数字电路课程教学

数字电路课程教学（通用12篇）

数字电路课程教学 篇1

数字电路是高校电子、通信、自动化、计算机等专业的主干课程之一。一方面课程中应用了前端课程如《电路分析基础》等的相关知识, 是这些课程的拓展;另一方面是后续课程如《EDA技术与VHDL》、《单片机原理》、《课程设计》等的理论基础, 起到了承上启下的重要作用。该课程主要讨论数字电路的基本理论、各种逻辑描述工具、逻辑变换的基本原理和方法以及各种常用逻辑模块与元件的原理和应用。介绍组合电路和同步时序电路的分析与设计方法、数字系统设计的基本方法、可编程逻辑器件及其应用等系列内容, 旨在使学生掌握数字逻辑电路分析和设计的基本原理和基本方法, 分析和设计数字逻辑系统。近年来, 数字技术得到了突飞猛进的发展, 这就要求数字电路课程内容更新要快、实践性要强[1]。但是, 原有的只注重理论知识的灌输, 与实践相脱节等传统课程模式, 已经无法适应社会的需求。本文拟探讨如何在实际的教学过程中寻找适合的方法和途径, 在有限的课时内将基础知识和新技术的发展结合起来, 采用多种教学手段提高学生的积极性和课程的实用性。

1.理论与实践相结合

传统的教学模式忽视了理论联系实际的重要性, 学生往往是“眼高手低”, 虽然学习了很多理论知识, 但遇到实际问题却不知道如何下手。在数字电路课程理论讲解的过程中, 可以穿插讲解一些数字电路设计实例或提出要求让学生自己设计的方式引导学生自主地思考问题、发现问题, 学会如何应用书本相关理论知识解决实际问题。例如, 在第一节课时, 首先介绍课程的主要内容、章节安排、与其他课程的关系等, 然后引入交通管理器的设计实例。图1给出了交通管理器系统的框架结构图。

图1交通管理器系统框架结构

在讲解思路的同时指出对应书本的知识点, 如系统中用到了组合逻辑电路中的显示器译码器, 时序逻辑电路中的分频器、减法计数器等。最后给出了用软件设计的系统模块图, 如图2所示。学生一开始不一定能完全听懂, 但是通过实例对课程有了一个感性认识, 了解到本课程和后续课程的关系, 从一定程度上提高了学习的兴趣和积极性。

2.现代化教学手段的使用

随着电子技术的飞速发展, 教学内容需要不断更新、丰富, 在原有的教学课时内达到更高层次的要求受到传统课堂教学方法的限制。而且数字电路课程本身图表较多, 传统的课堂教学有一定的困难。在课程教学中可以利用各种仿真软件 (如VHDL、Matlab软件) 、多媒体教学等现代化教学手段, 将复杂的图表直观、形象地展示出来, 不仅便于教师的讲解和学生的学习, 而且还将大大增加课堂的信息量。例如, 在讲解组合逻辑电路中的显示译码器时, 不是直接讲解书上七段显示译码器的功能表, 而是采用引导的方式, 让学生先讨论如何设计译码器, 然后在讨论的基础上给出正确的设计方案, 最后用V H D L语言实现并在Maxplus II上进行仿真。既扩展了思路, 又加深了理解。图3是用VHDL语言编写译码器后在Maxplus II上的仿真波形图。

Matlab是MATrix LABoratory (“矩阵实验室”) 的缩写, 由美国Math Works公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的, 功能强大、操作简单的语言, 是国际公认的优秀数学应用软件之一。在世界各高校, Matlab已经成为线性代数、数值分析、数理统计、优化方法、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具[2]。在数字电路课程讲解中, 灵活使用Matlab软件, 同样可以达到拓展知识面, 提高学生积极性的作用。例如, 在讲解组合逻辑电路中的全加器时, 首先按照书上的理论知识介绍半加器的基本原理。假设Ai和Bi分别表示两个加数, Si和Ci分别表示本位和以及本位向高位的进位。图4给出了半加器的真值表和对应的电路图。

然后使用Matlab中的Simulink工具建立相应模型。具体步骤如下:

(1) 在Matlab命令窗口中运行Simulink;

(2) 在Math Operations中选择Logic Operator, 拖动到新建的文件中, 双击可以看到里面包括了与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门共6种数字电路常用门电路。根据电路图选择异或门和与门, 分别命名成L1和L2。

(3) 在Sources中选择Constant, 两个常数模块分别对应Ai和Bi。

(4) 在Sinks中选择Display, 两个显示模块分别对应Si和Ci。

(5) 根据图4 (b) 的电路图进行连线。

(6) 验证接线是否正确。例如选择Ai=0, Bi=0, 验证结果如图5 (a) 所示。

(7) 结果验证正确后, 将Constant和Display分别替换成输入和输出模块, 用虚线框将所有模块和连线选择在一起, 点击Crtl+G, 创建子模型, 如图5 (b) 所示。

通过创建自定义模块可以建立自己的模块库, 为以后搭建数字仿真电路提供方便[3]。在数字电路课程教学中利用VHDL和MATLAB进行数字电路的设计、调试、仿真和验证, 既可以丰富课堂信息量, 也可使学生形象直观地看到电路仿真过程和运行结果, 大大提高了学生的积极性和教学质量。

3.建立课程网站

数字电路课程内容多, 但课时相对较少。想向学生传递更多更实用的知识和技术, 光靠课堂有限的时间是远远不够的。可以充分利用Internet技术的优越性, 通过建立课程网站, 在网站上上传课件、习题等资源并根据学生要求实时更新的方式, 打破时间、空间的限制, 从根本上解决课时少、内容多的矛盾。我们课题组在安徽省精品课程“数字电路与逻辑设计”的支持下, 初步建立了课程网站并在逐步完善中。图6给出了网站首页的截图。

我们将主讲教师的教学内容制作成视频资源放在网络平台上, 并链接了课件、试题等资源, 充分发挥网络突破空间、距离限制的优势, 让学生能够最大限度地利用学习资源, 自主地学习和提高, 弥补课堂上未能及时消化吸收的部分内容。网站下一步拟开设新技术板块, 将学生感兴趣的相关技术发展以及实际科研项目实例挂在平台上, 供学有余力的同学自行下载和研究。

4.加强师生交流

从人文的角度上来说, 加强师生交流是教改中不能缺少的一项。高校教学的特殊性决定了师生关系的特殊性。教师开设课程后, 学生通过网上选课的方式自由选择, 造成一个教学班中包括好几个专业的学生, 管理起来比较困难。上完课后, 有的教师可能急着赶班车, 有的学生可能急着去上下一门课, 师生面对面交流的机会很少。这些实际问题造成部分教师没有把加强师生交流做到实处。我们在数字电路课程教学过程中, 经常会利用课下时间对学生摸底, 根据学生的掌握程度适时调整课程安排。另外, 充分利用网络平台, 建议学生用E-mail方式把问题发送给教师, 并及时给予解答;建立课程QQ群, 组织学生网上讨论;鼓励学生发送课程建议给教师, 并采纳好的意见;与已毕业的学生保持联系, 从他们那里了解公司的最新需求并应用到课程教改中。例如, 0 7通信的学生工作后发来邮件, 提到“很多时候面试问题就是很简单的例题, 但是大多数都是无知甚至白搭的给予回答, 就关这点, 就够给自己的求职或者深造留下阴影了…有感于企业对我们大学生的基础学科的考核, 建议老师在教学时对一些常见的比较实用的部分, 例如整流、分压、放大、调制解调、555等重点强调下, 这些东西都是很实用的, 也是不得不考核的问题。”鉴于此, 在随后的数字电路课程教学中增加了对5 5 5定时器应用的讲解。

5.结束语

数字电路课程是高校电子、通信等方向学生的专业核心课程, 在整个培养体系中起到承上启下的重要作用。但是, 课程本身实践性强、更新快的特点与传统的教学模式之间存在矛盾。本文探论了数字电路课程教学改革的一些方法和措施, 并给出了相关实例。旨在提高学生的积极性、创造性, 为复合型专业人才的培养模式和思路起到一定的积累和探索作用。

参考文献

[1]朱幼莲, 翟丽芳, 黄成.数字电路课程的教学改革与实践[J].江苏技术师范学院学报.2005, Vol.11, No.4:67～70

[2]罗军辉, 等.MATLAB7.0在图像处理中的应用[M].北京:机械工业出版社.2005

[3]霍加托, 塔森.基于MATLAB的数字电路建模与仿真[J].伊犁师范学院学报.2010, No.1:49～52.

数字电路课程教学 篇2

先修课程：高等数学、普通物理、电路与电子学

（一）课程地位、性质和任务

《数字电路与逻辑设计》是计算机科学与技术专业的主干课程，是一门专业技术基础课。它不仅为《计算机组成原理与汇编程序设计》、《微机接口技术》、《计算机系统结构》、《数据通信与计算机网络》等后续课程提供必要的基础知识，而且是一门理论与实践结合密切的硬件基础课程。

（二）课程教学基本要求

本课程是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程，通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力，为学习计算机硬件打下扎实的基础。

（三）课程主要内容及学时分配

第一章 逻辑代数基础

逻辑代数是分析和设计数字电路的数学工具，本章主要介绍逻辑代数的公式、定理及逻辑函数的化简方法，要求掌握常用进制及其转换，基本和常用逻辑运算，逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、图形化简化，逻辑函数的五种表示方法及相互之间的转换。教学重点：

逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、图形化简法。教学难点：

公式、定理、规则的正确应用，逻辑函数化简的准确性。方法提示：

通过多举例子，多做练习以提高对公式应用的熟练性。

第二章 逻辑门电路

集成逻辑门是构成数字电路的基本单元，本章主要介绍MOS和TTL集成逻辑门的逻辑功能的电气特性。要求掌握高、低电平与正、负逻辑的概念，二极管、三极管、MOS管的开关特性，熟悉二极管与门和或门，三极管非门的电路结构及工作原理，掌握其电气特性和功能。掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、三态门、OC门、CMOS传输门的逻辑符号、逻辑功能，熟悉各种门电路的特点和使用方法。教学重点：

CMOS和TTL集成门电路重点是外部特性，即逻辑功能和电气特性。教学难点：

CMOS和TTL集成门电路的电气特性

方法提示：

理论与实践相结合，加深对TTL集成门电路的电气特性的理解掌握。

第三章 组合逻辑电路

本章主要介绍组合逻辑电路的分析和设计方法以及常用典型组合电路的功能、应用。要求掌握组合电路的特点、基本分析和设计方法。掌握编码器、译码器、数值比较器、数据分配器、数据选择器、加法器等常用组合电路的功能、应用及实现方法。熟悉典型中规模集成组合逻辑器件的功能及用中规模集成器件实现组合逻辑函数的方法，了解组合电路中的竞争冒险。

教学重点：

组合逻辑电路的分析和设计方法，常用中规模集成器件的功能和应用。教学难点：

组合逻辑电路的设计

方法提示：理论联系实际，加深理解记忆。

第四章 触发器

本章主要介绍各类触发器的逻辑功能及触发公式，它是构成时序电路的基本单元，要求熟悉RS、JK、D、T触发器的电路结构、工作原理，掌握RS、JK、D、T触发器的逻辑符号、逻辑功能表示方法、触发方式及触发器间的相互转换。教学重点：

