數字電路與邏輯設計模板(10篇)

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篇1

作者簡介：張麗（1981-），女，江蘇南通人，南通農業職業技術學院機電系，講師。（江蘇 南通 226007）

中圖分類號：642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0051-02

“數字電路與邏輯設計”是機電專業中的一門專業基礎課，它的特點是邏輯性、實踐操作性強。它的先導課程有“電路分析”、“模擬電子技術”和“protel99SE”，后續課程有“單片機技術”、“家電原理”和“電子測量技術”，在整個學科體系中起著承前啟后的重要作用。

一、“數字電路與邏輯設計”課程設計的理念

以職業能力培養為出發點，應遵循“手腦并用”、“做學合一”、“理論與實際并行”、“知識與技能并重”的教學原則，突出以“能力為本位”的課程模式，以應用和就業為導向，以培養職業技能為目的。以學生為主體，教師為主導，才能充分發揮學生的自主學習積極性。把握學生的認知過程和接受能力的規律，注重對學生創新意識和創新能力、綜合意識與綜合能力、實踐意識與實踐能力的培養。以理論聯系實際為指導，重點提升學生運用知識的能力，使之養成良好的學習習慣，把握行為引導法促進學生能力提升的發展性教育理念。

二、高職教育及高職學生的特點

高職學生的特點是基礎知識薄弱、理論學習困難、學習情緒化、對感興趣的事物接受能力強。

高職教育的特點是面向崗位群，機電專業面向的崗位主要有：

生產現場操作及維修崗位：要求具有機電產品生產現場的工藝實施能力；機電工具設備的使用與操作能力；對機電產品進行裝配、檢測與調試的能力；要求儀表的使用、計算機測試、系統分析或產品故障分析的技術能力要強。

機電產品、設備安裝及調試崗位：能夠對機電設備進行安裝、調試、運行管理與設備維護，并能對一般控制系統進行維護與改造。

機電產品、設備技術管理及服務崗位：要求技術管理人員具備看懂機械圖紙和電氣圖紙的能力；具有機電一體化設備的使用、維護、管理能力，具有一定的生產管理、技術管理等知識。機電設備銷售與售后服務技術人員具有機電設備的原理、裝配工藝等知識，具有機電設備的檢測與維修能力。

三、“數字電路與邏輯設計”項目化教學的必要性

傳統的教學法是從知識點的掌握到電路的分析再到電路的設計，由局部到整體，自下而上。它以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心，忽視了學生積極性、主動性的發揮，實踐以模仿為主，突出技能性訓練，缺少設計性、創新性，教學效果不是很理想。

因此，必須根據不同的崗位職業能力要求，確定課程的職業能力目標：會用各種表示方法描述數字電路邏輯功能，會分析常用電路的功能；能完成數字電路的設計，能分析和排除電路中出現的故障；能通過對數字集成電路芯片資料的閱讀，了解數字集成電路的邏輯功能和使用方法；能熟練掌握數字電路中常用儀器儀表的使用；能畫出所設計的數字邏輯集成電路的電原理圖，能列出所設計的電路的元器件清單，會撰寫所設計電路的測試說明。

根據課程的職業能力要求確定課程的知識目標：掌握邏輯代數基礎知識；了解集成邏輯門電路內部構造；掌握組合、時序邏輯電路的分析設計；理解觸發器的工作特性；掌握脈沖波形的產生和整形；A/D及D/A轉換。

在此基礎上采用項目教學法，它是從實際問題出發來講電路的構造、元器件的選擇，再到知識的運用，由整體到局部，自上而下，宏觀把握，以學生為中心，以項目為中心，以實際經驗為中心，緊緊圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容，突出工作任務與知識的聯系，讓學生在職業實踐活動的基礎上掌握知識，增強課程內容與崗位職業能力要求的相關性，大大提高了學生的就業能力。

四、“數字電路與邏輯設計”課程設計思路

為落實以培養學生職業能力為目標的課程實施，給出課程總體設計思路：堅持以高職教育培養目標為依據，遵循“以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，以“掌握概念、強化應用、培養技能”為重點，力圖做到“精選內容、降低理論、加強基礎、突出應用”。

課程設計以電子產品的制作為載體，以便于與企業共同開發該課程：項目一，聲光控制燈電路制作；項目二，競賽搶答器制作；項目三，電子生日蠟燭制作；項目四，流水彩燈制作；項目五，31/2位直流數字電壓表的制作。

項目的選擇以課程標準中的教學內容為依據，既與數字電路知識緊密結合，又能夠充分體現當前的工程實際情況，同時具有一定的創新空間，學生可以運用學過的知識進行創造發揮。

通過任務引領的項目活動將必備的知識、技能、行為、態度內化融合，使學生具備本專業的高素質勞動者和高級技術應用人才所必須的數字集成電路設計、制作與測試的基本知識和基本技能，同時培養學生愛崗敬業、團結協作的職業精神。

五、“數字電路與邏輯設計”教學內容的設計

該課程的總體目標：使學生具備本專業的高素質勞動者和高級技術應用型人才所必需的電子設計基本知識，具備靈活運用常用數字集成電路實現邏輯功能的基本技能；為學生全面掌握電子設計技術和技能，提高綜合素質，增強職業變化的適應能力和繼續學習能力打下一定基礎；通過問題的解決，培養學生團結協作、敬業愛崗、吃苦耐勞的品德和良好的職業道德觀。

