數(shù)字邏輯電路立體化實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)

1、數(shù)字邏輯電路立體化實(shí)驗(yàn)教材建設(shè) 0 引言 教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見 的第八條 明確提出強(qiáng)化實(shí)踐育人環(huán)節(jié)。制訂加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的辦 法，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)合專業(yè)的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)要求，分類 制訂實(shí)踐教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)， 增加實(shí)踐教學(xué)比重， 確保各類專業(yè)實(shí)踐教學(xué) 必要的學(xué)分（學(xué)時(shí)），配齊配強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室人員，組織編寫一批優(yōu)秀 實(shí)驗(yàn)教材，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。“十二五”以來，這些有關(guān)加強(qiáng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革文件的出臺(tái)， 表明深化實(shí)踐教學(xué)方法改革， 加強(qiáng)學(xué) 生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)， 已經(jīng)到了刻不容緩的地步。 教育 部指出，要把加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)方法和人才培養(yǎng)模式改革作為專業(yè)建 設(shè)的重要內(nèi)容。 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，

2、實(shí)驗(yàn)教材改革是改革教學(xué)內(nèi)容和 教學(xué)方法的關(guān)鍵一環(huán)， 實(shí)驗(yàn)教材質(zhì)量的好壞、 水平的高低直接影 響到學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。 1 目前實(shí)驗(yàn)教材存在的問題 目前，我國高校實(shí)驗(yàn)教材整體上沒有擺脫依附并服務(wù)于課程 的格局， 而且以單一的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)教材為主， 其他形式的實(shí)驗(yàn)資源 比較匱乏， 傳統(tǒng)教材能滿足系統(tǒng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要， 但在培養(yǎng)學(xué) 生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力方面存在明顯的不足。 近年來， 很多高校 對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容進(jìn)行了一系列改革， 減少了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng) 目，增加了綜合性、研究性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但仍然沒有脫離 課程體系， 只是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的修改與增刪， 還是按照原有的知 識(shí)體系， 配合理論教學(xué)而開展的輔助性實(shí)

3、驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)， 其目的仍 然是為了強(qiáng)化理論教學(xué)， 幫助學(xué)生鞏固和掌握理論知識(shí)， 沒有把 學(xué)習(xí)方法作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)加以重視。 在實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容編排 上還是按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理， 操作步驟與方法這一傳統(tǒng)教材的樣 式，并沒有從引導(dǎo)、啟發(fā)的角度進(jìn)行組織，一些學(xué)校自己印刷的 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書， 離正式出版還有一定的距離， 也沒有其他數(shù)字化的 輔導(dǎo)性材料?？傊?，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教材，按照粗放而統(tǒng)一的要求， 讓學(xué)生“按方抓藥”式地進(jìn)行驗(yàn)證， 學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新 能力得不到鍛煉。 “十二五”以來， 深化實(shí)踐教學(xué)改革， 加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)已引起各高校的重視。同時(shí)， 科技的發(fā)展與知識(shí)的更新

4、也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的改進(jìn)， 也促進(jìn) 實(shí)驗(yàn)教材的改進(jìn)。因此，在實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)上，針對(duì)上述問題， 必須按照學(xué)生的能力體系來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系， 把信息技術(shù)與實(shí) 驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效整合作為一個(gè)重要任務(wù)來抓， 在寫好傳統(tǒng)紙 質(zhì)教材的同時(shí)， 建設(shè)適合開放教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求的多媒體 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。 2 數(shù)字邏輯電路立體化實(shí)驗(yàn)教材建設(shè) 學(xué)習(xí)最終還是要?dú)w本的， 教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參考書和理 論依據(jù)，立體化實(shí)驗(yàn)教材主要包括實(shí)驗(yàn)教程（主教材）、實(shí)驗(yàn)報(bào) 告、多媒體課件以及其他與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源， 立體化教 材提供了一種綜合性的教學(xué)資源， 加快了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、 教學(xué)體 系和教學(xué)方法及手段的改革， 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