各类触发器的逻辑功能及触发方式。教学难点：

触发器的触发方式。方法提示：

多举例、多看、多练习，在第五章时序逻辑电路的教学中再强调。

第五章

时序逻辑电路

本章主要介绍时序电路的分析和设计方法，以及计数器等常用典型时序电路的功能及应用。要求：掌握时序电路的特点、分类、功能描述方法，时序电路的基本分析和设计方法。熟悉计算器、寄存器、移位寄存器、顺序脉冲发生器的功能、应用。掌握同步、异步计数器的工作原理，常用中规模集成计数器的功能、应用以及用中规模集成计数器构成N进制计数器的方法。

教学重点：

时序电路的分析和设计方法，计数器、寄存器的功能、分类，常用中规模集成计数器功能、应用。

教学难点：

时序逻辑电路的设计方法。

第六章

半导体存储器

本章介绍只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）以及存储器的扩展。教学重点：

存储器的扩展 教学难点：

存储器内部结构、原理

第七章 数模、模数转换电路

本章主要介绍D/A转换器和A/D转换器的基本原理，几种典型D/A，A/D转换器电路。要求熟悉D/A，A/D转换器的基本原理及倒T型电阻网络D/A转换器，逐次逼近型、双积分型A/D转换器的基本工作原理。教学重点：

典型D/A,，A/D转换器的基本工作原理。教学难点：

典型D/A，A/D转换器的基本工作原理。

第八章 可编辑逻辑器件

本章介绍可编程逻辑器件（PLD）的基本结构及分类，PLA，PAL，GAL的基本原理特点及应用。

教学重点：

PLD的基本结构，PLA的基本原理、特点及应用。教学难点： PLA、GAL的基本原理、特点及应用。

第九章 可编程逻辑器件的开发及应用

自学提高

第十章 数字电路CAD技术

自学提高

（四）使用教材及参考书目：

1、使用教材

《数字电路与逻辑设计》

子节涛等编著

国防科技大学出版社

2、参考书目

《数字电子技术基础》

阎石主编

高等教育出版社 《数字电子技术基本教程》

宋樟林等主编著

《电子技术基础》（数字部分）

康华光主编

高等教育出版社

《操作系统》课程教学大纲

（一）本课程地位、性质和任务

《操作系统》是计算机专业的必修主要课程之一，是研究如何有效地管理、使用计算机的一门学科，为《编译系统》、《计算机网络》、《分布式操作系统》等课程提供必要的基础知识。操作系统是计算机系统必须配置的一种系统软件，几乎所有的计算机系统都离不开操作系统，它在计算机系统中具有举足轻重的地位，它向下隐藏了计算机系统的具体细节，向上为计算机系统中其他软件提供一致的服务和使用界面，为用户提供一个良好的操作环境。通过学习和研究操作系统，可以打破操作系统的神秘性，了解操作系统的内部结构。掌握操作系统的设计方法，熟悉操作系统的操作和使用。为锻炼学生开发系统的综合能力打下扎实的基础。

（二）课程教学的基本要求

该课程采用讲授和上机实验相结合的教学方法，要求学生通过该课程的学习： 正确理解操作系统的概念，分类和形成与发展；特别是操作系统的基本特征和操作系统的功能结构；

正确理解系统的基本工作单位和进程的五大特征，熟悉掌握操作系统中进程管理的功能；

掌握操作系统存储管理有关的基本概念，深入理解几种常用存储管理的基本原理及实现方法；

理解操作系统设备管理的任务，掌握中断技术、通道技术和缓冲技术实现中央处理器与外部设备的并行工作，理解设备的调度和分配；

理解文件系统的功能和文件的安全性，掌握文件系统中文件的组织和存储； 正确理解作业的调度和控制、操作系统的接口；

所学的操作系统原理对现行主流操作系统进行实例分析；

（三）课程主要内容及学时分配

1、操作系统概论

知识点：操作系统的定义、视点及认识；操作系统的基本类型及其特点；操作系统的形成与发展；

重点：掌握操作系统的基本特征和操作系统的地位、作用和效果； 教学难点：虚拟机概念的讲解。

2、处理器管理 知识点：中断、多道程序设计、并发程序设计、进程的概念；进程管理功能；进程的控制及调度；处理器基本工作单位的控制粒度；进程并发的含义；进程的同步机制；进程通信；死锁。

重点难点：处理器管理

3、存储器管理

知识点：存储器管理的基本概念；连续存储空间存储管理的原理实现；非连续存储空间存储管理的原理及实现；虚拟存储空间的概念及实现。重点难点：存储管理

4、文件系统管理

知识点：文件及文件系统的概念；文件目录；文件的共享、保护及保密。重点：文件的组织与存储 难点：文件操作的执行过程。

5、设备管理

知识点：I/O操作与设备和概念；缓冲技术及PnP技术；中断处理及驱动程序。

重点：设备的分配和调度

难点：I/O控制方式及具有通道的I/O系统管理；虚拟设备、设备一致性、设备无关性的概念。

6、作业管理

知识点：操作系统的结构模型；作业管理的概念；作业管理的功能；作业的状态，调度控制等问题；

重点：作业管理的功能；

难点：作业调度与控制。

7、用户接口与操作环境

知识点：操作系统的用户接口的分类；命令接口，程序接口，环境接口的功能与实现； 重点难点：三种接口的功能。

8、操作系统的安全

知识点：操作系统安全性概念；安全机制；安全系统的设计； 重点：系统安全概念与机制； 难点：安全系统的设计。

（四）使用教材与参考书目

1、建议选用教材：刘乃琦，吴跃编著《计算机操作系统》 电子工业出版社。

2、主要参考书：

数字电路课程教学 篇3

关键词：项目驱动;实践教学;研究

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）01-0050-02

随着《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》、《现代职业教育体系建设规划（2014—2020年）》的颁布，对高职院校的教学，尤其是实践教学提出了更高的要求，高职院校教学如何改革，以满足高职人才培养质量的新要求，成为国内各高职院校研讨和探索热点。“项目驱动式”是国外先进教学普遍采用的教学方法，国内高等教育在开展项目驱动教学方面起步较晚，我们与国外大学相比还存在一定差距。近年来，我院在《数字电路》课程的实践教学中开展了基于项目驱动式教学方法的探索。本文对我院基于项目驱动式《数字电路》课程实践教学的项目设计、要求及具体的教学实施进行了详细阐述。

一、项目驱动式教学的目的

基于项目驱动教学模式是一种把知识转化为技能的教学方式，其目的是充分发挥学生在学习中的主体作用，改革现行的教师将理论知识和技能一味灌输给学生的教学模式，引导学生在“学中做、做中学”，在实践中掌握知识和技能，逐步培养学生积极、自主学习，自我学习的习惯;提高学生在岗位任职中的分析和解决实际问题的能力。

二、《数字电路》课程实践教学项目设计与项目要求

根据《数字电路》课程的特点和数字技术发展现状，结合职业院校的特点、培养目标以及学生的实际情况，我院在实践教学过程中对该课程实践教学项目作如下设计及要求。

编

号 实训项目 学

时 类别 实训内容与要求

1 常用集成门电路

逻辑功能测试 4 必做 1.验证集成门电路的逻辑功能

2.了解各种门电路的逻辑符号

3.了解集成电路的引脚排列规律及使用法

2 组合逻辑电路

的设计 4 必做 1.掌握组合逻辑电路的特点

2.进一步熟悉组合逻辑电路的分析与设计法

3.掌握半加器。全加器的逻辑功能。熟悉它们的典型应用

3 译码显示电路 4 必做 1.熟悉译码器的逻辑功能及典型应用

2.了解译码显示电路的构成原理

3.掌握BCD七段译码/驱动器的使用方法

4 编码器和译码器

应用的设计 4 必做 1.熟悉集成编码器和集成译码器的性能和使用方法

2.学会用二进制译码器设计。实现组合逻辑电路方法

5 触发器 4 必做 1.了解边沿触发器的逻辑功能和触发方式

2.了解不同边沿触发器逻辑功能之间的相互转换

6 计数器及其应用 4 必做 1.掌握中规模集成电路74HC192的使用和功能

2.了解用74HC192构成其他进制计数器的方法

7 移位寄存器 4 必做 1.掌握集成单元双向移位寄存器的功能

2.掌握移位寄存器的测试方法

3.加深对移位寄存器构成的环形计数器和扭环计数器的认识

8 555定时器

及其应用 4 必做 1.熟悉555定时器的工作原理

2.熟悉555定时器的典型应用

3.了解定時元件对输出信号周期及脉冲宽度的影响

9 综合实验

（自选3-5个） 16 自选 能够综合运用所学知识完成一些常见的数字电路的设计并能够实现其功能（如：数字电子钟、多功能信号发生器等）

三、课程实践教学的实施

数字电路课程实践，其主要任务是通过实际工程项目，巩固、加深课程中所学的理论知识、提高实际操作能力;掌握常用电子电路的一般分析、设计方法，提高解决实际问题的能力。

该课程实践的主要内容包括理论设计、硬件安装与调试及写出设计总结报告等。其中理论设计又包括选择总体方案、设计单元电路、选择元器件及计算参数等步骤，是课程设计的关键环节。安装与调试是把理论付诸实践的过程，通过安装与调试，进一步完善电路，使之达到课题所要求的性能指标，使理论设计转变为实际产品。课程设计的总结报告，把理论设计的内容、组装调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结，把实践内容上升到理论的高度。

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1.第一阶段实践教学。

《数字电路》课程第一阶段实践教学分成如下三个步骤进行：

①仪器的使用和元器件的特性、参数测试。

熟悉常用电子仪器、设备的使用方法;门电路、组合逻辑电路、常用触发器、时序逻辑电路等数字电路逻辑功能及参数的测试，中规模集成电路组成及使用时注意的问题;了解电子电路产生干扰和噪声的原因及预防措施。

②提高性实践。

教师给定实训电路、实训内容及要求，让学生独立完成实训步骤、测试方法及仪器的选择、使用等。

③设计性实践。

教师精选部分功能较简单的项目，提出项目功能及要求，让学生独立完成电路设计、元器件选择、电路的安装和调试，拟定测试方法、步骤等。

2.第二阶段实践教学。

《数字电路》课程第二阶段实践教学重点对学生进行综合训练，培养其系统性和整体性技能，得到进行独立产品的设计、调试、综合分析和解决问题的能力。以555定时器为例，主要掌握从单元电路到综合电子系统应考虑的几个方面：

①总体实验方案的选择。

熟悉555定时器的工作原理，以确定选择合适的单元电路。

②元器件的选择。

熟悉常用元器件及单元电路的型号、性能和价格，学习数字电路中D触发器、分频电路、多谐振荡器、CP时钟脉冲源等单元电路的综合运用。

③单元电路间的级联设计。

确定各单元电路以后，还要认真仔细考虑它们之间的级联问题，如：电气特性的配合、信号耦合方式、时序配合，以及相互干扰等问题。否则，将会导致单元电路和总体电路的稳定性和可靠性被破坏，不能正常工作。

3.实践总结。

项目实训完成后，学生必须如实、真实、完整地将实训记录和结果在实践总结报告中反映出来。总结报告应包括实训原理、方法、步骤、现象和数据的记载;最后，认真的对结果进行分析、总结。

四、结束语

基于项目驱动式的教学是建立在构件主义理论基础上的教学方法，经实践证明，不仅有利于培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力，同时也使教师自身的教学水平和专业技能有了较大提高。基于项目驱动式的实践教学需要在具体项目的设计时，从本课程实际应用角度出发，选取一个可以贯穿本课程主要内容的项目，使之在实践教学过程中不断完善，这门课程的实践教学才可能获得成功。

参考文献：

[1]张敬伟，赵岭忠，林煜明.计算机科学与技术专业核心课程教学思考与探索[J].中国电力教育，2012，（17）：61-62.

