《数字电子技术》教学改革创新的探讨分析

为了培养学生的综合素质，提出《数字电子技术》教学创新的思路及措施。通过引入项目驱动教学法、翻转课堂模式、多元化考核评价体系等教学模式，并以注重过程、关注差异为原则，加强理论与实践的结合，增加实验课时和项目式学习机会，鼓励学生参与电子设计竞赛或项目，提升综合应用能力。不仅提高了教学质量和学生的综合素质，也为电子、电气专业课程的教学改革提供了参考。

一、教学创新背景

学生对数字电子技术的兴趣通常与其实用性相关。学生在基础知识（如数制转换、逻辑门电路）上掌握较好，但在复杂电路设计（如状态机、时序逻辑）和综合应用（如FPGA 设计）方面存在困难。部分学生对抽象概念（如时钟信号、触发器）理解不够深入，导致后续学习受阻。实验环节是数字电子技术学习的重要组成部分，学生在基础实验（如逻辑门电路搭建）中表现较好，但在综合实验（如复杂系统设计）中常因缺乏系统思维和调试能力而遇到困难。总之，数字电子技术的学习需要学生具备较强的逻辑思维和实践能力，教师应注重引导学生在理论学习的同时加强实践训练，以提高学习效果。

二、教学创新举措

针对传统的数字电子技术课程注重理论知识的传授这一问题，本课程对此问题做出了以下改革：

1. 课程内容的改革

打破传统教材章节限制，以数字电路的分析与设计为主线，将课程内容整合为数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与变换等模块。精简理论知识，突出重点和难点，删除陈旧内容。

2. 教学手段的创新

利用智能化的教学手段帮助教师更好地掌握学生对知识点的掌握情况，并做出相应教学计划和教学内容的调整，才能更好地提高教学质量，培养学生的创新能力和实践能力。

（1）项目教学法

设计一系列具有代表性的项目，如数字时钟设计、简易数字信号处理系统设计等。将项目分解为多个子任务，贯穿于整个教学过程中。学生以小组为单位，在教师的引导下，自主完成项目的需求分析、方案设计、电路搭建、调试与优化等环节。在项目实施过程中，学生不仅掌握了数字电子技术的相关知识和技能，还锻炼了团队协作、沟通交流和问题解决能力。项目驱动教学法通过设计与课程内容相关的实际项目，让学生在完成项目的过程中掌握知识和技能。

具体实施步骤如下：1）项目设计：根据课程大纲，设计多个与数字电子技术相关的项目，如①以组合逻辑电路的设计，表决器电路进行设计，并根据逻辑图进行仿真与实物的焊接。 ② 时序逻辑电路设计与制作，抢答器制作； ③ 555定时器应用与制作等。2）分组实施：将学生分成小组，每组负责一个项目，要求在规定时间内完成。3）教师指导：教师在项目实施过程中提供必要的指导和帮助，确保项目顺利进行。4）成果展示：项目完成后，各小组进行成果展示和答辩，教师和其他学生进行评价。

（2）案例法

融入工程案例与实际应用：在教学过程中引入大量实际工程案例，如计数器的数字逻辑电路、智能家居系统中的控制电路等。通过对这些案例的分析和讲解，帮助学生理解数字电子技术在实际中的应用场景，提高学生运用知识解决实际问题的能力。利用电子类仿真软件对生活中的实际电路进行仿真，再通过实物焊接的设计，调动教与学的积极性，培养理论联系实际高素质的复合型人才。

（3）翻转课堂模式

翻转课堂模式将传统的课堂讲授和课后作业顺序颠倒，课前学生查阅资料或借助教学视频等方式自学理论知识，课堂上则进行讨论、答疑和实践操作。课前教师将资料上传至网络平台供学生自学，课堂上先通过学生小组讨论，再进行问题解答，最后实践操作，深化对知识的理解，课后通过布置相关项目和课后作业巩固知识点。

（4）多元化评价机制

采用过程化考核、终结性考核相结合进行多元化考核，两个部分比例为：40%、 60% ；过程化考核进行 4 次考核，分别为期中测试考核、平时表现（包含课堂讨论、翻转课堂、实践成果展示）、设计题、小作业，各考核成绩占过程化成绩比例分别为 30% 、 50% 、 10% 、 10% ；终结性考核采用闭卷考试方式进行考核，重点考察学生对数电课程知识总体掌握方面的能力。