1.內容的選取

以項目二競賽搶答器的制作為例來說明：

根據總體目標確定該項目的知識目標、技能目標、素質目標。

知識目標：掌握編譯碼器知識、觸發器知識、計數器知識、脈沖波形的產生和整形知識、單穩態觸發器知識、復習邏輯代數知識。

技能目標：掌握編譯碼器、計數器功能、選擇連接及使用；掌握555定時器的連接及使用；運用仿真軟件畫仿真圖；具備查閱集成芯片產品手冊的能力。

素質目標：培養耐心細致的工作態度，培養嚴謹扎實的工作作風，培養學生競爭與合作意識。

2.教學內容的序化

（1）任務下達。將項目分解為五個子任務：譯碼電路的設計與制作、搶答電路的設計與制作、倒計時電路的設計與制作、聲響電路的設計與制作、控制電路的設計與制作。

以子任務搶答電路設計與制作為例。知識目標：學習掌握二進制編碼器、二進制優先編碼器、BCD編碼器、BCD優先編碼器。能力目標：掌握編碼器功能、選擇連接及使用、運用仿真軟件畫仿真圖、具備查閱集成芯片產品手冊的職業能力。素質目標：培養耐心細致的工作態度、嚴謹扎實的工作作風、競爭與合作的意識。

對該子任務進行分析：選手搶答情形即選手A首先按下按鈕，顯示屏上顯示A搶答成功，其他選手再按按鈕無效，選手A松開按鈕后，顯示屏上A搶答成功的狀態保持不變，直到主持人清零，進行下一輪搶答。搶答電路的重要功能：鎖存功能。既要能“鎖”，也要能“存”。“鎖”——其他選手，“存”——搶答成功的選手信息。通過類比的方式引入編碼的概念，對該任務進行仿真后下達任務卡。

（2）資訊。讓學生回顧以往解決相關問題的方法，給出用門電路實現的方法；讓學生檢索常用編碼器的數據手冊，通過手冊了解芯片的功能和基本使用，掌握編碼器的測試方法，通過測試加深對芯片的功能和使用方法的了解。

教學重點：二進制編碼器與優先編碼器的異同點。教學難點：編碼器的使用。對芯片進行測試后進行芯片用法分析。

（3）計劃決策。通過類似電路分析，啟發學生思路；引導學生討論該任務中編碼器的選型，分析采用二進制編碼器設計的缺陷；重點討論如何解決優先編碼器的硬件電路已經固定好的優先級；深入各小組聽取學生決策意見；根據任務要求，各小組討論出任務實施方案，設計出系統框圖，指導老師確認方案的可行性。

（4）任務實施。任務的實施過程主要以學生為主體，學生三人一組，將學習能力較好、中等、較弱的學生合理分配到各組，教師指導、答疑。

（5）檢查評估。根據各小組的演示給出綜合評價（部分實現、全部實現、有創新功能）；抽取設計較佳和較差電路進行點評；教師給出優化電路，要求學生課后進行分析。

3.教學手段、方法

項目二的教學方法：基于問題教學法 （從實際問題搶答競賽出發）；基于興趣的教學法 （向學生進行任務的虛擬仿真flash演示）；理論實踐二位一體教學法 （編碼器功能知識的掌握與電路搭建）；可視化教學法（芯片功能的測試將傳統測試方法與專用的數字芯片測試儀結合）；小組討論法（3人分組）；啟發式教學法（任務分析部分）；類比教學法（編碼概念引入部分）；探究法（任務實施過程中）。

本門課程教學手段、方法：任務驅動法、行為導向項目教學法；工學結合，現場教學法（項目中每個任務的綜合）；傳統教學手段（講解法、示范法、模仿法、練習法）；多媒體教學手段（PPT課件、flash仿真、網絡教學及互動平臺）。

六、“數字電路與邏輯設計”考核評價方式

建立終結性評價和過程性評價相結合的評價方式。終結性評價中知識考核占30%，綜合考核占70%。過程性評價以項目為單位，其中教師評價占40%，學習檔案占30%，小組評價和自我評價各占15%。

七、總結

以職業崗位活動調研為前提進行職業能力需求分析；以職業能力需求分析為導向確定課程職業能力目標；根據職業能力目標的需求確定知識目標；根據崗位工作過程和認識規律構建教學模塊；以職業能力訓練項目作為課程目標和教學內容的載體；以真實的職業活動實例作為訓練素材；通過項目教學真正實現“教、學、做”三者的融合；建立以形成性考核為主的課程考核體系。

參考文獻：

篇2

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）03-0132-02

“數字電路與邏輯設計”是電子電氣信息類等專業電子技術方面入門性質的專業基礎必修課程，服務于電氣自動化、電子科學與技術、電子信息與智能檢測、通信與信息系統等學科，是一門重要的技術基礎課，對實現應用型人才培養目標具有承上啟下的關鍵作用。然而目前該課程教學模式與信息專業快速發展的要求相脫節；課程教學內容偏重理論分析，教學方式較為單一，以課堂講授為主。部分學生感到本課程學習內容枯燥無味，接受知識被動。很多學生僅僅把應付考試而不是應用知識作為課程學習的目標，結果導致即使考試成績不錯，許多學生對數字系統的構成、設計、生產等流程依然不甚了解，無法做到學以致用，限制了課程對學術專業素質培養的關鍵作用的發揮。

針對這一現狀，本文借鑒國外先進的CDIO工程教育理念，遵循“首要教學原理”，提出“數字電路與邏輯設計”立體化教學改革方案：通過設定工程化培養目標、教學內容的體系層次化建設、改進教學方法和手段、改革考核方式等措施，提高學生自主性和獨立性，培養學生創新思維，探索培養具有現代創新思維卓越工程人才的立體化教學模式。

一、立體化課程教學資源建設

（一）課程教學內容的體系化、層次化建設

“數字電路與邏輯設計”的知識點很多，學生在初學時往往難以抓住課程思路主線，容易失去學習的動力和積極性，因此要特別重視教學內容的體系化。

對于理論教學內容，可以通過設計“脈絡圖”或“層次結構圖”的形式把課程的主要內容及其應用、發展形象的表示出來。在每章節內容學習之前都要強調所學內容在整個課程體系的位置，從而使學生深入理解數字電子技術的發展歷程、知識構成體系和各種有價值的應用，從而調動學生的學習興趣，提高學習的積極性。