[2]李文敬，刘之家，闭应洲.应用型本科计算机专业实践教学体系的构建与实施[J].计算机教育，2011，（2）：103-107.

[3]方跃峰，王晓勇.以创新创业能力培养为核心的计算机专业实践课程教學改革[J].计算机教育，2011，（9）.

[4]杨慧炯，韩燕丽.应用型工科院校软件工程专业工程化特色人才培养模式研究[J].计算机教育，2012，（6）：19-25.

[5]廖敏.如何提高工业设计专业学生工程设计实践能力[J].科教文汇，2010（12）.

[6]冯林，郑薇薇."任务驱动"与"项目驱动"相结合的创新教育研究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2010（04）.

课题项目：本文系江西省社科规划（2014年）“江西高等职业院校基础课教学研究专项规划课题”阶段性研究成果。

数字逻辑电路课程教学改革初探 篇4

《数字逻辑电路》课程是自动化、通信与电子信息、计算机科学等相关专业本科生必修的一门重要专业基础课程, 是进一步学习《单片机原理及应用》、《微机原理与接口》等课程的基础。本课程主要学习数字逻辑基础、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等主要知识, 通过本课程的学习, 使学生牢固掌握常用数字逻辑电路和数字系统的分析和设计方法。

数字逻辑电路源于数理逻辑, 用于工程实际。因此, 本课程的教学目的应该是提高学生的数学逻辑思维和分析能力, 并具有相应的工程实践能力。这决定了课程的教学内容和教学方法。

二、改进措施

(一) 优化整合教学内容

数字逻辑电路课程包含内容很多, 而学时有限。因此在不影响课程内容的连续性和系统性的前提下, 必须优化设计教学内容。例如:数字逻辑基础部分作为后续章节的基础, 课堂上要作详细的讲解;集成逻辑门的内部电气特性这一章与模拟电子线路课程有重复之处, 因此可以适当加快, 以减少耗时;组合逻辑电路与时序逻辑电路是课程的核心内容, 这些部分都分配了较多的教学学时, 以保证课堂教学内容的完整、全面、细化。我们还在教学中融入一些实际的电路示例, 这样不仅可以提高学生的学习兴趣, 还可以加深学生的理解程度。存储器及可编程器件这一章, 由于有后续课程, 因此安排学时较少, 只是引述, 使学生做定性了解, 为后续课程的学习奠定基础。

通过这样的内容的优化整合, 我们在教学过程中, 既不失课程原有内容的完整、系统性, 又能够使学生找到学习的主攻方向, 从课堂反映情况来看, 收效明显。

(二) 改进教学方法

数字逻辑电路课程主要研究数字逻辑的基本概念与基本理论, 包括数字逻辑电路的基本分析和设计方法以及常用的数字逻辑功能器件。

鉴于以上特点, 我们在讲授数字逻辑电路这门课时不能照本宣科, 常需要用一些实际数字电路示例, 让学生们能够进行简单的设计。

1. 注意激发学生的学习兴趣

在整个教学的各个环节上, 我们要设法激发学生的学习兴趣, 从而调动起同学们对本课程的学习、动手做实验的积极性。

在数字逻辑电路的教学中, 我们力求从实际问题引入新课, 引起学生兴趣, 激发学生思考。例如:在讲组合逻辑设计时, 我们先讲一下实际生活中可能接触到的实际组合逻辑器件, 例如抢答器。这些对学生来说十分熟悉, 经常听到。带着这种好奇心和兴趣, 再讲具体电路的设计, 效果就非常好, 激发了学生的积极思维。

2. 采用多媒体教学手段, 提高课堂效率

现代教学活动中, 通过多媒体手段, 可以把教师从传统的黑板教学模式中解脱出来, 使课堂教学由静态灌输转变为图文并茂的动态传播, 增强感染力, 拓展知识面, 减少课堂板书时的时间浪费, 增加授课内容的连续性, 从而激发学生的学习热情, 提高课堂教学效率。

3. 注重习题课

很多同学在学习过程中, 虽然掌握了基本的知识点, 但是遇到具体问题, 无法应用学过的知识进行分析。针对这种情况, 在教学过程中某一阶段的学习完成后, 我们通常上一到两次习题课。习题课既是对这一阶段学习的小结, 同时通过一些典型题型的练习、讲解, 也能使学生更好地掌握解题的思路和方法, 能够举一反三。

4. 改革考核方式

考核体系的科学性, 对提高学生学习的积极性、养成正确的学习方法与正确的考试观, 都具有重要的意义。考试是评价学生学习效果的基础, 需要全面地进行考察。为了使学生能重视实践, 我们突出平时成绩和实践成绩, 另外还增加课堂小测验, 使成绩的组成多样化, 提高学生平时学习的积极性, 避免考前突击式学习。

(三) 加强实践教学

实验教学是理论教学环节的延伸, 通过实验教学, 可以培养学生的实践技能、动手能力和创新能力, 并且使学生在掌握基本理论、基本知识和基本方法以外, 培养起实验研究和工程设计能力。

在实验教学环节中, 我们除配备了专职的实验教师外, 由任课老师亲自指导学生做实验, 从而及时发现和弥补理论上未顾及到的内容, 克服了以往教学中理论与实验脱节的现象。

在实验内容的实施上, 为了加深学生理解, 我们把很多验证性的实验内容转化为设计性实验, 要求学生在课前根据实验要求做好预习, 写出预习报告, 利用所学的理论知识自行做实验, 老师在实验课开始时对重点需要强调的部分作适当的讲解, 并随机通过提问、检查等方式抽查学生的预习情况。在实验过程中, 老师在教室里巡回进行指导, 及时帮助学生解决连线故障及设备使用故障。为了杜绝学生抄袭实验数据的现象, 老师在检查学生的实验结果时, 会提出一些相关问题来核实其结果。

通过这些途径, 学生对待实验的态度发生了根本性改变, 从被动走入实验室转向了主动实验室, 积极求问, 将理论应用于实践, 起到了明显效果。

三、结语

通过教学实践, 我们对数字逻辑电路课程的结构体系及教学内容有了进一步的理解。教学内容的整合, 将会大大扩展课程内容;实践教学方面的加强, 将进一步锻炼学生的动手能力以及加深其对课程内容的掌握;教学方法的改进, 降低了学生的学习难度, 缓解了教学内容的膨胀与教学课时压缩之间的矛盾, 提高了教学效率和效果, 受到学生的普遍欢迎。

摘要：数字逻辑电路课程是信息类、电类等专业的一门专业基础课。本文结合教学实践与体会, 从教学内容、实践教学、教学方法等几个环节对数字逻辑电路课程的课堂教学改革提出了一些具体措施和建议。

关键词：数字逻辑电路,教学内容,教学方法,实践教学

参考文献

[1]蒋立平.数字电路[M].北京:兵器工业出版社, 2001.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006.

数字电路课程设计 篇5

UDC

单位代码

10644

密 级 公 开 学 号

课程设计（题目）

课程名称：

数字电子技术基础 作

者：

指导教师：

易

鸿

系

别：

物理与工程技术系 专

业：

电子科学与技术 提交论文日期：

****年**月**日

论文答辩日期：

****年**月**日

中 国  达 州

年

月

报告书写要求：

一、任务书

二、目录

三、内容

1、设计任务及目的（黑体，小号）内容为小四，宋体

2、设计方案论证（黑体，三号）（可进行扩展或是创新设计）内容为小四，宋体

3、设计方案选取与实现（黑体，三号）（提出选择所选方案的理由、指出方案的可行性、优缺点，画出部分电路原理图）内容为小四，宋体

4、整机调试与仿真（黑体，三号）

（给出整体电路及调试参数，进行必要的误差分析，给出仿真分析结果）内容为小四，宋体

5、总结（心得体会）（黑体，三号）内容为小四，宋体

四、参考文献

数电课程设计题目选

1、抢答器

2、交通灯

3、彩灯控制

4、数字时钟

5、信号发生器 题目实例：

一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃数据测量间隔时间为5秒

〖提高要求〗1）针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法

2）电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度（电路非线性校正和EPROM查表法非线性校正两种方法）

3）讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4）进行简单的温度开关控制 参考原理图如图

〖主要参考元器件〗MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通精密电位器代替。

二、十二小时电子钟

〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒，并能实现校时的功能。

〖提高要求〗1）针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2）增加日期显示 3）实现倒计时功能 4）整点报时功能 5）定时功能 参考原理图如图

三、电平感觉检测仪

〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号，给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，没试采用头戴式传感器，闭上双目，单脚立地，保持静止，开始测试。定时时间为1分钟。

〖提高要求〗： 参考电路图

〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74

四、便携式快速心律计 〖基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉博跳动速率，并使用LED 〖提高要求〗：1）提高测量精度的方法 2）设计比较准确测量1S同心跳的电路 参考电路图

五、数字式定时开关

〖基本要求〗：设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒通过别一按钮控制并进行倒计时开始，计时间到驱动扬声器报警。〖提高要求〗：1）输出部分加远距离100米继电器进行控制 2）延时定时时间

3）探讨提高定时精度的方法 参考电路图

六、数字式电容测试仪

〖基本要求〗1）设计一个能测量电容容量在100Pf~100UF之间的测试仪 2）用3位数码管显示 3）多测量量程 〖提高要求〗

1）超量程判断及显示 2）击穿电容测试保护 参考电路图

七、多路防盗报警电路的设计

〖基本要求〗设计一多路防盗报警电路

多路报警器采用多路输入、同一报警输出方式实现，输入端带延时触发功能。参考电路图

〖主要参考元器件〗NE555八、八路抢答器

〖基本要求〗利用数字电路设计一八路抢答器，要求

1）允许八路参加，并具有锁定功能，用LED实现最先抢答的队号码，系统设置处部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。

2）数字显示功能：数字抢答器定时为30S，启动开启键以后要求

（1）定时开始（2）扬声器要短暂报警（3）发光二极管灯亮；如果在30S内抢答有效，计时就结束，30S内抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灯灭。

〖提高要求〗1）按钮到控制中心距离为20米 参考电路图

九、篮球30S计时牌的设计 〖基本要求〗：

1）具有显示30S计时功能

2）设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停连续功能 3）在直接清零时，要求数码显示器灭灯 4）计时器为30S递减时，间隔为1S

