實踐中已經顯現出其生命力，使“數字電子技術”課程的教學能夠真正做到CKDI理念的精髓—做中學和基于案例的學習。課程全面培養了卓越工程師的“創新意識、綜合設計、研究探索、工程實踐”能力。近幾年來，學習該課程后有50%以上的學生參加全國大學生電子設計競賽、全國大學生智能汽車競賽等學科競賽，共獲得國家級獎勵50項，省級獎勵205項。

3結語

在“數字電子技術”教學中，與傳統的教學模式相比，以CKDI教學理念為指導的教學能夠真正實現理論、實踐的有機銜接，學生能夠清晰理解課程教學目的，高度贊同課程案例的工程化、綜合性、探究性特點，普遍認為案例的工程背景、任務的自主選擇提升了學習興趣和主動性。通過理論講授、仿真驗證和實物搭建三個模塊組成的“三位一體”教學新模式的實施，提高了學生分析、設計、焊接、調試實際電子系統的能力，為其后續相關專業課程的學習以及參加各類學科競賽等實踐性競賽提供有力的知識和能力儲備，真正落實了卓越工程師培養計劃中關于創新意識與應用能力培養的目標。

參考文獻:

［1］黃奕申，董晨晨等．面向卓越工程師培養的CDIO實踐平臺建設探索［J］．杭州:浙江工業大學學報(社會科學版)，2013(4)．

作者：楊晶晶 慕曉剛 劉延飛 單位：火箭軍工程大學