其次，根據學科發展，對課程的內容不斷進行更新和優化設計，建立由簡單到復雜、由基礎到綜合的循序漸進的教學內容體系，從而讓學生逐步理解和掌握課程的內容體系。

（二）多維立體化課程教學平臺建設

除了基本的課程教學內容建設外，還應該充分利用各種網絡技術和現代教育技術手段建設多維度立體化的課程教學平臺，依托教學平臺進一步提高課程的教學效果。

課程的立體化教學平臺的建設，應體現以學生為本的指導思想，將教材、教案、多媒體課件、教學錄像、試驗指導、試題和試卷庫等各種形式的教學資源進行優化組合，以提供多維度開放性的教學環境。學生可以通過平臺進行教學內容的預習，并可下載教學內容和相關資料，作業可以通過平臺提交，教師可以進行在線作業批改、成績統計，為學生的課外學習提供了很好的網絡課堂，從而使課堂在時間和空間上得到有效拓展。

二、立體化課程實驗體系建設

（一）構建“基礎實驗”、“大型實驗”和“綜合型實驗”三個層次的實驗教學內容

基礎層次的教學包括電路基礎實驗和模擬電子基礎實驗內容，目的是培養學生的基本實驗技能，及其基本分析和解決問題的能力，采取分組的實驗方法，保證每個學生都有機會實際操作，動手練習；大型實驗層次主要是模電大型實驗，教學目的是培養學生獨立分析、處理問題的能力，鼓勵創新思維，促進知識更新，讓學生在系統分析、設計與應用上有所提高，采取的教學方法是由學生在規定范圍內自主選題，在實驗室自主完成，一人一組；綜合提高型層次開設的是電子系統設計與實踐實驗，教學目的是讓學生綜合運用前面各實驗層次所學到的專業知識和工程技能，面對較大規模的電子系統進行設計分析，培養學生自主學習、創新、系統分析、設計與應用的能力，此層次的實驗教學結合電子設計競賽等課外科技活動進行，采取的教學方法是在指導教師的輔導下，在開放式的實驗環境中，經過需求分析、資料查詢、方案論證、設計調試、測試分析等過程，最后完成課題。

（二）實驗教學內容的動態更新和優化

根據學科發展，對實驗教學內容不斷進行更新和優化設計：設計一些跨課程的實驗項目，建立由簡單到復雜、由基礎到綜合的循序漸進的實驗教學內容體系，從而逐步培養學生動手實踐能力和創新精神。如：在基礎層次的數電實驗環節可以進行計數器、數字鐘等基于MSI的驗證和設計性實驗，在數電大型實驗中可以讓學生進行基于VHDL的QuatusII數字鐘設計，并下載于FPGA芯片，使學生對SOC有最基本的認識，在綜合提高型實驗中又可以讓學生用單片機系統完成同樣的設計。

三、基于CDIO理論的教學方法改革

CDIO工程教育理念是麻省理工學院和瑞典皇家學院等四所大學工程教育改革的成果。CDIO分別代表構思 （Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）。CDIO理念倡導工程教育從科學向工程回歸，以工程和生產設計環節為核心，讓學生主動地、實踐地學習。“首要教學原理”是當代美國著名教授Merrill博士提出的教學理論，認為學習者只有處于五項情境之中，才能促進學習。CDIO理念與“首要教學原理”相輔相成。在教學方法上面，主要從以下幾個方面入手進行改革。

（一）建立新型的多層立體授課體系

根據CDIO能力培養大綱，“數字電路與邏輯設計”課程的教學體系可以設計為課堂教學、試驗教學和創新應用的層次結構，如圖1所示。

按照圖1所示的課程授課體系，通過在課堂教學、試驗教學和創新應用三個不同層次上的教學和實踐，能夠在讓學生充分掌握理解所學知識的基礎上，達到培養學生的創新精神、實踐能力、自學能力、綜合能力、團隊合作精神的課程教學目標。

（二）遵循CDIO理念，增加教學的引導性、開放性和前瞻性

CDIO理念倡導以應用環節為核心，讓學生主動實踐地學習。教學的引導性就是課堂教學以應用中的問題為起點，引導學術思考，組織教學內容。開放性指的是針對問題，采用啟發式教學，讓學生列舉和搜索多元化解決方案，不拘泥于教材示例。前瞻性是指通過教師展示數字技術新的思想、最新的科研成果，讓學生思考技術的發展趨勢和未來的核心技術。

四、課程考核方式改革

CDIO模式是能力本位的培養模式，與知識本位的培養模式是有本質區別的。CDIO標準要求采用有效的方法來衡量學生的基本個人能力和人際合作能力、產品和系統構建能力以及學科專業知識。在對課程內容進行優化整合以后，建立了新的教學評價體系，細化了課程考核方法，加大了平時考核力度，將一次考核變為全程考核，并且在開學之初就向學生公布課程考核辦法，使學生在學習的過程中有明確的努力方向。課程的考核成績包括：課堂回答問題的情況、作業完成的質量、實驗項目完成的質量、期末試卷得分情況，同時對于一些在實驗項目中有突出表現的團隊和個人給予加分。

五、總結

本文針對現有“數字電路與邏輯設計”課程教學過程中存在的種種問題，借鑒CDIO工程教育理念，從課程教學資源建設、教學方法和課程考核方式改革等幾個方面論述了如何對課程進行立體化教學改革的具體措施。筆者所研究立體化教學改革不是某個教學環節的獨立改變，而是教學內容、教學手段、教學方法和考核方式等整個教學過程的立體化變革。以先進的教學理論引導課程教學改革，必將激發學生學習的興趣與熱情，消除學生對學習的乏味感和知難感，使其主動、積極地投入課程的學習和實踐中去，從而提高教學效果，為專業基礎課程的教學探索出一種新模式，實用性強，具有重要推廣價值。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 劉越，李華等.高校計算機基礎課程多維立體化教學研究與實踐[J].電腦與信息技術，2013（12）.