5）计时器递减讲时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号

〖主要参考元器〗：NE555(1)，74ls161(1)，74LSl92(2)〖提高要求〗

1）计分显示，可以进行加/减分

十、峰值检波系统

〖基本要求〗：设计一峰值检波系统测量某个建筑物的最大受力，设计要求用技术指标如下

1）其输出信号为0~5mV（400Kg/mV）2）测量用数字显示，显示范围为0000~1999 3）峰值电压保持稳定

〖提高要求〗1）传感器的输出信号为4档1~10μ V，1~10μV，10~100μ V，100~1000μ，要求能够自动切换量程。参考电路图

十一、交通红绿灯控制器

十二、可编程函数发生器 〖基本要求〗

1）用开关输入8位二进制数，要求输出50Hz ~1Kz的方波 2）要求使用D/A转换方式

3）要求频率按照由小到大自动变化。参考原理图

十三、红外线互锁开关

〖基本要求〗租用红外线发躲和接收的方式遥控十路开关，发射端有10个按钮，开关1路使用继电器，9路使用LED 〖提高要求〗

参考原理图：采用CD4017进行编码，然后驱动发光二极管发出定按键相对应的脉冲数，在接收端使用光敏三三极管和CX20106接收脉冲，用CD4017解码，控制相应的开关。主要参考元件：CD4017，CX20106，555。

十四、数字血压计

〖基本要求〗采用半导体压阻式传感器测量0~40Kap人体血压，用三位半A/D转换，数码显示

〖提高要求〗 参考电路原理图

主要元件：CD4040、CD4553、CD4511、NE555

十五、简易数字频率计 〖基本要求〗采用基本数字集成电路设计制作一简易数字频率计，要求测量频率范围为0~9999Hz 测量幅值范围为1v~10v，测量分辨为10Hz，并使用LED数码管显示。〖提高要求〗1）讨论测量误差的形成原因并提出改进方案 2）提高测频范围的方案 3）输入保护

4）输入信号为正弦波、三角波、方波的情况 5）与集成信号发生器的合成 参考电路原理图

主要元件：74LS390，74LS247，CD4060，74LS00，74LS74

十七、带报警器的密码电子锁和门铃电路 〖基本要求〗1）按钮分别为1，2….9个 2）用发光二极管作为输出指示灯

3）设计门铃电路，按动门铃按钮，发生500Hz的频率信号，并可使编码电路清零，同时可解除报警。

〖提高要求〗1）将指示灯换成继电器进行控制

2）密码顺序不对或密码有误码时系统主动复位，当开锁时间超过5Minjf ,则蜂鸣器发出1KHz的信号报警。参考电路原理图

十八、多路数据采集系统

〖基本要求〗1）实现4路温度信号的采集 2）温度范围为0~20℃，采用PT-100电阻 3）采用31/2AD转换器，LED数码管理显示 〖提高要求〗1）系统的输入为差动输入 2）讨论非线性校正方法

3）讨论提高测试精度的方法 4）讨论多路开关对测试的影响

参考电路原理图

主要元件：CD4051,LM324,ICL7107

十九、家用电风扇控制逻辑电路设计

〖基本要求〗1）实现风速的强、中、弱控制（一个按钮控制，循环）2）实现睡眠风、自然风。正常风三种风态（一个按钮控制，循环）3）LED显示状态

〖提高要求〗1）按键提示音 2）定时关机功能（以小时为单位）参考电路图

电路分成下面三大部分1）状态锁存器电路 2）、触发脉冲电路 3）、风种控制电路

主要元件：74LS00，74LS175，74LSl51，74LS08 二十、四花样彩灯控制器

〖基本要求〗设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现 1）彩灯一亮一灭从从左向右移动 2）彩灯两两亮两灭，从左向右移动 3）四亮四灭，从左向右移动

4）从1~8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 5）四种花样自动变换 〖提高要求〗

参考电路图

主要参考元件：555，74LS74，74LS93，74LS153，74LS164 二

十一、光电式报警器

〖基本要求〗1）采用双光路结构，当任一被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警 2）采用LED显示被遮挡的路数，无报警显示0，1路显示1，2路显示2，同时遮挡路显示3

3）采用5V供电

主要参考元件：光耦，555，74LS08，74L247 二

十二、电子节拍器

〖基本要求〗要求本节拍器具有声光显示功能，设有2/4,3/4,4/4三档节拍转 换开关，音响有强弱之分。节拍速度连续可调。〖提高要求〗 参考电路图

二十三、定时排气扇

〖基本要求〗实现总定时时间为8小时（可以调节，用发光二极管显示），占空比可调的间歇排气 〖提高要求〗 参才电路图

主要参考元件：555，CD4001，CD4017 二

十四、投弹游戏机

〖基本要求〗10个LED顺序点亮（移动速度可变），如果能够在点亮的同时将小球投中目标，则发出1000Hz庆贺声。〖提高要求〗

参考电路图：系统由多谐振荡器、十进制计数器、RS触发器，喇叭 主要元件：555，CD4017,CD4001 二

十五、数字式电容测试仪

〖基本要求〗同16题，采用A/D转换方式 〖提高要求〗

主要参考元件：7107，555，LM324 二

十六、宽范围可编程定时器

〖基本要求〗定时范围从几分钏到几个小时，由拨码开关预置 〖提高要求〗输出驱动继电器

系统主要电路图：分钟脉冲发生器，可预置计数器，分频器，驱动器以及报警器组成 二

十七、电阻在线测量仪 〖基本要求〗本仪器用于在不从电路板上焊下电阻的情况下检测电阻的阻值，测量的阻值分成4档，X1,X10,X100.X1K ,阻值采用31/2数字显示 〖提高要求〗 参考电路图

电阻测量部分+显示部分

主要元件：UA741,MC1403,MC14433,CC4511,MC1413,LED数码管 二

十八、新型数字温度温度计

〖基本要求〗1）利用555实现温度/脉宽转换 2）测量范围为0~50摄氏度，精度为0.1 3）用AD590温度传感器 4）数字化显示

〖提高要求〗提高测量精度的方法 参考电路图

温度由数字式温度传感器、单稳态定时电路、计数电路、译码驱动电路组成 主要元件：LM741,555,MC14553 二

十九、多功能流水灯

〖基本要求〗设计一个彩灯流水控制电路，其主要部分实现定时功能，即在预定时时间到来时，如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，可通过利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。〖提高要求〗（1）用8个发光二极管作为彩灯显示，设计一个彩灯控制电路，能使彩灯控制电路，能使彩灯的流向可以变化，具有彩灯亮点的右移、左移、全移、全亮及全灭等功能。灯流动的方向可以手控也可自控，自控往返时间为10秒。

（2）彩灯可以间歇流动，10秒间歇1次，间歇时间为1秒。

三

十、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 〖基本要求〗设计一款利用红外线进行布防的防盗报警系统，利用多谐振荡器作为红外线发射器的驱动电路，驱动红外发射管，向布防区内发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的红外线信号进行接收，红放大大电路进行信号放大及整形，以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位，电路中设计报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员离开，报警电路也将一直报警，直到人为解除方可取消报警。〖提高要求〗

三

十、基于555定时器的“叮咚”门铃的设计与实现

数字电路课程教学 篇6

关键词：开放式实践教学 数字电路 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（b）-0106-02

“数字电路”是电气类专业的一门重要专业基础课程，也是电子类专业课程学习的基石。学生对该课程的学习效果，直接影响着他们的专业课程学习，甚至影响到学生在电子电路设计方面的动手操作能力和实践创新能力的培养。“数字电路”是一门实践性很强的课程，学生要想学好这门课程，实践是至关重要的环节[1]。为提高“数字电路”实践教学效果，分析了传统的实践教学存在的问题，并进行了大胆的实践教学改革，取得了很好的成效。

1 传统实践教学存在的主要问题

1.1 传统的实践教学以教师讲授为主

传统的实践教学通常是以教师讲授为主。首先教师认真分析实验原理，然后逐步讲解演示，学生跟着老师的节奏一步一步地完成实验内容。学生做实验前根本不需要课前准备，只要在课堂认真听老师讲解，紧跟老师步伐完成每一步操作，就可以到达预定的实验效果。甚至有些实践教学中，老师从头至尾为学生演示实验，基本没有留给学生独立思考的时间和空间，也没有给学生独自将所学的理论知识应用于实践的机会。这种“教师演示，学生观摩”的实践教学模式导致学生养成一种被动学习的学习态度，他们认为实验课就是验证所学的知识，教师给出实验内容和演示，学生只要照做就可以了，最后还将这种学习方法带入到专业课程的学习阶段。因此，传统的实践教学模式不利于学生发散思维和实践创新能力的培养，完全达不到学生职业化教育的培养目标。

1.2 传统的实验项目缺乏学习趣味性

传统的实验项目一般以普通的门电路设计、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计为主。这些实验项目往往缺乏实际生活应用背景，内容也显得单一，学生在学习过程容易产生疑惑，不知道所学有何用，逐渐失去学习兴趣。因此，教师在实验项目的设置上应该适当地考虑实际应用背景，比如涉及到某一生活需要或工程应用，让学生感受到自己所学知识有所用，从而激发他们的学习情趣和动力。

2 “数字电路”开放式实践教学的意义

2.1 以学生为主体，培养学生实践能力

采用开放式实践教学，以学生为主体，教师为主导，学生在整个实践教学中居主体地位。教师提出设计要求，学生自行分析设计思路，查找资料，制定设计方案，最后根据所学的知识完成实验设计任务。整个过程中，教师必须全程跟踪，当学生遇到疑问或困难时，应给与引导和帮助。学生在老师的引导下还可以发散思维，追求创新，开展一些拓展性的任务设计。这样才能从真正意义达到培养学生独立思考、动手操作和实践创新的能力。

2.2 加强学生间的沟通，创造开放平等的交流平台

浓厚的学术氛围和开放平等的交流平台是激发学习情趣和促进学习进步的重要条件。学生可以在良好的学习环境中相互交流、相互竞争和合作。有利于他们在学习过程中发现问题和解决问题，有利于进一步激发学生的求知欲和创新潜能[2]。因此，创建开放性电子设计实验室，建立高标准实践平台，为学生提供一个良好的实践环境尤为重要。

2.3 营造正能量的学习风气

在开放式实践教学过程中，教师应鼓励学生独立思考问题，积极交流经验，利用所学知识去解决生活中的实际问题[3]。鼓励学生按照自己思维方式去完成电路设计，寻找学习兴趣，将“被动式”学习逐渐转变为“主动式”学习，营造正能量的学习风气。

3 开放式教学在“数字电路”实践教学的实施

3.1 硬件平台

实践课开设前，教师应根据设置的实验项目内容准备好一些必需的实验素材，比如相关的集成芯片、SYB-500面包板、USB信号线、数码管、发光二极管和电缆线等。然后将它们发放给学生，学生可以根据实验项目的任务要求，在不限于实践课的条件下利用课余时间在开放式电子电路设计实验室进行电路设计，做好提前预习和调试，为实践课做准备。课后学生还可以在实验室对自己的实验项目做进一步的完善或拓展设计，加深对所学知识的印象，提高自己的学习水平和专业技能。