（5）启发式与探究式教学

在课堂教学中，通过设置问题情境，引导学生主动思考、积极探究。例如，在讲解组合逻辑电路设计时，先提出一个实际问题，如设计红绿灯控制电路，让学生思考如何利用所学知识实现该功能。学生在思考和讨论过程中，逐步理解组合逻辑电路的设计方法和步骤，培养学生的创新思维和探索精神。

3. 加强实践教学平台建设

一方面，加大对实验室硬件设备的投入，更新和完善实验设备，如配备先进的信号发生器、示波器、数字电路实验箱、可编程逻辑器件开发平台等，为学生提供良好的实验条件。另一方面，引入虚拟仿真软件，如 Multisim 等，让学生在虚拟环境中进行电路设计、仿真和分析，降低实验成本，提高实验效率和安全性。同时，利用虚拟仿真软件的交互性和可视化特点，帮助学生更好地理解电路原理和工作过程。

4. 实践教学创新

实验教学以项目形式开展，学生在规定时间内完成一个完整的数字电子系统设计，包括方案论证、电路设计、软件编程、系统调试等环节，全面提升学生的综合应用能力；创新实践鼓励学生自主选题，开展创新性实验研究或参加各类电子设计竞赛，培养学生的创新能力和团队协作能力。

5. 课程思政的融入

门电路分为与或非三种基本类型，通过与或非进行组合形成复合门电路，让学生了解事物的发展规律是从无到有、从小到大进行发展的。在讲解触发器时，触发器需要一定触发形式才能进行工作，如：电平触发、边沿触发等方式，不然即使有输入也不会有输出，就好比我们自己，即使家里给自己提供了良好的条件，自己不努力，最后也不会有成功。

三、教学效果分析

通过实施上述创新教学方法，我们取得了显著的教学效果：

1. 学生学习兴趣提升

利用“教、学、做”的教学理念，让学生利用理论知识进行制作、调试、测试电子电路，在实践中提高学生的学习兴趣。项目驱动教学法和翻转课堂模式极大地提高了学生的学习兴趣和参与度。学生在完成项目和课堂讨论中表现出极大的热情，主动学习和探索的氛围浓厚。

2. 实践能力增强

虚拟仿真实验平台和项目驱动教学法为学生提供了丰富的实践机会，学生的动手能力和解决实际问题的能力显著增强。许多学生在项目完成后表示，通过实际操作，他们对理论知识的理解更加深刻。

3. 创新思维培养

项目教学法和翻转课堂模式鼓励学生自主思考和探索，培养了学生的创新思维和团队合作能力。学生在项目设计和实施过程中，提出了许多创新性的想法和解决方案。

4. 教学效果显著

通过多元化考核评价体系，我们能够全面、客观地评价学生的学习情况和能力。数据显示，实施创新教学方法后，学生的平均成绩和及格率均有显著提升，该课程被评为校级“优质课堂”称号，并构建了知识图谱体系，教学效果得到了广泛认可。教师凭借《数字电子技术》在校级“青年教师大赛”中荣获三等奖，在“电工理论学会”讲课比赛中荣获三等奖，且申报上《数字电子技术》课程为例的课堂教学模式创新研究》校级项目。

5. 实践创新能力增强

学生在实践创新方面取得了丰硕成果。在各类电子设计竞赛中，学生积极参与，屡获佳绩。近年来，学生在“蓝桥杯大赛”中获国家、省级奖项10 余项，在“数学电工建模大赛”中获得国家二等奖 1 项、国家三等奖 1 项。通过参与实践创新活动，学生的创新思维和实践动手能力得到了充分锻炼和提升。

6. 综合素质全面发展

通过教学创新，学生的团队协作能力、沟通表达能力、自主学习能力和问题解决能力等综合素质得到了全面提升。在项目实践和小组讨论中，学生学会了如何与团队成员有效沟通和协作，共同完成任务。在课堂汇报和答辩中，学生的表达能力和自信心得到了锻炼。学生的自主学习意识明显增强，能够主动利用线上线下资源进行学习和探索。

四、结论

《数字电子技术》课程的教学创新取得了显著成果，通过项目驱动教学法、翻转课堂模式、虚拟仿真实验平台和多元化考核评价体系，有效提升了学生的学习兴趣、实践能力和创新思维。未来，我们将继续深化教学改革，探索更多创新的教学方法，进一步提升课程的教学质量和学生的综合能力。

参考文献

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基金项目：2024 年武汉晴川学院教学研究项目：以《数字电子技术》课程为例的课堂教学模式创新研究（编号：JY202432）