[2] 吳軍，彭芳等.CDIO模式下課程教學改革的探索與實踐[J].中國電力教育，2013（35）.

[3] 符強，任風華.Multisim10在《電路與電子學》理論課程中的應用[J].現代計算機，2011（12）.

篇3

1 課程的現狀

在高速發展的電子產業中數字電路具有較簡單又容易集成的特點，是集成電路設計的基礎。數字電路又是現代電子技術、計算機硬件電路、通信電路、信息與自動化技術的基礎。因此，《數字電路與邏輯設計》是電子、通信、計算機、自動化等專業的重要基礎課程，其理論性和實踐性很強。

在當今信息數字化時代，隨著CMOS工藝的發展，式子電子技術中TTL的主導地位被撼動。在工程實踐中，數字電路的文本描述已逐漸取代圖形描述。FPGA/CPLD器件的大量應用，也改變了數字系統的設計理念、設計方法，使數字電子技術開創了新局面，不僅規模大，而且將硬件與軟件結合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。因而，數字電路的教學內容也需要不斷更新與改進，已適應人才培養的需要。

對以電工基礎及電子電路為基本的理論基礎知識，由于其邏輯性極強、極具抽象性、并枯燥無味，對該門課程有極大興趣的學生不多，大部分學生都感到難學、學不懂、不會學，對各種電子產品的結構特別是在電路結構、電路工作原理分析方面，更是覺得困難重重。由于缺乏學習興趣，學生的學習純粹是―種被動學習，也就是為了應付考試，最終的教學目的很難達到。

目前，大部分年輕老師都是直接從學生轉變為老師的。在講授這門課之前完全沒有任何教學經驗，更談不上實踐經驗了。所以在教學過程中只是在簡單完成教學任務，照搬書上的內容，沒有將這門課程與當今科研技術結合起來，對激發學生的學習興趣也并未起到積極的作用。在學校，數字電路與邏輯設計分為兩部分教學，分別為理論知識與實驗操作。大部分老師只承擔某一部分的教學工作，很少同時從事兩部分的教學工作。這樣的話，會使理論與實踐脫節，老師各講各的，學生的學習效率也會相應降低。因此，教師應該重視這一狀況。教師是否了解當前學科技術的前沿，能否更多地將當前新工藝、新電子元件、新儀器產品的使用等內容融入課堂教學是至關重要的。

考慮到上述現狀，針對學校專業特點和有關課程設置，改革數字電路與邏輯設計課程體系已經成為大家的共識。

2 提高教學質量和效果的策略

2.1 學生學習興趣的培養與提高

課堂教學是學校教育的基本途徑，面對有些學生注意力不夠集中，自律能力較弱的狀況，怎么樣使自己的講課更有吸引力，激發學生的學習興趣，這是很多教師關心的問題。針對以上問題，具體實施方案如下：

調研。采用無記名答卷調查以及課間交談等方式，及時了解學生心理狀態和學習狀態信息，對學生的電路基礎知識、學習興趣、知識獲得取向等進行統計和分析，為制定合適的教學計劃、選取恰當的教學內容和教學方式打下基礎。充分了解學生的心理狀態和學習狀態、現有的教學條件和實驗條件，為課程教學質量的提高提供理論依據。

激發動機，學以致用。具體內容的授課過程中，盡量將理論內容和實際結合，尋找與人們實際生活息息相關的數字電路，讓學生有種數字電路就在身邊的感覺，拉近與數字電路的距離，而不是將數字電路作為一門距離很遠的知識來學。

營造生動活潑的學習氣氛。不論是在課堂教學中還是課后與同學們的交流中，盡量從學生的角度出發，走到學生身邊，拉近與學生的距離，在教學過程中穿插一些幽默的語氣，適當的讓學生放松。

創設問題情境，讓學生廣開思路。在教學過程中，不是老師一味的講，適當的時候可以引導學生，讓學生自己思考。

關注學習過程，讓學生品嘗成功。積極關注學生參與學習的程度是教學成功的重要因素。沒有學生積極參與的教學應該是失敗的。教師在關注學生的同時，要積極創設機會讓學生體驗成功的。

2.2 教學過程中教學相長的互動性教學模式研究

這其實是一個在教學過程中以誰為主的問題，也是很多教師一直在探索的問題，大學專業課程基礎較寬、內容較豐富，要完全實施互動式教學模式會與課堂人數眾多以及課時的限制之間發生矛盾。目前一般數字電路基礎及專業基礎課程的教學，基本仍采用教師詳細講解每個知識點和例題的模式，這是解決上述矛盾的最方便直接但卻不是最好的方法。鑒于課時的限制，挑選合適的內容和時間逐步進行互動式教學還是切實可行的。除此之外，最大限度地將重要知識點、特別是在工程實際和深造過程中應用較多的知識點以應用實例體現出來，解決學生“有沒有用”和“怎樣用”的疑問，也調動起學生的學習積極性；條件允許還可進行實物演示，或提供多媒體材料（如教學錄像、flash等）、書面參考資料及電子資源，引導學生掌握科學的學習方法和嚴謹的科研思維方式，達到互教互學、學有所用、輕松愉快的學習效果。