3.2 项目设置

为提高学生学习兴趣，项目的设置一定要紧密围绕实际应用和实践创新，能够解决生活中的一些实际问题。项目的来源最好具有较高应用背景的产品制造、工程应用和科研课题，另外增加必要的电路板制作和硬件验证，可以激发学生的学习兴趣，还能真正达到培养学生职业技能的教学效果。通过改革，学校对原来普通的门电路设计、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计等项目进行了调整，调整结果见表1所示。从表1可以看出，7个实验项目在日常生活都具有较高的应用背景和应用价值。

3.3 典型实践案例

利用SSI器件设计一个表决电路。首先阶梯式地安排两个设计任务，第一个任务是完成举重裁判表决电路德尔设计，举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判，当两个裁判（其中有一个为主裁判）或两个以上裁判判举重成功时，才表示举重成功。第二个任务是完成一个4人表决电路的设计，4人当中有1位主裁、3位副裁，主裁认可计两分，副裁认可计1分，只有当分数之和超过2分时才表示通过。学生可根据自身实际情况进行任务选择。

表决电路在实际生活中应用很广泛，比如一些选秀节目经常出现的一些资深导师对选手进行表决投票场景。学生对这一场景很熟悉，投票规则容易理解，这样一来就会带着一种好奇心进行电路设计。学生首先分析举重裁判表决电路的因果关系，确定输入变量和输出变量，并且进行逻辑赋值，然后画出真值表，利用卡诺图化简，写出最简与或逻辑表达式Y=AB+AC。有些学生就利用74LS08与门和74LS32或门实现；有些学生将最简式进行变型Y=（（AB）'（AC）'）'，然后用74LS00与非门实现；甚至有些学生将逻辑表达式简化成或非-或非的形式Y=（A'+（B+C）'）'，用74LS02或非门实现。在举重裁判表决电路设计过程中，老师不需要仔细讲解每一个设计步骤，只需要在学生的身边进行引导和启发。学生根据自己所掌握的理论知识，主动求索，自主完成表决器的设计。在大部分学生完成第一个设计任务后，尝试到了成功的喜悦，便不由自主地进入第二个难度稍大点的4人表决器的设计。通过这两个电路的设计，学生基本可以掌握利用小规模集成芯片完成组合逻辑电路设计的方法。

学生的理论水平参差不齐，对待问题的思考方式也各异千秋。在实践教学过程中，不管学生采用何种逻辑方法，只要能够实现表决器的逻辑功能，都应该给予充分的肯定。只要学生进行了独立思考，尽管电路设计不够完善，也应该得到老师的表扬和鼓励，这样才能提高学生的学习兴趣和积极性，才能有利于培养学生独立思考和实践创新的能力。

4 结语

3年的教学改革过程中，“数字电路”实践课采用了开放式教学方法，不管在实践时间和空间上，还是在实验项目选题和设计思路上，都给足了学生自己选择的权利。让学生在实践过程中充当了主体作用，他们根据自己的需求选择实践器件，独立思考，拟定设计方案，充分发挥了主观能动性。实践结果证明，开放式的实践教学改革提高了学生的发散思维能力和实践创新能力，建立了良好的学习环境，营造了浓厚的学习氛围，为后续的专业课程学习打下了坚实的基础，且效果明显。接下来，我们将继续寻找更好的实践教学方法，让更多的学生受益。

参考文献

[1]王连胜，徐桂荣，王良成，等.《数字电子技术基础实验》教学改革探究[J].实验科学与技术，2014，12（5）：110-112.

[2]郭占苗，田国杰，尹小莉.开放式教学模式在单片机教学中的应用—— 以发光二极管点亮为例[J].价值工程，2010（14）：215-217.

数字电路课程教学 篇7

关键词：《数字电路》课程,教学质量,授课形式,试验教学,改革

随着数字技术的快速发展, 对电子信息类技术人才的需求也不断增大和素质要求也不断提高。《数字电路》课程是高职院校电子信息类专业学生必学的重要一门课程, 也是一门实践性很强的学科。然而长期以来这一门课程的教学情况并不理想, 常听到师生抱怨“教师教得累, 学生学得烦, 练习做了不少, 学生效果不好”。如何提高该课程的教学质量, 取得预期的教学目标, 让学生真正掌握《数字电路》课程的要求, 需要进行一定的教学内容、教学方法和手段的革新。现对此提出一些个人看法。

1 强调学习数字电路的重要性

《数字电路》课程是电类、机电一体化、电力系统自动化、电气自动化等相关专业的主要技术基础课, 是一门理论与实践密切结合的课程。其课程特点是:系统性强, 逻辑思维强, 数学知识多。其课程作用与任务是:通过学习数字系统逻辑分析与设计的基本理论和方法, 使学生学会使用标准的集成电路, 掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法, 使其逐步具备独立分析与设计数字逻辑电路的能力, 随着科学技术的发展, 各学科领域知识的交叉运用增多, 学好本门课程才能为后续课程的学习打下坚实的基础。

2 教学内容改革

2.1 合理取舍、把握教学重点

《数字电路》课程存在教学内容多, 知识更新快, 教学难度大等特点。针对这一特点, 笔者参照教学大纲, 依照多年的教学经验, 合理取舍教学内容, 把握教学重点, 并在教学过程中加强分析与设计数字电路方法的教学, 使学生掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法, 逐步具备独立分析与设计逻辑电路的能力。

例如对逻辑代数中的基本定律、基本规则、常用公式直接给出结果不需证明, 关键是要学生理解数字电路处理的是数字信号, 十进制数必须按"值"转换成二进制数或按“形”转换成用0、1表示的编码才能为数字电路处理。对逻辑门电路部分, 以TTL非门和CMOS非门为例讲解, 了解电路结构, 便于理解逻辑门符号的意义, 重点放在逻辑门电路外部特性和主要参数的讲解上, 旨在使学生通过课程学习了解常用电子器件的基本功能、外部特性和主要参数。对中规模集成器件, 着重讲解其在电路设计中的应用。

2.2 授课内容应丰富、结合实际

数字电路授课过程中应尽量结合实例, 体现出数字电路应用的广泛性, 提高学生的学习兴趣。例如讲解中规模集成电路时, 可将设计实例引入课堂, 设计一个八路抢答器电路会用到译码器、编码器, 可引导学生看懂电路, 让学生更好地掌握所学集成电路。并让学生思考在此基础上如何构成其他多路抢答器。当学习了时序电路内容后, 可让学生思考如何利用计数器在抢答器电路中加入计时电路, 进一步完善此电路, 这样把所学集成电路与实际应用相结合, 可提高学生学习兴趣, 也为后面的实验课做准备。

3 教学方法改革

3.1 授课形式多样化

传统的板书授课模式, 给了学生充分的思考时间, 学生易于接受, 但在有限的课堂教学中讲授的内容往往要压缩, 一些逻辑图既复杂又庞大, 无法板书, 在课堂中也难以讲解清楚, 将计算机辅助教学引入课堂, 是教学手段的创新。它可使教学内容生动形象, 让学生亲眼看到电路的走向以及逻辑功能的变化, 易于学生对问题的理解, 并可极大地提高课堂教学效率, 改善教学效果。第一, 通过包含文本、图形等多媒体信息的课件, 给学生以全新的感受, 丰富学生的想象力, 激发学生的学习兴趣。第二, 增加教学内容的直观性。第三, 可以节约大量的板书、绘图时间, 增加教学信息量。让枯燥的课堂学习变得轻松愉快。授课过程中, 可将板书与多媒体相结合, 灵活运用。

3.2 重视与学生的交流

授课过程中, 教师应时刻注意倾听学生的应答声、观察学生的表情, 根据学生的反应, 随时调整授课进度与方式。例如讲解常用的中规模集成电路时, 看懂逻辑符号很重要, 逻辑符号框外部的符号, 表示外部输入或输出信号名称, 字母上面的“-”号说明该输入或输出是低电平有效。符号框内部的输入、输出变量表示其内部的逻辑关系。在学生看懂逻辑符号的基础上, 推导表达式的过程中, 结合逻辑符号, 注意低有效的输入或输出变量 (如) 上面的“-”号是否参与运算, 若参与运算则在画逻辑图或验证真值表时, 注意将其还原为低有效符号。可举一反三让学生掌握, 对一些较难理解掌握内容, 如分析异步时序电路时列状态转移表, 触发器的动作不同步, 必须在触发沿的作用下状态改变。学生在判断触发器上是否有触发沿作用时往往会出错, 授课老师讲授这部分时就应该多举例, 课下与学生积极交流, 掌握学生的学习情况, 及时调整授课进度与授课方式, 以达到最好的教学效果。

3.3 重视职业任务驱动教学

职业任务驱动教学指的是在教学活动中, 以职业任务为载体, 学生在教师的组织、引导下, 通过自主的任务探究, 达到对所学知识点的掌握和操作技能的培养。传统的《数字电路》教学大都按理论课内容开设, 纵有实验也是验证性实验居多, 学生只会按实验步骤机械的模仿, 对实验设计的思路很少考虑, 动手能力得不到培养, 对实验渐渐失去兴趣。而职业任务驱动教学体现了职业任务为主线、教师为主导、学生为主体的特征。以职业任务为主线, 把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中;以教师为主导, 引导学生学会如何去发现, 如何去思考, 如何去寻找解决问题的方法;以学生为主体, 在教师点拨下, 自己提出问题, 解决问题。学生在完成任务的过程中, 始终处于主动的主体地位, 教师是学习情景的创设者、学习任务的设计者、学习资源的提供者、学习活动的组织者和学习方法的指导者。职业任务的制定可根据学生学习情况确定为三种不同层次, 因材施教:

(1) 基本任务部分:主要是一些原理性验证性实验, 通过实验培养学生科学实验的精神和方法, 训练严格严谨的工作作风;学生动手操作可以深刻理解所学理论及元器件的工作原理, 增强对课堂所学内容的理解, 学会使用常用仪器仪表, 提高动手能力和解决问题的能力。

(2) 综合设计性任务:根据实验任务, 让学生自行设计电路和测试方案, 增强学生自主学习能力及解决实际问题的能力。学生既动脑又动手, 解决问题的欲望和能力大大提高。

(3) 工程训练性任务:将有兴趣的学生组成兴趣小组, 由教师出题或学生自拟实验项目, 在教师的指导下开展设计性和专题研究性实验, 使得学生对于课堂所学基本概念和方法的理解和掌握更加透彻。掌握数字系统的设计理念, 对各种芯片的使用更加得心应手。

4 教学手段改革

数字电路作为电类专业的专业基础课, 是学好后续专业课的基础, 在教学中, 采用多媒体与板书相结合的教学模式, 使得抽象的或难以进行教学操作的内容能形象直观生动地展现, 实现教学由难化易, 由繁化简, 激发学生学习兴趣。考试改革应与教学内容、教学方法改革相适应。考核方式不再是理论为主, 要注重技能的考核, 这样才能使得教师的教学重点放到能力的培养上来。实验课成绩应按课时在总成绩中占有一定比例, 突出实验环节在整个课程考核中的重要地位。而在实验考核中以综合实验的评价结果为主。切实培养学生分析问题、解决问题的能力, 开拓学生的创新精神, 提高学生综合素质, 更快更好地与社会需求接轨。

