一 实验教学课程现状分析
数字电路实验课程（以下简称数电实验）主要包括数字电路原理验证、电路分析、电路设计等实验教学内容，这些实验课程是连接数字电路理论知识与工程应用实践的桥梁，然而传统实验教学模式已经无法满足培养学生实践操作能力的要求，存在以下突出的问题。
“灌输式”实验教学，学生被动接受。数电实验目前仍采用“实验原理预习+实验操作+课后撰写实验报告”的模式，在这种长期“灌输式”的实验教学模式下，学生是照着“菜单”进行实验操作，主动学习的积极性被扼杀，学习专注度不够，缺少独立思考的锻炼，对实验操作的电路设计思想和应用领域理解不深刻，出现“机械化实验操作”现象，实验教学质量难以保证。
忽视学生的知识内化，实践能力培养效果差。学生在课堂上忙于进行相关实验操作，无暇思考理论知识的应用问题，无法对数电实验的相关知识进行系统性的深入分析。因此对于实验原理和实验现象只停留在初始探索阶段，没有将知识内化于学生自己的思维体系中，没有真正提高学生利用知识解决实践问题的能力。
考核方式不合理，无法客观反映学生的学习情况。课程注重考察数字电路的运行结果，没有对学生的实验操作过程进行考核，只能根据学生撰写的实验报告质量和实验数据分析给出评分，而且实验报告在批改过程中，出现千篇一律的实验结果，雷同现象严重，因为很多学生根本没有专注实验操作，为获得成绩只能互相抄袭，应付了事，因此数电实验课成绩不能客观反映学习情况。
二 翻转课堂教学法在数电实验教学中的突出优势
数电实验教学是培养学生电路设计能力和工程应用能力的重要教学环节，是相关电路知识内化的重要教学手段，翻转课堂教学法颠覆了传统教学的授课模式，将实验讲授放在课外，将实践操作与问题分析放在课堂上，极大调动了学生的积极性，提高了学生的参与度。因此将翻转课堂教学法应用于实验教学，可以极大提高实验教学的质量，有助于提高教学效果。
结合数字电路与系统实验课的自身特点，翻转课堂教学法的突出优势有如下几个方面。
翻转课堂教学法特别适合数电实验教学。在传统的数电实验课程教学中，教师要讲解很多复杂的实验仪器使用方法，例如万用表的精确调节模式，示波器的操作步骤，频率发生器的多种操作模式等。这些实验仪器的演示与操作比较繁琐，而且不能很快就熟悉，所以学生只能紧随教师的讲解与演示进行机械性的操作，进行下一次实验时，学生已经忘记实验仪器的使用方法，实验操作的讲解也存在这样的突出问题。
翻转课堂教学法将复杂的实验仪器操作步骤和繁琐的实验操作都制作成教学视频，学生可以进行重复观看，反复学习，在进行实验操作时可以随时调出演示视频，这对于数电实验教学效果有很大的提升。
翻转课堂教学法有助于数电实验的知识内化。建构主义指出，学习者应该通过自身的意义建构获得知识，而知识内化是深刻理解知识点呈现的事物本质、运转规律和内在关系的学习过程，学生只有实现数电知识的内化，才能真正掌握新知识，理解新原理，获得数字电路设计的科学思维方法。数电实验操作和数据分析是将数字电路理论知识转化为知识应用的基本过程，这对数电知识的内化有很强的促进作用。翻转课堂教学法把电路的原理知识放在课外进行讲授，把强化认识数字电路知识的内涵和外延放在课内进行实验操作，这种模式符合实验教学的设计初衷，有助于学生的数电知识内化。
翻转课堂教学法重视对数电实验过程的考核，符合实验教学的培养目标。数电实验包括电路原理验证、电路分析、电路设计等实验环节，每个环节都在锻炼学生将理论知识转化为实践应用的能力，传统的实验教学只是以预习报告、实验数据记录和实验报告作为考核环节，这对于培养学生的实践能力有一定的弊端。翻转课堂教学法的考核评价贯穿于整个实验教学过程，对于学生在实验过程中的学习表现、动手能力、操作步骤、设计思想和问题分析等环节均给与一定的成绩权值，这种考核方式牵引学生参与实验教学的每个环节，有助于学生的实践能力培养，符合实验教学的培养目标。
三 基于数电实验的翻转课堂教学法方案
基于数电实验教学内容和翻转课堂教学法的特点，本研究设计了数电实验课的翻转课堂教学方案，分为课前教学阶段，实验操作阶段，交流反思阶段和实验评价四个阶段。
（一）课前教学阶段
基于数电实验的教学内容，归纳整理为五个部分，分别为门电路的验证性实验、触发器的验证性实验、数据选择器的设计性实验、计数器的应用性实验和AD/DA的应用性实验。根据实验原理、实验步骤、实验操作、实验数据记录等教学环节，教师将实验所涉及的知识点进行碎片化，将知识点制作成10分钟以内的微视频，上传至网络平台，并且通过网络平台发布学习任务单，明确课前学习内容。
学生按照学习任务单的详细步骤，自由安排学习时间，自由选择学习地点，自定学习步调，观看视频的教学内容。在充分了解实验目的、掌握实验原理、熟悉实验仪器设备和实验操作的前提下，理解验证性实验的电路搭接步骤，完成设计性实验和应用性的电路仿真。对于课前学习遇到的关键性问题，学生自主查阅资料，提出技术难点，撰写预习报告，为课堂操作和交流反思做好准备。
（二）实验操作阶段
课堂的前15分钟时间教师重点解决学生在课前学习中存在的关键性问题。通过提问环节和学生自评环节，检查学生对知识的掌握程度，查漏补缺，修正学生的错误理解，总结提升关键性问题，引导学生进行深层次的思考，提升课堂的学习气氛。
实验操作阶段的时间为45分钟，学生根据课前的教学视频学习和学习任务单的具体要求，自主设计数字电路实验，自主进行实验操作，要求学生在实验操作中重点分析电路的设计原理与技术难点，对比分析前期仿真结果与真实实验数据的差异，提取数电实验的关键性问题，准备讨论素材。
（三）交流反思阶段
交流反思阶段的时间为30分钟，实验任务完成后，指导教师组织学生展开组间讨论，学生阐述自己在数电实验中遇到的困难和问题，共享解决问题的处理方法，分享设计数字电路的成果，以小组形式进行组间评价，取长补短，发散思维，总结出新的实验设想和研究思路。组间交流评价完毕后，学生对数电实验测量的数据进行分析总结，对比理论计算和实验结果的差别，查找实验中出现问题的原因，竭力完成实验报告，提交实验数据，加深对理论知识的理解。
（四）实验评价
在数电实验评价体系中，预习报告和实验报告等静态指标只是整体评价中的一部分，比例为30%。量化指标还包括实验前学生自主学习过程中观看教学视频的内容量、学习任务单执行情况、自主学习的时间长度、自学任务量、问题记录量、实验设计情况、前期电路仿真结果、实验操作情况、数据分析情况、参与讨论次数，实验后反思总结的内容量，这部分的比例为70%。
四 结束语
通过数字逻辑电路与系统实验的翻转课课堂教学法的实施，教学模式从“以教为主”转变为“以学为主”，助推个性化学习，革新考核方式，培养学生的独立学习能力，提高学习效率，加速知识内化，同时也降低了重复教学工作量，改进了教学方法，学生和教师在学习环节与教学环节中均获得一定的受益。