在“教”環節，充分借鑒現有教改科研成果，形成本課程特色的教學方式，并在內容上恰當加入相關專業領域的科研成果、科研思想來豐富理論內容、拓寬知識面以掌握本專業領域發展現狀與趨勢，力求把枯燥無味的理論公式、物理概念和科研思路通過具體的數字電路實例表現出來；在“學”環節，積極引導學生在掌握好理論知識前提下，發展分析和設計數字電路的能力，形成“學有所用、學以致用”的科研思維方式，選取合適的內容在合適的時機采取學生分組討論并鼓勵他們走上講臺講述各自的理解，教師則加以肯定和補充，從而增強學生的學習積極性，逐步形成互動式教學模式。

對這門課程的知識體系、教學方法作進一步的研究，充分利用網絡資料，掌握數字電路領域發展現狀和趨勢，了解并借鑒相關學科的現有科研成果，并恰當運用于本課程教學過程、課后習題布置以及課程考核過程中，使其跟得上科學發展的步伐。借鑒國內外高校的先進教學模式，充分調動學生的學習積極性，選擇內容進行分組討論并鼓勵學生走上講臺、輔以教師補充，建立教學相長的互動性教學模式。

2.3 課程設計強化實踐能力的研究

本課程的突出特點是其應用性和工程實踐性，因此需要通過各種實踐教學手段和措施提高學生的認知和應用能力。在課程快結束時可安排課程設計環節，培養學生運用課程中所學到的理論知識與實踐技能，獨立地解決實際問題。可以設計傳統的一些數字電路，例如：聲控器、溫控器、交通控制燈、序列碼發生器和頻分計等。學生也可以發揮自己的創造力對這些題目進行改進，擴展它們的功能，或者學生可以對自己感興趣的數字電路進行研究以及利用所學知識設計某種功能的數字電路。通過課程設計，提高學生獨立進行電路調試和分析能力，培養學生接受新事物的能力，開發學生運用所學知識解決實際問題的技能。

根據教學大綱要求，課程配套實驗屬于驗證性實驗，這對學生科研動手能力和知識掌握程度的要求并不高，而學生對不同知識點或實驗的掌握理解和興趣不盡相同，對課程中物理概念的理解以及是否需要更深入探索的需求也不一樣，因此按照學生的上課情況及基礎掌握程度進行分組課程設計，并針對各組按情況給出難度適中的課程設計題目或要求，通過團隊合作來設計數字電路系統并對實驗現象進行解釋和解決，這樣非常有助于學生加深理論知識理解和鍛煉理論聯系實踐、團隊協作的能力。

大量引入實際范例以激發學生的學習興趣，從而讓學生從被動學向主動學轉變，鼓勵學生積極思考、勇于探索、勤于實踐，利用所學理論知識，能對實際應用進行分析和解釋，從而加深對課堂理論知識的理解，達到“在課堂上學理論，在實踐中習真知”的效果；通過增加課程設計環節培養學生設計特定功能器件的能力。

2.4 合理靈活的考試機制探索

篇4

中圖分類號:TN47文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-189-02

Design of Digital Circuit Based on Programmable Logic Devices

LIU Caihong,CHEN Xiuping

(Northwest Minorities University,Lanzhou,730030,China)

Abstract:The traditional design method of digital systems has fundamentally changed because of the emergence of programmable logic devices,it is necessary to introduce the design of digital circuit based on the programmable logic device.The realization methods of counter as examples,described two ways to achieve counter by schematic and hardware description language as input methods.The method of compiled simulation was described,and given the simulation results.The design of digital circuit based on the programmable logic device easier to understand and grasp by the use of familiar device.

Keywords:programmable logic devices;counter;digital circuit;VHDL

0 引 言

可編程邏輯器件PLD(Programmable Logic Device)是一種數字電路,它可以由用戶來進行編程和進行配置,利用它可以解決不同的邏輯設計問題。PLD由基本邏輯門電路、觸發器以及內部連接電路構成,利用軟件和硬件(編程器)可以對其進行編程,從而實現特定的邏輯功能。可編程邏輯器件自20世紀70年代初期以來經歷了從PROM,PLA,PAL,GAL到CPLD和FPGA的發展過程,在結構、工藝、集成度、功能、速度和靈活性方面都有很大的改進和提高[1]。

隨著數字集成電路的不斷更新和換代,特別是可編程邏輯器件的出現,使得傳統的數字系統設計方法發生了根本的改變[2]。可編程邏輯器件的靈活性使得硬件系統設計師在實驗室里用一臺計算機、一套相應的EDA軟件和可編程邏輯芯片就可以完成數字系統設計與生產[3]。

1 Max+plus Ⅱ簡介

Max+plus Ⅱ是一種與結構無關的全集成化設計環境,使設計者能對Altera的各種CPLD系列方便地進行設計輸入、快速處理和器件編程。Max+plus Ⅱ開發系統具有強大的處理能力和高度的靈活性,其主要優點:與結構無關、多平臺、豐富的設計庫、開放的界面、全集成化、支持多種硬件描述語言(HDL)等。

數字系統的設計采用自頂向下、由粗到細,逐步分解的設計方法,最頂層電路是指系統的整體要求,最下層是具體的邏輯電路的實現。自頂向下的設計方法將一個復雜的系統逐漸分解成若干功能模塊,從而進行設計描述,并且應用EDA 軟件平臺自動完成各功能模塊的邏輯綜合與優化,門級電路的布局,再下載到硬件中實現設計[4],具體設計過程如下。

1.1 設計輸入

Max+plus Ⅱ支持多種設計輸入方式,如原理圖輸入、波形輸入、文本輸入和它們的混合輸入。

1.2 設計處理

設計輸入完后,用Max+plus Ⅱ的編譯器編譯、查錯、修改直到設計輸入正確,同時將對輸入文件進行邏輯簡化、優化,最后生成一個編程文件,這是設計的核心環節。

1.3 設計檢查

Max+plus Ⅱ為設計者提供完善的檢查方法設計仿真和定時分析,其目的是檢驗電路的邏輯功能是否正確,同時測試目標器件在最差情況下的時延,這一查錯過程對于檢驗組合邏輯電路的競爭冒險和時序邏輯電路的時序、時延等至關重要。