结语

总而言之, 在《数字电路》课程教学中, 作为授课教师, 应该不断提高自己的学术水平和教学水平, 调整自己教学方法和教学手段, 并不断完善教学内容。还要应该抓住数字电路的教学重点, 突出其应用性, 重视实验和实践教学环节, 充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用, 积极调动学生的学习主动性, 这样才能提高教学质量。

参考文献

数字电路设计课程教学改革研究 篇8

1 教学中存在的问题

笔者结合多年的教学体会, 分析电子类专业数字电路设计课程的教学现状, 认为该课程教学过程中存在的主要问题有以下几个方面。

1.1 教学内容脱离社会需求

数字电路设计课程一般包括数字电路设计、设计及应用三个部分, 原理是基础, 设计和应用是提高, 它们相辅相成、互相促进。但目前一些高等院校教学的基本情况是走向两个极端:一是过分侧重基础原理以及传统的教学方法, 而对数字电路设计的新技术重视程度不够, 缺乏足够的时效性, 使学生不能将所学知识与现代技术相结合, 不能适应企业对电路设计人才的需要;二是急功近利, 过分侧重流行数字电路开发工具的使用, 忽视甚至放弃原理的教学, 造成学生对具体开发工具的操作能力突出, 但缺乏完整的知识结构, 遇到问题不能举一反三。高等院校数字电路设计课程的教育目标是培养社会需求的电路设计应用人才, 这就要求培养的学生既理解原理、具有扎实功底, 又善于灵活运用现代设计开发工具、富于创新, 以上两个极端是不符合这一教育目标的。

1.2 教学实践有悖工程化原则

现代企业的电路设计基本上是工程化的合作开发。其基本特征是按照模块化设计的原则利用电子设计自动化软件进行组织。将电子设计自动化的基本方法融入数字电路设计课程的实践环节, 使学生尽早建立起工程化的概念, 应是顺应市场需求的一条原则, 但考察目前的教学过程可以看到, 除了毕业设计之外, 从课后作业、上机实验到课程设计或综合性实验, 几乎都是学生的个人行为, 大多数学生是抱着应付的心理被动地来完成这些任务的, 而且所有学生所作的工作千篇一律, 没有任何的创新, 更无所谓兴趣。在毕业设计中反映出许多学生不懂得如何合作开发一个实用的电路系统, 严重影响了毕业设计的质量。学生毕业后也不能迅速适应所在单位的工作要求。

1.3 教学手段缺乏多样性

目前, 高等院校电子类专业数字电路设计课程的授课大多采用电子课件。课件的运用一方面减轻了教师板书的负担增加了授课的信息量, 但另一方面, 教师在授课时对课件的过分依赖, 并加快了演示的节奏, 缺乏教与学的友好互动, 学生的思维难以与之同步也给课程的教学质量带来了一些问题。并且课下学生与老师之间缺乏交流, 使得一些课堂上遗留的问题得不到及时解决, 从而使教学质量下降。

1.4 考核制度沿袭传统的应试模式

目前的教学管理体制尤其是考核制度仍沿袭传统的应试教育模式, 在这种体制下, 高等院校以期终理论考试成绩作为对学生最终评分的主要依据, 造成学生为考试过关而学, 并不注重提高自身能力, 教师仅为完成教学任务而教, 并不注重培养学生的能力。这种违反教学规律、背离教学培养目标的现象已严重阻碍了数字电路设计课程的发展。

2 数字电路设计课程的教改思路

针对目前高等院校电子类专业数字电路设计的教学体系在诸多方面存在的不足, 笔者提出:以教学内容的整合为中心, 通过教学环节、教学手段、考核方式的配合, 建立一个较为合理的教学体系, 从而促进教学质量的提高和学生创新能力的培养。

2.1 整合教学内容, 完备知识体系

数字电路设计课程教学目标是, 通过课程的学习, 强化基础训练, 使学生理解数字电路设计的基本原理;理论课与E D A技术相结合, 应用软件工程原则, 掌握E D A设计数字电路的设计方法;培养学生的创新能力, 掌握V H D L语言的应用技术。在实施数字电路设计课程教学时, 应从基本原理、设计方法到应用开发, 涵盖如下教学内容: (1) 基本原理包括逻辑门电路、组合逻辑电路的分析与设计、常用组合逻辑功能器件、触发器、时序逻辑电路的分析和设计等。这些内容是教学的重点, 它们涵盖了数字电路的基本原理。 (2) 设计方法包括电路数字化原则、V H D L语言、E D A软件的应用。 (3) 开发软件包括Quartus II软件系统和proteus软件的应用。

2.2 重视实践环节, 培养创新能力

为了实现预期的教学目标, 必须将理论教学与实践教学紧密融合, 鼓励引导学生将理论知识灵活掌握, 并具体应用到实际生活中。实践教学是数字电路设计课程教学的一个重要环节, 课程中的理论和实际操作实验安排要合理。 (1) 教师在课堂上应给学生指定明确的有利于消化课堂理论知识的实验题目, 让学生实验时做到目的明确、有的放矢。 (2) 实验针对的往往是一定范围的知识点, 各个知识点相互联系不够紧密, 具有一定的局限性, 因此在课程的后期需要安排两周左右的课程设计或综合性实验训练, 所选题目应具有一定的应用背景, 让学生能够自由设计一个与实际生活联系紧密、具有实用价值的应用系统, 使所学知识融会贯通。

2.3 艺术组织教学, 优化教学手段

实际教学中要求教师应艺术地组织教学, 灵活采用多种教学手段, 这样才能吸引学生的注意力, 激发学生的学习潜能。

(1) 努力营造生动活泼的课堂教学气氛

学生对教师的感情直接影响到教学的效果, 教师在课堂上应鼓励学生敢于发表自己的见解, 正确与否教师都应从正面引导, 对学生的观点要给予充分的肯定, 民主、平等、融洽的课堂气氛是优化教学的基础。

(2) 教学资源全部上网, 畅通师生之间的沟通渠道

教学过程是教与学的和谐统一体, 要想达到好的教学效果, 师生之间必须及时地进行沟通。为此, 数字电路设计的主讲教师可根据实际情况, 制作或使用实用的CAI课件, 要求课件能够提供课堂教学、课后练习、重点难点、模拟试卷、疑问解答、作业批改等模块, 并与该课程的教学大纲、授课计划等教学资源全部集成到校园网, 从而建立师生间良好的沟通渠道。

(3) 教学手段应灵活多变

在授课过程中, 教师应针对不同的教学内容, 运用不同的教学手段, 提高教学质量。如对知识性较强的章节尽量采用C A I课件;对内容浅显、易于理解的章节可提出要点、安排学生自学;对需要深入掌握的重点难点, 如异步时序逻辑等, 可用板书的形式进行详细的讲解。

2.4 改革考核方式, 重视能力培养

数字电路设计的考核应分为知识考核与能力考核两部分。知识考核重点考查学生对关键概念和原理的熟悉和理解程度, 考核方式和题目要避免学生死记硬背;能力考核的方式要灵活一些, 比如与E D A相结合, 综合考查学生对数字电路的理解和掌握程度。期末可以安排学生进行综合实训, 自由组队完成, 以求在合作中掌握更多的知识培养更多的兴趣, 教师可根据每组学生的完成情况给出评判。应将考核变为激发学生学习兴趣的机会, 而不要成为教师和学生的一种无奈。

创新是一个民族的灵魂和国家兴旺发达的不竭动力, 教育是保证创新的基石。如何在数字电路设计课程的教学中加强学生的创新能力培养, 关系到未来电子类人才的综合素质。数字电路设计课程的教学改革涉及方方面面, 教师应从教学内容、教学手段、考核方式等方面认真考虑, 锐意改革, 为社会培养出具有创新能力的电路设计人才。

摘要：分析了数字电路设计课程教学的现状。认为在教学过程中存在教学内容脱离社会需求、教学实践有悖工程化原则、教学手段缺乏多样性、考核制度沿袭传统的应试模式等诸多问题。针时这些问题从教学内容、教学手段、考核方式等方面进行了探讨, 提出了数字电路设计课程的教改思路。

数字电路课程教学 篇9

数字电路是一门专业基础课，很多专业都将其列为必修课，例如自动化、通信工程、电气自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业。数字电路实验作为该课程的一部分，起着对理论的补充作用。学生通过实验操作可以更好地掌握常用仪器的使用方法，同时还可以建立常用芯片的直观印象。更重要的是，学生可以通过设计性实验掌握大规模电路的开发思路和设计方法，可以说数字电路实验在整个数字电路课程的学习过程中有着重要的作用。但是，传统的教学理念中总是把这门课程的理论教学摆在高高在上的位置，而往往忽视实验教学。这种理念使许多学生在做完实验后觉得什么也没学到，唯一的印象就是在实验箱上连了许多线。我们结合自身对数字电路实验的教学经验总结传统教学模式的弊端，并提出一些新的教学方法。

2. 数字电路实验传统的教学模式及其弊端

传统的数字电路实验一般是围绕理论课来开设的，即根据各个重要的理论知识点设置实验项目，这些项目一般都是验证性实验，而且大多只用一个芯片，很少出现芯片之间的组合。这样的实验虽然可以使学生比较直观地体会到某个理论，但是由于缺少各个实验之间的相互连接与综合，因此学生很难真正在脑海中建立深刻的印象。学生在做这些实验时，常常反映当时会觉得豁然开朗，好像一下子就掌握了相关知识点，但是走出实验室不久，又会有一种实验毫无作用的感觉。这是因为学生在做这些验证性实验时，知识结论已先入为主地占据了头脑，当实验数据与理论相符合时，学生就会觉得这个是理所当然的，根本不根据实验过程去体会结论。而实验数据与理论不相符时，学生往往不去追求原因，而会简单地认为是实验线路、工具甚至芯片的原因，不会去思考问题到底出在哪，在这种情况下学生往往违背实验结果，仅仅简单地以理论为本，去修正实验数据。

传统的数字电路实验以验证性为主，很少有综合性和设计性实验，这就使得学生没有机会锻炼自己的综合电路设计的能力，而综合电路设计能力是电子、通信类学生最重要的能力，也是他们在工作中最用得上的能力。传统的数字电路实验不但内容老化，手段单一，而且已经违背了开设这个实验的初衷，根本无法使学生通过实验获得直接知识。基于这个观点，我们应该对数字电路实验的传统教学方式进行必要的改革和探讨，让学生能够从实验中发现、认识事物的客观规律，并能用理论知识解释实验不正确的症结所在。

3. 数字电路实验新教学模式的改进

针对传统数字电路实验存在的问题，以及自己在教学中遇见的问题，我们对数字电路实验的教学方法改进提出以下几点观点。

(1)实验教学条件的改进。

现今大多数高校的数字电路实验都是基于数字电路实验箱开设的，这就制约了一些设计性、综合性实验项目的开设。虽然现在的数字电路实验箱子功能比较强大，但是毕竟空间、体积有限，所以芯片插座、输入开关量、结果显示发光二极管等都是屈指可数的，只要实验规模稍大点，实验箱就无法满足。为了给学生提供一个好的实验平台，实验室应该根据实验箱的实际情况对其进行扩展，将一些常用的芯片插座、可调电阻、信号开关等制作在同一面版上，必要的时候配合实验箱使用。

