談數字邏輯電路課程教學改革

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摘要：該文通過分析數字邏輯電路課程的教學現狀，從理論教學、實驗教學和課程考核等方面對該課程的教學模式與方法進行總結，并提出一些教學改革措施。近年來的教學實踐表明，這些改革措施能有效提高教學質量，促進學生“雙創”實踐能力的培養。

關鍵詞：數字邏輯電路；教學改革；教學模式；實踐能力

數字邏輯電路是計算機科學與技術、物聯網工程等專業的一門重要的專業基礎課程。通過對該課程的學習，學生可以掌握數字電路的分析和設計方法，為后續課程的學習和今后從事與數字電路相關的工作打下良好的專業基礎。為了適應工程認證建設和提高學生“雙創”實踐能力的需要，近年來對計算機專業的課程體系進行了調整，增加了部分工程實踐類的課程。在新的培養方案中，數字邏輯電路課程總學時與之前相比有所壓縮。傳統的教學模式和教學方法已不能適應當今社會對高素質、高技能IT人才培養的要求，因此有必要實施課程教學改革。本文圍繞如何實現具有“雙創”實踐能力的應用型計算機專業人才培養目標，對數字邏輯電路課程的教學改革進行探討。

1教學現狀

數字邏輯電路課程的主要內容包括邏輯代數、門電路、組合邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路等[1]。該課程具有理論與實踐結合緊密、知識點多、邏輯性強的特點[2]。傳統的教學方法以教師講解為主導，主要講授電路結構、工作原理和設計方法等，使學生掌握一些基本的電路工作原理和操作技能。多媒體技術雖然在教學中得到了廣泛的應用，但主要是基于幻燈片的演示，局限于對知識的講解。目前實驗教學主要采用集成實驗箱，與早期使用的面包板相比，具有布線少、成功率高的優點，但不利于學生對實驗原理的深入理解和拓展應用。傳統的教學方法雖然能夠系統地講解課程知識，但不能很好地激發學生的學習興趣，不利于培養學生的創新思維和工程實踐應用能力，不能實現新的培養目標。

2理論教學改革

2.1教學內容的調整

課程的教學內容應根據專業特點來設置。針對計算機類專業學生,課程的側重點在于數字電路的基本原理和數字系統的分析與設計方法，而對于集成電路則不必深究其內部結構。對門電路部分知識，重點講解CMOS門電路和TTL門電路的特點和使用方法，而對其電路結構只做簡單介紹就可以。通過學習該課程，學生初步掌握運算器、存儲器、時序、總線等內容，為后續的計算機組成原理、微機原理與接口技術等課程打好基礎。講授要突出重點和難點，使學生理解關鍵問題，牢固掌握所學知識。教學要與時俱進，可以適當拓展一些電子技術發展前沿的內容。

2.2知識點的銜接

數字邏輯電路課程的知識點較多，學習難度大。在教學過程中要循序漸進，注意知識點之間的銜接。有些知識點在后面的內容中會用到，在講解前面的器件時就可以先把用途介紹一下，比如譯碼器可以用于存儲器，觸發器可以用于計數器，在講解后面的內容時把用到的之前學過的知識點再回顧一下，這樣前后呼應，有利于學生對知識點的融會貫通。有些知識點可以對比學習，比如觸發器的三種觸發方式（電平觸發、邊沿觸發和脈沖觸發）、MOS管的四種類型（N溝道增強型、P溝道增強型、N溝道耗盡型和P溝道耗盡型）等，可以通過對比來介紹。有些芯片的使用方法是相似的，比如計數器74160和74161的引腳功能是相同的，區別只是采用的數制不同。

2.3教學方式的靈活運用

為了增強課堂互動，課程教學可采用講授和討論相結合的方式。運用現代化多媒體手段，通過圖像、視頻、動畫等多種形式生動地演示數字電路的電路圖、工作原理和狀態變化。采用任務驅動的方式[3]，明確每堂課的學習目標，增強學生學習的積極性，引導學生主動思考，培養創新思維。采取案例式教學方式，結合日常生活中的電路來講解[4]，比如時序電路部分以交通燈控制器為例，順序脈沖發生器以流水燈為例，555定時器以簡易電子琴為例。通過向學生展示生動的實例，有利于學生對所學內容的理解，并且可以提高學生的學習興趣，激發學習熱情。充分利用網絡條件，加強課下的輔導和答疑，及時了解學生的學習狀況，解答存在的疑惑，消除學生的畏難情緒，提高學習的自信心。