1.4 器件編程

當電路設計、校驗之后,Max+plus Ⅱ的Programmer 將編譯器所生成的編譯文件下載到具體的CPLD器件中,即實現目標器件的物理編程[5]。

2 以計數器為例介紹具體的設計方法

計數器是非常常用的時序邏輯電路。計數器類型有多種,實現計數器的方法也有很多。可以買到大部分類型的中規模集成的計數器直接使用,也可以用觸發器搭建符合要求的計數器。但是采用以上方法實現的計數器靈活性不夠,不能隨時進行修改,通用性差。這里介紹基于可編程邏輯器件的實現方法。

2.1 設計輸入

采用原理圖輸入的思維方式比較適合一直采用傳統設計方法人的使用。原理圖輸入如圖1所示。

圖1 原理輸入圖

采用硬件描述語言輸入的方法對于沒有傳統設計方法經驗的人更容易入門,修改起來也更方便。給出了一個可逆計數器的實現實例[6],程序的核心部分如下[7]:

PROCESS (clk)

VARIABLE cnt:INTEGER RANGE 0 TO 255;

VARIABLE direction:INTEGER;

BEGIN

IF(updown=′1′)THEN

direction:=1;

ELSE

direction:=-1;

END IF;

IF(clk′EVENT AND clk=′1′)THEN

cnt:=cnt+direction;

END IF;

qd

end process;

2.2 設計處理

原理圖或程序完成之后,選擇好器件并進行引腳定義,然后編譯優化得到編程文件的界面如圖2所示[8]。

2.3 設計檢查

編譯結束后,建立波形文件進行仿真,注意波形文件需要先保存,保存文件名和源文件一致才能進行仿真[9]。結果如圖3所示。

圖2 編譯優化得到編程文件的界面

圖3 仿真結果

仿真結果達到設計目的,符合設計要求。這時可以把編譯生成的*.pof文件下載到選定的器件使用。用以上方法實現的器件,修改起來非常方便,只需要修改程序重新編譯下載即可,任何類型的計數器都可以在可編程邏輯器件實現。

3 結 語

隨著電子技術的高速發展,CPLD 和FPGA 器件在集成度、功能和性能(速度及可靠性)方面已經能夠滿足大多數場合的使用要求。用CPLD,FPGA等大規模可編程邏輯器件取代傳統的標準集成電路、接口電路和專用集成電路已成為技術發展的必然趨勢。

可編程邏輯器件是邏輯器件家族中發展最快的一類器件,它出現使得產品開發周期縮短、現場靈活性好、開發風險變小,隨著工藝、技術及市場的不斷發展,PLD產品的價格將越來越便宜、集成度越來越高、速度越來越快,再加上其設計開發采用符合國際標準的、功能強大的通用性EDA工具,可編程邏輯器件的應用前景將愈來愈廣闊[10]。

參考文獻

[1]徐偉業,江冰,虔湘賓.CPLD/FPGA的發展與應用之比較[J].現代電子技術,2007,30(2):4-7.

[2]鄭寶華.基于CPLD的大屏幕掃描電路設計[J].現代電子技術,2008,31(24):17-19.

[3]趙延,葛利嘉,雙濤.基于FPGA的UART設計實現及其驗證方法[J].現代電子技術,2008,31(17):162-164.

[4]王淑文.基于CPLD的數字系統設計[J].現代電子技術,2007,30(12):184-186.

[5]楊暉,張鳳言.大規模可編程邏輯器件與數字系統設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2001.

[6]潘松.VHLD 實用教程[M].西安:西安電子科技大學出版社,2000.

[7]宋萬杰.CPLD技術及其應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2000.

篇5

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.257

0 引言

組合邏輯電路是指在任一個時刻，輸出的狀態只取決于同一個時刻各輸入狀態的組合，而與電路之前的狀態無關。組合邏輯電路的分析和設計是數字電路中一個重要的組成部分[1][2] 。“數字電路與邏輯設計”是電子類專業一門重要的專業基礎課，同時又是一門實踐性很強的課程。隨著電子技術產業的高速發展，新器件、新電路不斷地涌現，現有實驗室的條件已經無法滿足各種電路的設計和調試的要求，這在一定程度上影響了電路相關實驗教學的效果，而且影響了高校對學生創新能力的培養。此時，在實驗教學中引入具有強大分析、仿真電路功能的電路仿真設計軟件Multisim，可以較好地解決這一問題。

在數字電路與邏輯設計實驗中引入該仿真設計軟件，結合傳統的實驗教學，就可以增開大量設計性和綜合性實驗，在激發學生學習興趣的同時，也培養了學生的創新能力和動手能力[3]。本文將以一個組合邏輯電路為例，對其進行理論分析和仿真實驗分析，從而得出Multisim在組合邏輯電路分析實驗教學中的重要作用。

1 組合邏輯電路理論分析

組合邏輯電路分析的任務是在給定邏輯電路的基礎上，通過分析、歸納，確定其邏輯功能[4]。它一般分為5個步驟：組合邏輯電路；邏輯表達式；最簡表達式（經化簡變換得到）；真值表；邏輯功能。