另外，教师还应根据实验室具体情况编制实验教学实验书，因为借用别个学校的实验指导书往往会出现与自己实际情况不适合的情况。

(2)实验项目的改变。

减少验证性实验，增加综合性、设计性实验个数。我校数字电路实验课程必做的项目达9个之多，而且均是验证性实验。学生往往做到后面几个项目就出现抵触情绪，认为这些实验毫无用处，仅仅是插线、拔线，有甚者直接填写答案等待下课。我们结合自身上课过程，认为该实验必作项目不宜过多，取3—4个典型项目，每个项目以2个课时为佳。这样不但可以使学生建立自信，而且可以节约课时留给设计性实验。

(3)实验习惯的改进。

这里的实验习惯包括学生的实验习惯和指导老师的实验习惯。首先，指导老师应该要求学生做好实验预习，最好能在上课前提供预习报告。有些学生在上实验时一头雾水，由于没有课前预习，加上理论不牢，在实验课上手足无措，根本不知道该干什么。所以引导学生养成实验预习的习惯对实验是有很大的帮助的。其次，指导老师的良好实验习惯也是很重要的。如果实验指导老师和理论课老师不是同一人，那么两人之间就应该进行沟通，保证实验迟于理论。另外，实验指导老师应该在上课前将实验内容、难点板书在黑板上或提前做好PPT，绝不能在上课的时候出现临时版书的情况，否则会严重打击学生的积极性，同时指导老师还应亲自反复做开设了的实验项目，总结出所有可能出现的结果和错误，并总结出原因，以应对学生的提问。

(4)增加趣味性的综合性、设计性实验。

在开设综合性、设置性实验时，教师应该结合实际，切不可盲目设置。首先教师要选择学生有兴趣的项目，例如生活中已经开发出的小东西，或者能够实现小功能的项目。这样可以让学生看到题目就有种不做出来不罢休的冲动。其次要注意难度，如果学生有兴趣，弄了半天却找不到突破口，那将会适得其反。项目难度以9—12个课时完成最好。

(5)开放实验室。

由于综合性、设计性实验项目往往需要学生在课外进行构思、设计，这就需要实验室进行开放性管理，让学生在有一定的结果时就能够立即进行连线验证，找出不足，再根据实验结果进行方案修正，如此反复。当然，我们在开放实验室时要做到管理严格，学生使用实验设备必须提前预约，在与实验室其他实验课程不相抵触的情况下才允许使用设备，并要求登记备案。

4. 结语

我们进行数字电路实验教学改革，其目的就是为了培养学生熟练使用各种实验仪器，增强学生的自主综合电路设计能力，这种教学改革的效果，需要经过一段时间，甚至在学生走上工作岗位后才能显示出来。这种教学改革也是一种连续过程，只有在教学实践中不停地探索，不停地改进，才能使实验的效果越来越好。

摘要：数字电路是许多工学专业的必修课程, 其实验作为该课程不可分割的组成部分在培养学生的能力上起着重要的作用。传统实验教学方式存在诸多弊端, 很难真正使学生有所收获。本文对传统教学方式进行了分析, 提出了数字电路实验教学改革的必要性, 探讨了实验教学的新方法, 预测了新方法的教学效果。

关键词：数字电路实验,弊端,教学模式

参考文献

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[4]刘银萍, 陈惠珊.“数字电子技术”实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索, 2006, 25, (8) .

数字电路课程教学 篇10

传统的数字电路课程的教学是按照大纲、章节来组织的, 老师讲授知识, 学生学习知识, 知识的生产、接受与传递只限于师生之间, 无法激发学生的兴趣。随着信息技术和教育大众化的发展, 知识逐渐的表现为全球化、去地方化和去个人化, 在这样的背景下, 数字电路课程的改革刻不容缓。而Multisim仿真软件的出现为该课程的改革提供了基础。

2、Multisim技术

Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试的仿真软件, 能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程, 有较为详细的电路分析功能, 可以完成电路的瞬态分析和稳态分析, 时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析等电路分析方法, 还可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图, 实验中不消耗实际的元器件、实验所需原器件的种类和数量不受限制, 实验成本低, 速度快, 效率高, 设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。本文在Multisim的基础上对数字电路课程的内容进行重构和改革。

3、数字电路课程教学中存在问题

首先是教学内容方面, 步调缓慢, 跟不上时代的发展。目前大多数院校使用的教材内容都是十来年前的, 即便是近几年出版的, 也是在以前内容的基础上, 稍作修改, 体系结构基本相同, 授课内容主要是原理性的和特点, 老师只能在课堂上描述某个芯片的运行结果, 不能跟实际紧密结合, 学生只能被动的接受知识, 不能理解电路的工作过程, 学生的兴趣不能完全被激发出来。而由于教学时间和环境的限制, 老师在理论课上不能花费太多的时间进行电路的搭接, 最终影响学生学习的积极性。

其次是教学方法方面, 目前常用的有讲授法、例题法、问题引导法、阅读指导法。讲授法是一种传统的教学方法, 它主要是由老师口述一些基本的事实、原理、特点和推理过程, 学生只需要认真听讲就可以了。例题法主要是通过一些典型的例题来掌握使用某个元器件的方法或某个定理的应用, 这是数字电路课程中最常用的一种方法, 尤其是组合逻辑电路和时序逻辑电路部分, 有很多芯片的使用, 通过大量的例题使学生理解和掌握此部分内容。问题引导法是一种以学生为主导, 以问题为导向的教学方法, 它引导学生发现问题、研究问题和解决问题, 它可以激发学生的求知欲、好奇心和学习兴趣, 是近几年流行的一种教学方法, 可以提升教学效果。但是这些方法都是静态的, 学生接受知识的层面也是很浅的, 如果课程结束, 就很容易遗忘, 如果能使学生全身心的起来, 自己操作, 自己修改, 自己调试、自己观察运行结果, 这样不但教会了他们使用芯片的能力, 而且使他们心、脑、手并用, 强化了学习数字电路课程的兴趣, 加深了记忆。

还有教学手段方面, 多采用板书, 同时配以多媒体课件, 如果没有相应的软件辅助教学, 这种方法对于数字电路课程来说, 学生表面上掌握了知识, 其实并不理解电路的工作过程。

最后是实践教学环节方面, 实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径。但是目前很多高校, 首先是实验设备陈旧, 很多实验都是由固定芯片搭接完成, 学生只能按照实验教材设计的实验内容按步骤做固定的实验, 实验内容大多以芯片验证为主, 即使是综合性、设计性的, 由于学生根本就不了解电路的工作过程, 盲目的操作出现很多错误, 却不知道原因在哪儿, 不会分析问题, 更不会解决问题, 最终也都是老师设计好图, 学生只进行简单的连接就可以了, 这样学生做实验只是为了完成任务, 根本无法促进教学。而且由于设备问题, 导致接触不良, 学生电路连接完全正确, 但是就是结果出不来, 浪费很多时间去排除故障, 这样不但激发不了他们的学习兴趣, 相反阻碍了学生对知识的渴求。

4、Multisim技术在数字电路课程中的应用

在理论课上通过Multisim技术, 把枯燥的芯片描述变成生动的仿真演示, 可以提高学生的兴趣。例如门电路知识、组合逻辑电路方面、时序逻辑电路方面, 可以给学生现场连线, 现场演示, 改变了以往的叙述过程、原理, 使学生边学边用, 还可以自己提出问题, 自己设计电路, 通过仿真来自己分析结果看结果。下面是利用Multisim技术对时序逻辑电路分析方面的演示例子。

利用74LS160芯片设计一个5进制计数器。课堂上用清零法来讲, 利用Multisim现场设计, 需要76LS160芯片、与非门74LS03, 时钟信号由信号发生器XFG1提供, 并用逻辑分析仪XLA1来进行分析波形。设计电路如图1所示。

利用Multisim中的逻辑分析仪对计数器的时钟波形和输出波形进行观测, 得到图2所示的波形图。分析波形图可见, 每5个时钟周期输出波形就重复一遍, 因此, 这是一个5进制计数器。

从逻辑分析仪给出的QDQCQBQA的波形图, 还可以画出电路的状态转换图, 如图3所示。

由此分析可得, 用Multisim得到的仿真结果与理论设计结果完全吻合。也可以在教学过程中通过选用不同型号的芯片来实现相同的逻辑功能, 以便比较不同设计方案的优劣, 培养学生的工程意识和职业素养。

5、结语

本文提出了目前数字电路课程中存在的许多问题, 并进行了讨论和分析, 详细描述了Multisim软件的各种功能, 并将该软件引入教学中, 进行了实际仿真演示, 结果表明, multisim对数字电路的分析设计修改具有明显的优势, 体现了直观性和真实性, 增强了学生的理解。它不仅能仿真计数器, 还可以仿真译码器、门电路等其它数字电路, 是数电设计、调试的有效工具。

参考文献

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[3]黄培根等著.multisim 10计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[4]张丹, 安向明等.EDA技术在数字电路实验教学中的应用[J].电脑学习, 2009, (6) .

美国数字电路教学方法浅析 篇11

關键词：数字电路；教学方法；考核方式

1. 引言

随着社会经济发展模式的多元化，世界范围内科学技术迅猛发展和新技术革命的兴起，用人单位对高校毕业生实践能力和综合素质的要求越来越高，对掌握专业知识又掌握专业外语的高素质、复合型、拔尖型人才的需求日益增长，尤其是迫切需求具有国际竞争力的工科电子类拔尖人才 [1 ]。高等学校作为培养社会高端人才的主要基地，理应主动适应社会的需求，培养具有创新精神的高素质、复合型人才，培养这种人才是现阶段中国高等教育发展的重要目标之一。我国高等教育在继全方位的体制改革和大范围的的布局结构调整之后，人才培养计划、教学内容和教学方法等教学改革被提上了日程，综合型大学正在向技术密集和知识密集的综合型教学科研基地发展 [2 ]。教学方法处于教学体系改革的中心地位，直接制约着高等教育课堂效果的好坏，是高等学校能否培养创新人才的关键。

由国家留学基金委员会资助，笔者于2006年以《教育部高校基础课教师双语教学出国研修项目》到美国加州大学圣地亚哥分校（University of California， San Diego， UCSD）学习了2学期，近距离考察美国高校的现代化教学方法。本文从课程目标与学制设置、教材选用、教学方法、成绩评定本等方面作一些抛砖引玉的介绍与分析，希望籍此促进园际教育的研究、合作与交流，促进中国高等教育教学改革适合创新人才、拔尖型人才培养的发展目标 [3 ]。

2 .课程目标与学制设置

美国加州大学圣地亚哥分校是一所拥有20名诺贝尔奖获得者的国家公立性质大学，建校于1960年，本科是四年制，其课程设置前两年是基础课程的教育，后两年偏向于专业方面的教育。该校在学期的设定上与国内高校不尽相同，一年分为四个学期，一个学期只有十周。这种学期制安排，使得课程安排更为紧凑，专业性更强，每个学期内学生可以负担的课程数相应减少，大大缩短了学生的学习周期和教师的授课周期，便于学生在一段时间内把精力集中到少数课程上，有利于提高学习质量 [4 ]。