3實驗教學改革

3.1實驗設置

通過實驗，能夠使學生將理論知識與實際應用相結合，培養學生的電路設計和實踐能力。實驗項目分為驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三類。除了必做實驗之外，為了提高學生的創新創業能力，可以開設一些開放性的實驗，由學生自己查閱資料并設計出實驗方案。指導學生進行各種電子作品設計，如警報器、密碼鎖、搶答器等。鼓勵學生參加電子設計競賽。

3.2傳統實驗和仿真實驗相結合

傳統的數字邏輯電路實驗一般通過在面包板或實驗箱上搭建電路來實現，由于受到實驗儀器的功能和數量的限制，實驗具有一定的局限性，主要體現在開出的實驗項目固定、容納的學生人數少，不利于課下自學，在一定程度上限制了對學生創新能力的培養。如果在實驗過程中遇到接觸不良、芯片損壞等問題，需要花費很多時間用于排錯，將會影響實驗的成功率和學生做實驗的積極性。目前已有一些較為成熟的EDA仿真軟件，如Multisim和Protel等。仿真軟件提供了直觀的圖形界面、豐富的元器件和測試儀器、詳細的電路分析功能，借助于仿真軟件，可以突破場地和器件的限制，有利于學生充分發揮創新思維，使學生能夠快速、靈活地進行電路的設計和驗證，還可對設計的電路進行分析，加深對電路的理解。當然，采用仿真實驗也有不足之處，比如與實際脫節、印象不深刻、對動手能力和排錯能力的鍛煉不足等[5]。因此，將傳統實驗方式和仿真實驗結合，能夠取長補短，取得更好的實驗教學效果。如果條件允許，學生還可以對設計的電路進行制板、焊接、組裝和調試等，實現實際的電路設計。

3.3實驗考核

以前對實驗的考核基本上是以實驗報告作為主要評分依據。為了更好地督促學生完成實驗，現在實驗考核包括了實驗預習、實驗操作、回答問題和實驗報告等幾個環節。要求學生在實驗前進行預習和仿真，并寫好預習報告。在完成實驗內容后，現場演示實驗效果，教師進行驗收并有針對性地提一些問題讓學生來回答，考查學生對實驗內容的理解程度。學生在完成實驗后，在規定的時間內提交實驗報告。教師對各實驗環節做好記錄和打分，最后評定出實驗成績。

4課程考核改革

數字邏輯電路課程的考試重點由以前的知識測驗向能力考查轉變，主要考查學生對知識的理解和靈活運用、分析問題和解決問題的能力，而不是以機械記憶為主。根據畢業要求進行命題組卷，題型以分析和設計題等主觀題為主，并設置部分開放性的試題，允許有不同的答案。課程成績根據平時成績、實驗成績和考試成績進行計算，可以合理調整各項成績的比例。按照專業認證的要求，填寫專業認證“五表”，即命題審批表、課程考核分析與總結報告、落實畢業要求情況自評表、課程達成情況評價表、課程考核與達成度評價合理性確認表。認真做好分析總結，找出存在的問題，持續改進提高。

5結語

本文總結了數字邏輯電路課程的教學經驗，對該課程的教學改革進行了探索。近幾年來教學實踐證明，這些課程教學改革措施取得了良好的教學效果，對調動學生學習的主動性和培養學生的“雙創”實踐能力起到了一定的促進作用。

參考文獻

[1]閻石.數字電子技術基礎(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2016.

[2]朱銘琳.數字電路課程教學改革研究[J].科技風,2019(32):77.

[3]單玉燕.數字邏輯電路教學方法的探討[J].山東工業技術,2018,277(23):233.

[4]任玲,張寧,岑紅蕾.“數字邏輯電路”多元化教學設計與實踐[J].電氣電子教學學報,2019,41(5):101-105.

[5]趙權科,韓延義,秦曉梅,等.“數字電路實驗”課程新型實驗教學模式改革與探索[J].工業和信息化教育,2019(10):54-58.

作者：肖春寶 張明川 吳慶濤 單位：河南科技大學信息工程學院