現有一組合邏輯電路，如圖1所示，以此為例，來進行分析。

根據邏輯圖可以逐級寫出邏輯表達式：

通過化簡與變換，是表達式變換成與-或表達式：

由表達式列出真值表（如表1）：

分析邏輯功能：

由真值表可知，當A、B、C三個變量不一致時，電路輸出為1；當A、B、C相同時，即同為0，或同為1時，電路輸出為0。所以這個電路稱為不一致電路。

2 應用Multisim進行組合邏輯電路分析

2.1 創建仿真電路

根據圖1所示的邏輯電路圖，在Multisim 12.0中創建仿真電路。待仿真電路如圖2所示，對邏輯電路進行了轉換，其中，三個開關分別接VCC（表示輸入為1）和接地（表示輸入為0），萬用表用來測量輸出電壓，燈泡的亮和滅表示輸出為邏輯“1”或邏輯“0”。為了便于分析，我們還加入了邏輯變換器，它可以將邏輯電路轉換成真值表和邏輯表達式，也可以將真值表轉換成邏輯表達式和邏輯電路。

由邏輯變換器得到的真值表如圖3所示，與表1比較后可以發現，由邏輯電路圖分析得到的真值表和由邏輯變換器得到的真值表是一致的。

2.2 仿真分析

在仿真電路的基礎上，我們可以運行仿真。分別改變三個開關的狀態，即改變輸入變量A、B、C，從000到111，依次測試輸出電壓的高低電平，以及燈泡的亮和滅，如表2所示。其中，輸出電壓5V表示輸出為高電平，輸出電壓0V表示輸出為低電平。根據輸出結果，可以看出，仿真結果與前面得到的真值表的結果是相符的。

3 結束語

以文中所給的不一致電路為例，分別進行了傳統的組合邏輯電路理論分析以及應用Multisim對組合邏輯電路進行仿真實驗分析，對兩者進行了比較，根據實驗測試所得到的實驗結果對理論分析進行了驗證，并證明了兩者是一致的。總之，用Multisim軟件對組合邏輯電路進行仿真實驗，既能激發學生的學習興趣，也能極大地提高教師的教學水平。在實際的教學過程中，充分利用Multisim仿真的橋梁作用，可以將理論教學、 仿真和實驗教學三位一體，有效地結合起來，充分地發揮作用，培養出更多創新型的人才。

參考文獻：

[1]閔衛鋒.基于Multisim2001的組合邏輯電路分析與設計[J].科技創新導報，2008，2：80

[2]黃濟，李澤彬，汪明珠，姚有峰.組合邏輯電路設計與Multisim仿真[J].高科技產品研發，2012：58-98.

[3]張亞君，陳龍，牛小燕.Multisim在數字電路與邏輯設計實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2008（08）：108-114.

[4]張惠敏，劉海燕.電工電子技術[M].鄭州：河南科學技術出版社，2014：192.

篇6

關鍵詞：數字電子技術與邏輯設計；精品課程；實踐

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1課程概況

“數字電子技術與邏輯設計”是計算機及信息類各專業必修的一門重要專業基礎課程，也是信息學科各專業的主干課程。本課程的主要目的是：使學生了解組成數字計算機和其它數字系統的各種基本邏輯電路；能熟練地運用有關知識和理論對各類邏輯電路進行分析；能針對客觀提出的各種設計要求，綜合運用多種方法和技術完成邏輯部件的設計與驗證。通過本課程的學習，加強對學生邏輯思維能力、邏輯抽象能力、解決實際問題能力和創新能力的培養，使學生真正掌握對數字系統硬件進行分析、設計和開發的基本技能，為信息學科培養高素質人才奠定扎實寬厚的學科基礎。

2精品課程創新點

引入現代化多媒體輔助教學手段能夠提高教學效果，增大課堂信息量。同時還應注意發揚傳統教學方式的諸多優點，比如教師應在課堂上充分發揚傳統授課表達方式的優點，做好課堂講解和師生之間的相互交流工作，并根據情況及時調整課堂教學進度和內容，使得教和學同步進行。

多媒體教學會給學生帶來課堂筆記不便、課后復習困難的缺點，為此我們利用校園計算機網絡建立了電子技術課程復習指導欄目，將教學大綱、電子教案、電子習題集等上傳。學生可以下載每一章節的預習和復習指導及作業題目，使他們能夠把握住學習的重點。另外，還把電子技術的一些仿真軟件放到網上，供學生下載自學使用。課程實踐教學的設計思想是基于提高設計性、創新性實踐教學比重，開展多層次、模塊化、開放式的實踐教學，注重培養學生工程實踐和創新能力。

3具體實施辦法

我們在充分調研的基礎上結合電子技術課程教學特點，提出“著重基礎、開拓視野、加強實踐”三條原則，并以教學改革的觀點重新修訂了教學大綱。

著重基礎，就是在教學大綱中必須保證基礎理論、基礎知識、基本分析方法的內容和授課學時。只有先培育出牢固的根基，才能經受住各種考驗，才能具有自我發展的潛力，若再為其創造發展條件和空間，最終會枝繁葉茂、開花結果。

開拓視野，是指結合現代電子技術學科的發展，在教學大綱中增加介紹現代電子技術的新知識等內容。電子技術發展一日千里，新的器件、新的設計工具和設計方式層出不窮，對一些已經成熟、比較關鍵的新技術和新器件要及時引進到教學計劃中來，目的是使學生多掌握一些新的電子科技先進的理論和實踐方法。

加強實踐，指的是增加實踐環節的教學力度，在教學大綱中提高實踐環節的要求和比重。電子技術的實踐性很強，對實踐環節的要求很高，要做到課堂理論教學與實踐有機的結合，就要給予實踐環節應有的地位，對實踐課程的內容和學時應合理安排，確保實踐課程的教學質量。

4精品課程相關教材介紹

精品課程相關教材正在編寫中，教材暫定名《數字電子技術與邏輯設計基礎》。該教材是為電子類和非計算機高職學生學習數字電子技術和邏輯設計編寫的。教材本著使用性強、內容簡練、通俗易懂原則，介紹數字電子技術原理、邏輯設計方法等。主要章節如下：

