计算机实验教学方法探究

摘要：在计算机类专业数字电路的实验教学中，存在硬件基础相对薄弱、动手操作相对少、工程能力受限等问题。针对以上现状，应从实验教学方法进行探究、编撰实验报告书、以“电赛”促学习三个方面对数字电路的实验课程进行教学改革，使得学生能在做中学，在学中做，不断提高实践技能，取得较好的实践效果。

关键词：数字电路;实验教学;实践能力

一、引言

《数字电路》课是计算机类专业的专业技术基础课，是所有硬件课程的基础课、入门课，是实践性较强的课程。内容涉及数字技术的基本理论、分析方法和设计方法，是一门工程实践性较强的课程，对于计算机专业的学生而言，在其所学知识体系中占有相当重要的地位。它能培养学生的综合应用能力、创新实践能力，可使学生建立工程的观念、科技进步的观念、创新意识，形成正确的认识论，为将来成为应用型人才打好基础。

二、实验教学现状分析

1.实验课学时数压缩。我院有网络工程及软件工程两个本科专业，相应的数字电路课程总学时数为64个学时（包括理论课、实验课以及课程设计）。由于学时数有限，真正安排在实验教学的时间不足12个学时，无法安排更多的设计性和综合性实验，大部分是芯片的验证性实验，学生无法真正得到电路设计的系统训练。2.实验课程内容相对固化。在实验内容的安排上，基础性实验涉及较多，设计类和综合性实验相对较少。因为总课时有限，理论课时仅能安排36个左右的课时。且计算机类专业受专业特点和学时限制，没有开设相应的电路课程和EDA设计课程，导致理论和实践环节出现严重脱节，上课内容偏重于组合逻辑电路的设计以及时序逻辑电路的部分设计，大部分侧重在基础性、验证性实验，留给后面的综合性设计实验的课时较少，影响了学生设计电路的主动性和创新性。一些学生被动完成实验内容，缺乏学习的兴趣和主动性，使“数字电路”课程的教学效果较低。3.实验报告内容老化，撰写流于形式。目前，一些高校的数字电路实验报告内容过于老化，实验手段过于单一。一些实验仅仅是将理论的教学内容进行简单验证或是进行一些基本实验技能的训练。这样的实验方式所培养的学生无法达到当代社会所提出的科学素质要求、实验技能要求和创新能力要求，学校必须对当前的数字电路实验教学模式进行优化和改革。同时，学生撰写实验报告流于形式。由于对实验报告重视不够，往往是抄实验指导书，或相互抄袭，严重影响实验教学的效果。

三、数字电路实验教学方法改革探究

面对“数字逻辑电路”实验课程的教学现状，只有充分调动学生的学习积极性，发挥学生的主观能动性，才能达到培养学生的数字逻辑电路的综合分析与设计能力，增强学生的创新意识。在教学过程中，尝试从重新安排实验教学内容的结构、合理分配实验资源、丰富考核方式等几个方面调动学生的学习兴趣和积极性，使学生深入了解本实验课程。数字电路的实验教学以培养学生创新精神和实践能力为主要目标，是我院进行教学改革的重要内容。如何更好地解决基础与发展、基础知识与实际应用、理论与实践等矛盾，处理好“宽”“新”“深”的关系，建立先进和科学的教学结构，以适应不断更新的课程内容体系始终是课程改革的重点。1.理论实验合一，优化学时配比。为了合理安排实验课与理论课时的比例，采用同一老师兼任理论课和实验课的方式，改变实验课一直处于一种辅助的地位，此改革在于很好地把理论课和实践课有机地统一起来，灵活调整两者的学时配比。2.打破传统实验课堂灌输方式，变传统验证型实验为设计型实验。经过一个学期的探索，我们改变了传统的实验教学流程，自主编纂实验报告书，把传统型验证型实验与设计型实验有机结合。每次课安排有相应的设计实验环节。例如，在做逻辑门电路实验时，除了按照要求完成芯片的74LS00的功能验证外，设计了用与非门芯片实现与门电路，用与非门芯片实现或门电路，用与非门芯片实现非门电路的实验；设计了用与非门电路实现三人表决电路的设计，让同学在完成验证性实验的前提下，用芯片进行具体功能电路的设计，以此充分调动学生的主观能动性，培养学生良好的学习习惯，让学生拥有更多的实验操作时间和思考空间，成为课堂主角，培养学生独立分析思考能力和解决问题的能力。3.优化课程设计教学体系，加入硬件作品制作环节，提高学生动手创新能力。在课程设计教学过程中，我们结合应用型人才培养需求，将实验设置为2个不同的阶梯式层次。第一，综合性设计实验：综合已学知识和原理，学生自主进行电路设计和测试（如优先排队电路、火灾报警电路、交通灯控制电路、多人表决电路等），要求采用两种或两种以上实验方法在实验箱上完成电路设计实验，并撰写设计报告。第二，硬件作品制作：为了培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，在综合设计实验完成后，教师提出一些具有很强现实意义的选题，例如数字密码锁、电子闹钟、交通灯控制系统电路、八路抢答器等，要求学生在课余时间，利用开放实验室，完成数字电路的设计、仿真、制作、功能测试以及改进等一系列工作，最后提交规范性的课程设计报告和电子实物产品，真正做到理论联系实际。4.与大学生电子设计大赛有机结合，培养科研能力和创新实践能力。以课程设计实验教学环节中的硬件作品设计为契机，调动学生参加竞赛的积极性和主动性。鼓励学生自发组成兴趣小组或团队，积极申报大学生创新性实验项目或者参加电子竞赛活动，充分地激发学生内在潜能和创造力。通过课程设计实验教学体系的构建，学生激发创造性，培养创新能力、动手能力和团体协作能力，提高学科技意识，培养项目管理能力。去年我院推荐3组同学参加了广西TI电子设计大赛，并获得三等奖的优异成绩，这在我们计算机类专业的大一新生中实属不易。5.改善考核制度。成绩的评定是教学过程中的重要环节，是判断学生能力和发展的重要依据。良好的考核方式能对学生的实验情况给予准确客观的评价，有利于提高学生的实验热情，充分调动学生的学习积极性。经过探讨，我们把考核分为两个部分，第一部分为一般实验与理论课相结合，各占50%的比重得到总评成绩；第二部分为课程设计，综合性设计实验与硬件作品制作相结合，各占50%的比重得到课程设计的总评成绩。教学改革项目小组根据目前“数字电路”实验课程所存在的问题，通过实验课时重新配比、实验项目多元化分配、提高动手创新能力、以赛促学，以及丰富考核方式等手段开展实验教学，充分调动了学生的积极性和主动性。实践表明，教学改革激发了学生的主动性和创新性，学生的知识结构、实验能力均显著提高。通过以上举措，我们构建了以教师指导为辅、学生自主探究为主的实验教学模式，形成课堂教学、实验教学和实践教学交叉融合的教学结构，各教学环节相辅相成，互相交融，实现了“加强基础，注重实践，因材施教，促进创新”的目标。

参考文献：

[1]鲍宁宁.关于优化数字电路实验教学体系对培养学生创新能力的探讨[J].实验室科学，2011

[2]胡伟.《数字电路》实验教学模式改革与实践[J].湖南第一师范学院学报，2013

[3]于建，刘博.《数字逻辑电路》实验课程教学改革研究[J].河北民族师范学院学报，2015

[4]莫琳.数字电路课程设计实验教学改革的探索与实践[J].中国电力教育，2013

作者:钟明辉 谢聪 何国钧 单位:广西外国语学院信息工程学院