美国加州大学圣地亚哥分校校电子电气、电子通讯工程专业为本科生开设的《数字电路》课程，其课程目标是：学习和发展数字电路的设计技术。主要学习数字电子技术的基础知识，如数制与码制、卡诺图等，门级电路设计方法，时序电路的设计方法，并利用计算机辅助设计。通过课程学习，学生能用逻辑电路实现一个简单的工程实际应用，并能用实验方法实现。从课程目标来看，美国加州大学圣地亚哥分校注重数字电路的设计应用，注重与工程实际联系，较好地起到了技术基础课的平台作用。

3. 教材选用

该校《数字电路》课程的教材主要包括文字教材和网络资料。文字教材由任课教师指定的名校大师编写有权威性的教材，且长期修订，多次再版，以适应新的学科发展变化，保证教材的科学性与系统性。不同层次学校教师可在教学过程中添加新的资料或删减某些内容，以满足不同层次学生的需求。网络资料包括课程安排、参考书目、课程大纲、课程教学计划、讲授要点、实验预习、实验预约、作业和测验等，学生可通过校园网下载。教师在教学过程中如果需要解答问题、提供与课程相关的背景材料、查看选课学生的基本信息、实验预约情况等信息也需要在校园网上进行。校园网已经成为学校师生非常重要的教学信息获取的工具，在课程教学中起着重要的作用。

4. 教学方法与教学手段的运用

美国加州大学圣地亚哥分校《数字电路》课程任课教师采用的互动式教学法。

（1）课前准备

教师每次上课之前为学生们精心设计本次课程的课程目标、给出学生需要查阅的文献、图书、图片、视频等相关资料，并且要求学生要课前自己读书预习，查阅教师列出有关的书名及重要章节，这些资料都可在校园网上下载，有时还要求学生在互联网上查找。另一方面，学生选修了这门课程，就意味着课外要花费大量的时间、精力，通过阅读大量的书籍、资料去准备上课所需的资料，以保证课堂互动效果。我所考察的班级学生一般要花费5～15学时来准备，才能保证自己有足够的知识储备积极地参与到一堂两学时的课堂教学。

（2）多样化教学手段

美国加州大学圣地亚哥分校《数字电路》课程与国内基本相同，大班上课，阶梯教室可容纳200人，教室里无线上网，配有大屏幕的投影仪、实物幻灯机、多个大黑板，教室的布置尽可能地满足不同教学风格的教师使用。学生带上笔记本电脑，记录教师教授的内容，也可随时查阅教师的讲义、大纲和课件。

（3）互动式教学法

美国加州大学圣地亚哥分校《数字电路》课程的整个教学过程中看，讲授法并不教师使用的惟一的教学方法，穿插使用提问-回答、启发、互动、实习、实验等教学方法把各种教学方法综合在一起运用。课堂教学以讲授为主，采用互动式教学法。整门课程分导论和布尔代数、二进制码、最小项与最大项、卡诺图、组合逻辑电路、触发器和时钟、时序逻辑电路设计等教学内容，教师精讲内容，注重学生自学 [5 ]。在一堂典型的课堂教学课上，教师在课堂教学中主要采用讲授法进行教学80%，教师的讲授时间大致在一个小时 [6 ]。在讲授结束后，教师通常都要安排提问，有学生的问题、自己的看法和自己的疑惑，教师回答。该校《数字电路》课程的教学方法更注重培养学生运用知识的实际能力，注重培养学生对知识和权威的置疑与批判精神，注重学生实践能力的培养和创新意识的养成。

5. 学生成绩的评定

美国加州大学圣地亚哥分校《数字电路》课程管理及考核制度与国内高校相比差别很大，比较注重学生的综合学习能力，在评定过程中引入多元化标准，以确保评定的准确性和客观性。学生的成绩评定除了期中、期末考试成绩之外，还包括平时作业成绩、小测验成绩、上课出勤情况、实验情况、上课思维活跃程度等等，更加重视学生学习的过程，重视平时的检查和评价，重视学生的实验。在这种考核体制下，学生必须注重平时成绩的积累，使学生的成绩能够更直接地反映学生本人的水平，而不受考试难易程度等随机因素的影响 [7 ]。

6 .结束语

通过美国加州大学圣地亚哥分校的《数字电路》课程教学实施过程中，课程目标与学制设置、教材选用、教学方法与教学手段的运用、学生成绩的评定等教学环节，可看出美国大学在教学理念和人才培养方面与国内同类课程之间存在差别。无论从学生学习态度重视程度、学生能力培养到对学生知识传授方法上，可以引发我们对高等院校教学改革的整体思考，借鉴和学习以进一提高素质教学的质量。

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[7] 刘显翠.中美两国高等教育的差异比较[J]. 牡丹江教育学院学报，2007，（4）：72-73.

数字电路课程教学 篇12

1 项目情景设计接近生活工作实际

根据课程由传统“知识导向下的学科体系”向“实践导向下的工作体系”转变的需要, 结合学生职业能力培养和课程教学与职校学生认知水平相适应的的需要, 以任务驱动、行为导向、工学结合为出发点, 创新教学模式, 并依据增强动手能力知识够用原则, 让学生先做后懂, 从而激发学生的学习热情。因此, 数字电路制作与调试课程就设计成了由交通信号灯故障报警电路制作与调试、抢答器电路制作与调试、显示器电路制作与调试、数字频率计电路制作与调试、数字钟电路制作与调试等具体项目组成的项目教学课程体系。学生学习过程完全融入到产品的设计与制作过程中, 动手能力得到充分的展现, 学习兴趣也随之不断加深。

2 教学实施过程注重实践能力培养

2.1 认真编制学案

项目课程学案通常由任务目标、课前准备、制作器材、任务实施、结果分析及评价活动等五个部分组成。任务目标确立教学任务达成目标, 是以制作生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的的工作任务, 是一个完整的工作过程;课前准备阶段着重包含知识储备, 资料查阅两项内容。学生被分成学习若干小组, 一方面突出团队协助精神, 互助学习, 另一方面, 通过学生查找工具书籍及网上资料过程, 提升自主学习探究能力;制作器材应根据实训室条件予以配置和准备;任务实施由子任务串接而成, 通过做中学、学中做分步骤实现;结果分析与评价活动充分体现知识的积累和职业素养的培植过程。

2.2 注重两个环节

(1) 电路图、接线图绘制环节

多年来的教学经验发现, 将电路原理图的绘制以及电路接线图的绘制作为学生必须完成的一个动手训练任务, 之后学生在实训阶段的电路接线正确率和速度得到了很大的提高, 使学生自然地增强了学习本门课程的自信心, 学生从中对电路的认识和理解也不断加深, 学生的绘图技巧及经验得到逐步的积累。

(2) 电路的制作与调试环节

本步骤是学生最能体会感性认知的重要阶段。学生在上个环节中已对电路获得了一个初步的印象, 在本环节就是电路产品的实际制作过程, 主要突出技能和实践性要求。根据实训室配置条件以及教学的灵活性因素, 一般使用数字电路实训箱或者是直接制作相关产品来完成相关学习任务。

电路的制作过程应条理清楚。首先最主要的不能疏忽的一步是用万用表对所需的连接线进行测量, 剔除存在问题的连接线;其次按照信号的输入输出方向顺序连接线路, 最后才将电源线和地线连接妥当。如果是采用制作产品方式, 就要注意制作工艺的要求, 如焊接工艺、电路板制作工艺等。

电路的调试过程通过“望、闻、问、切”, 方法实现。首先是“望”, 要观察电路板的焊接或插接如何, 成熟的电子产品一般都是连接处出了问题;第二是“闻”, 就是通电后听电路板是否有异常响动或味道, 比如不该响的响了, 该响的不响, ;第三“问”, 比如结果不正确, 该显示的不显示或者显示不正确, 首先要注意的是电源正确与否?是多少?有什么问题?第四““切”, 检查芯片是否插牢, 有先不易观察的焊点是否焊好, 接通电源后触摸芯片是否发热等。一般调试前做好这几步就可发现不少问题。调试从电源开始入手的, 先局部 (单个芯片或单元电路) 后整体, 先静态后动态, 经过测量——调整—一再测量——再调整的反复过程完成。

2.3 评价分析

首先是认真记录实训结果和数据, 其次是对结果和数据进行分析。在此过程中必然会涉及到一些重要的相关理论知识点。作为知识拓展部分, 请同学分成小组进行讨论、分析、归纳和总结, 消化在实训过程中没能及时理解的原理性知识。

评价体系建立过程性评价和终结性两个方面。过程性评价应包含工作态度的评价、工作过程步骤与方法评价、知识的应用评价等;终结性评价应包含项目所涵盖的应知部分的评价、应会部分的评价以及对产品的评价等。评价应包括学生的自我评价和教师的评价。

3 探索与分析

3.1 小班化的重要性

由于我国大部分职业学校的发展目前仍然存在设备资金投入不够的现象, 加上技能型教师师生比矛盾明显, 所以在采用项目式教学时分组数目少, 多个学生共用一台设备的现象极为普遍。虽然给学生提供了团结互助、讨论分析的平台, 但是设备少造成部分同学存在依赖性, 缺乏独立工作能力。新加坡南洋理工学院模式是在讨论课时即采用小班化形式, 每班不超过24人, 在实训课时做到每人都能安排了一台设备独自完成相关学习任务。这样的结果是一方面锻炼了学生独立思考、独立工作能力, 技能水平提高明显, 另一方面, 教师对学生的过程性评价变得公正、透明、简单可行。学生的学习主动性得到激发, 师生之间的互动显得张弛有度。

3.2 实训设备及原材料的保障

由于小班化的要求, 一方面除了需要足够数量的实训设备外, 另一方面对实训原材料的数量要求也大幅度提高, 使得项目课程各项任务的落实有了充分的保障。学生在课前调研准备阶段就对实训设备和原料做好计划方案, 便于项目课程在教学过程中顺利实施。

3.3 突出过程考核评价

新的评价机制应突出素质为核心, 能力为基础的培养目标, 重点突出过程性评价, 提升学生的素质休养和团队合作能力。在过程性评价中包含工作态度的评价、工作过程步骤与方法评价、知识的应用评价、学生的自我评价和互相评价以及老师的评价等。教师可以在学生完成整个学案的过程中, 如三分钟演讲、电路图绘制、电路制作与调试、知识拓展分组讨论、自评互评与展示等环节进行评价, 另外课前准备报告和实训报告也是重要的评价考核部分。

以上所做探索分析, 本人已逐步应用于教学实践过程之中, 收到了比较好的效果, 学生学习兴趣得到激发, 技能操作水平提高明显, 学生不仅具备了较高的实际应用能力, 同时在素养方面也得了到显著的提升。当然, 探索之路仍然曲折, 需要我们进一步努力, 为我国职业教育的发展作出贡献。

参考文献

[1]《数字电路调试与制作》课程教学改革实践与探索.司淑梅.科技信息2009年21期

[2]高职院校《数字电路》课程教学模式探讨.卢永芳.清远职业技术学院学报2009年6月

[3]项目教学法在数字电路课程中的应用探索孙飞职业时空.第7卷第1期