5、教學(xué)過程， 推動(dòng)創(chuàng)新教育 模式，教材質(zhì)量的高低會(huì)對(duì)教學(xué)效率以及學(xué)生學(xué)習(xí)水平產(chǎn)生直接 的影響。 數(shù)字邏輯電路的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有一定的獨(dú)立性， 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)軟件的使用、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)開發(fā)語言等在理論課 中很少涉及， 因此， 開發(fā)數(shù)字邏輯電路的立體化實(shí)驗(yàn)教材具有可 行性。筆者將從實(shí)驗(yàn)教材的編寫思路、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編排、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 規(guī)范、數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)資源等 4 個(gè)方面來探討數(shù)字邏輯電路立體化 實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)。 2.1 實(shí)驗(yàn)教材的編寫思路 為了配合開展實(shí)踐教學(xué)及適應(yīng)教學(xué)改革的需要， 提高實(shí)驗(yàn)教 學(xué)質(zhì)量， 要不斷改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法， 高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教 材是關(guān)鍵， 為此我們組織技術(shù)骨干編寫實(shí)驗(yàn)教材。 在數(shù)

6、字邏輯電 路立體化實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)上，除了介紹實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)理論知識(shí)外， 堅(jiān)持“以高水平的實(shí)驗(yàn)吸引人、以數(shù)字化的資源方便人”為宗 旨，以提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力為目的， 尊重學(xué)生 的個(gè)性差異和工程素養(yǎng)差異，精心選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。 2.2 實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容編排 在實(shí)驗(yàn)大綱允許的范圍內(nèi)， 我們采用的方法是“給通才定規(guī) 則，給天才留空間”，在實(shí)驗(yàn)教材的編寫過程中，在大綱規(guī)定的 基本要求的基礎(chǔ)上，精心選擇了新穎、有趣，實(shí)用性、可行性較 強(qiáng)，有助于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的 15個(gè)不同難度的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和 5 個(gè) 典型的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可供不同專業(yè)、不同層次、不同學(xué) 時(shí)數(shù)的學(xué)生使用， 這些實(shí)驗(yàn)基本包含了本專業(yè)課

7、程標(biāo)準(zhǔn)要求的相 關(guān)知識(shí)點(diǎn)， 幫助學(xué)生將教材上的分立知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地、 系統(tǒng)地聯(lián)系 起來，培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試的能力。設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí) 驗(yàn)項(xiàng)目都具有一定的層次性， 即同樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目， 可以設(shè)計(jì)的簡 單些，也可以設(shè)計(jì)的復(fù)雜些，分層次對(duì)學(xué)生提出要求，對(duì)能力差 的學(xué)生，引導(dǎo)其如何將理論與實(shí)際結(jié)合起來， 把設(shè)計(jì)思想弄清楚， 使其有能力完成實(shí)驗(yàn)的基本要求；對(duì)能力強(qiáng)的學(xué)生提出更高要 求，采用啟發(fā)式的方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，鼓勵(lì)他們根 據(jù)自己的能力， 提出多種設(shè)計(jì)方案， 體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的可伸縮性和 開放性。 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是提高實(shí)驗(yàn)效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，只有預(yù)習(xí)充分， 實(shí)驗(yàn)操作時(shí)才會(huì)做到思路清晰。 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)質(zhì)量

8、的高低取決于實(shí)驗(yàn) 教材的質(zhì)量。為此，在編寫實(shí)驗(yàn)教材時(shí)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目除了常 見的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?實(shí)驗(yàn)原理、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、 實(shí)驗(yàn)步驟外， 對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、 實(shí)驗(yàn)思考與提高等也提出明確要求。 在預(yù)習(xí)要求中明確了實(shí)驗(yàn)預(yù) 習(xí)必須完成的任務(wù)， 要求學(xué)生理解每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、 編寫 或完善實(shí)驗(yàn)代碼等強(qiáng)制性的任務(wù)，從而增加了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、 開發(fā)語言、 實(shí)驗(yàn)代碼的理解。 在實(shí)驗(yàn)過程中按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí) 驗(yàn)要求， 在完成實(shí)驗(yàn)的基本要求后， 通過實(shí)驗(yàn)思考與提高來提高 學(xué)生的分析與設(shè)計(jì)能力。 例如，在進(jìn)行 7 人表決器電路的設(shè)計(jì)時(shí)， 設(shè)計(jì)方法很多，可以使用原理圖方法實(shí)現(xiàn)，還可以使用VHDL語 言實(shí)現(xiàn)，而使用VHDL語言

9、可以使用行為描述、結(jié)構(gòu)描述、數(shù)據(jù) 流描述 3 種方法。 在實(shí)驗(yàn)思考與提高中， 要求學(xué)生比較各種實(shí)現(xiàn) 方法的區(qū)別， 可以對(duì)實(shí)驗(yàn)提出更高的要求， 如要求將表決結(jié)果在 數(shù)碼管顯示出來、 7 個(gè)人中有一個(gè)人具有否決權(quán)、限制表決時(shí)間 等提高要求， 要求學(xué)生修改代碼實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能， 從而加深對(duì)組合 邏輯電路設(shè)計(jì)的理解和硬件描述語言描述組合邏輯電路的方法。 2.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式的規(guī)范 “問題式”教學(xué)或“任務(wù)式”教學(xué)是經(jīng)常采用的有效的教 學(xué)方式，有利于學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的， 能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性， 改善以往被迫學(xué)習(xí)的方式，變被動(dòng)為主動(dòng)，增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力。 計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科， 強(qiáng)調(diào)的是“做中學(xué)”，

10、 就 是指在完成實(shí)驗(yàn)的過程去學(xué)習(xí)， 在完成報(bào)告中去加深理解。 實(shí)驗(yàn) 報(bào)告是實(shí)驗(yàn)過程的記錄、 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和實(shí)驗(yàn)的總結(jié)， 書寫實(shí) 驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。 在數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)中，我們規(guī)范了實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容和要求， 并單獨(dú)印刷成冊(cè)， 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的設(shè)計(jì)上， 改變以往使用統(tǒng)一的實(shí) 驗(yàn)報(bào)告紙的形式， 實(shí)驗(yàn)報(bào)告中不需要學(xué)生抄寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?實(shí)驗(yàn)原 理等內(nèi)容， 而是將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求設(shè)計(jì)成各種不同的任務(wù)， 按照 實(shí)驗(yàn)步驟來完成這些任務(wù)時(shí)就完成了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 在報(bào)告中， 只需 寫出實(shí)驗(yàn)代碼的關(guān)鍵部分， 調(diào)試實(shí)驗(yàn)代碼、 畫出實(shí)驗(yàn)的仿真波形、 寫出設(shè)計(jì)中的管腳分配關(guān)系， 使用測試數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、 分析 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、

11、將實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)， 回答實(shí)驗(yàn)思 考題，從而加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高設(shè)計(jì)能力。通過書寫實(shí) 驗(yàn)報(bào)告， 培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)， 仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過程中所發(fā)生 的現(xiàn)象， 有利于加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解和記憶， 促使學(xué)生重視基 本技能的學(xué)習(xí)及應(yīng)用。 一份高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)能反映出學(xué)生的 綜合素質(zhì)，如高度的注意力、敏銳的觀察力、豐富的想象力、準(zhǔn) 確的判斷力、科學(xué)的思維能力和正確的表示能力。 2.4 開發(fā)豐富的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)資源， 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔 助平臺(tái) 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源是立體化實(shí)驗(yàn)教材的重要組成部分， 可 以解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)單一的問題， 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教材建設(shè) 時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)

12、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源， 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn) 教學(xué)平臺(tái)。 在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)時(shí)， 要避免實(shí)驗(yàn)教材的電 子化，開發(fā)能滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)、 適應(yīng)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的多 媒體實(shí)驗(yàn)資源， 使學(xué)生能借助校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境， 利用數(shù)字化資源進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)、討論，甚至自行提出實(shí)驗(yàn)方案，開展實(shí)驗(yàn)后總結(jié) 和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。 網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助平臺(tái)， 主要包含實(shí)驗(yàn)儀 器的使用、開發(fā)軟件的使用，實(shí)驗(yàn)中常見的問題及解決辦法，讓 學(xué)生借助輔助平臺(tái)解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題， 這樣減輕了教師 的指導(dǎo)工作， 同時(shí)也為開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供條件。 學(xué)生通過對(duì)數(shù)字 化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的有效利用， 革新了傳統(tǒng)“按部就班”式的實(shí)驗(yàn) 教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性， 調(diào)動(dòng)師生積極參與實(shí)踐活動(dòng)， 在實(shí)驗(yàn)中提高了學(xué)生分析問題、 解決問題的能力， 培養(yǎng)其創(chuàng)新意 識(shí)和創(chuàng)新能力。 3 結(jié)語 立體化實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化、 網(wǎng)絡(luò)化。 整合 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源， 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)要素的配置， 是一種新型的整體實(shí) 驗(yàn)教學(xué)解決方案， 不僅充分考慮到任課教師的教學(xué)需要和學(xué)生的 學(xué)習(xí)要求， 還能促進(jìn)教學(xué)改革的不斷深入， 促進(jìn)教學(xué)水平的不斷 進(jìn)步和教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。 數(shù)字邏輯電路立體化實(shí)驗(yàn)教材的紙 質(zhì)