第1章：數字電路基礎

第2章：邏輯代數基礎

第3章：基本邏輯門電路概述

第4章：集成邏輯門電路

第5章：組合邏輯電路

第6章：集成觸發器

第7章：時序邏輯電路

第8章：脈沖波形的產生與整形電路

第9章：半導體存儲器和可編程邏輯器件

第10章：模數與數模轉換電路

課程負責人：沈克永，南昌理工學院計算機系主任、教授、江西省計算機協會理事、江西省青年骨干教師。擔任過的本科課程有：數字電路基礎，計算機網絡基礎，計算機組成原理，數字通信原理等；專科課程有：數字電路基礎，計算機網絡基礎。主編的教材包括：《C/C++程序設計》(北京郵電大學出版社)，《計算機應用基礎》(中國宇航出版社)，《計算機應用基礎上機指導》(中國宇航出版社)，《計算機網絡基礎》(人民郵電出版社)，《數據庫原理及應用》(人民郵電出版社)，《單片機原理及應用》(人民郵電出版社)。

篇7

1 模擬電路與數字電路的定義

模擬電路主要處理模擬信號，如果輸入信號有一個微小的變化，輸出信號必有一個與之相對應的變化。數字電路主要處理數字信號，它的變化只有高、低電平兩個狀態，如果輸入信號發生一個微笑的變化，輸出信號一般不會立即發生變化，需要累積到一定值輸出端才會發生變化。

2 模擬電路與數字電路的特點

1.模擬電路的特點：

①處理模擬信號，模擬信號即在時間和幅值上均連續的信號。在一個信號周期內，模擬電路的電流和電壓保持持續變化。

②電路中元器件的動作方式為線性變化，如放大器。

③模擬電路是電子技術的基礎，應用十分廣泛。手機等電子產品的無線收發模塊都是模擬電路。自然界中的物理量均為連續量，連續信號的處理離不開模擬電路。

④輸出信號隨輸入信號的微小變化而變化。

2.數字電路的特點：

①處理數字信號，數字信號即在時間和幅值上均離散的信號。在一個信號周期內，數字電路的電流和電壓呈現脈沖變化。

②數字電路可對數字信號進行算數運算及邏輯運算。基本邏輯運算有與或非三種，復合邏輯運算有常用的與非、或非、與或非、異或等等。因此，它具有邏輯推理和邏輯判斷的能力。

③數字信號只有0、1兩種狀態，可用晶體管的飽和和截止分別表示，意味著其輸出量不隨輸入量的微小變化而變化，需累積到一定程度才發生變化，由此可以看出，數字電路實現簡單，系統可靠，不易受外界的影響而變化。

④數字電路的突出優點之一是集成度高，功耗低，速度快。用數字集成電路不僅縮小了體積，提高了生產技術，更推動了數字電路的發展。

3 模擬電路與數字電路的區別

簡單的來說，模擬電路和數字電路中信號的表達方式不同。自然界中許多物理量，如溫度、壓力等為連續變化，處理此種信號的電路為模擬電路。也有一種物理量，在時間和幅值上均不連續，處理此種信號的電路為數字電路。一個簡單的例子幫助我們理解，如對光照強度的感受，模擬電路可直接處理信號，輸出隨光照強度變化而變化，數字電路則將此信號經過抽樣、量化等一系列工作轉化為數字信號方可處理。由此總結區別如下：

1.工作的信號不同。模擬電路處理的是模擬信號，一般都具有連續變化的特點；數字電路則處理的是數字信號，它的變化總發生在離散的瞬間，數字信號通常用脈沖的有無來表示，有脈沖為“1”――高電平，無脈沖則為“0”――低電平。

2.電路的作用不同。模擬電路是通過放大器等元器件實現模擬信號的比例放大，其要求輸出信號盡量不失真；數字電路處理0、1兩種電平的信號，實現輸入輸出的數字量之間一定的邏輯關系。

3.分析方法不同。模擬電路通常采用圖解法和微變等效電路法，如負反饋放大器的框圖分析法，即把放大器分解成基本放大電路和反饋網絡兩部分；數字電路的主要分析方法在組合邏輯電路中有邏輯關系式，真值表等，在時序邏輯電路中有狀態轉換真值表，狀態轉換圖，卡諾圖等。

4.電流和電壓的變化方式不同。模擬電路中，電流和電壓是呈持續變化的；數字電路中，電流和電壓是呈脈沖變化的。

5.三O管的工作狀態不同。模擬電路中其作用是放大，這就意味著工作在放大區；數字電路中其相當于開關，這就意味著工作在截止區和飽和區，即“0”、“1”狀態。

4 模擬電路與數字電路的聯系

從我們可以直接看的到的層面上來說，模擬電路和數字電路的最直接聯系就是它們同屬于電子電路，只不過處理的信號不同罷了。對接觸過數電和模電的我們都清楚，數電是建立在模電的基礎之上，換句話來說，數字電路從根本上來說都是模擬電路。模擬電路處理模擬信號，數字電路處理數字信號，但自然界中多為模擬量，所以數字信號通常由模擬信號獲得，它是將模擬信號抽樣后數字化得到的。模擬電路和數字電路的諸多聯系總結如下：

1.它們的基本元器件大都相同，無論是模擬電路，還是數字電路，都是已三極管為基礎，不斷增加其他功能以實現復雜化。

2.數字電路是在模擬電路的基礎上發展而來，數字電路處理的數字信號也是由模擬信號經過采樣、保持、量化、編碼而來。

3.把模擬信號轉換為數字信號的轉換器稱為A/D轉換器，把數字信號轉換為模擬信號的轉換器稱為D/A轉換器。如果想要用數字電路處理模擬信號，那么在系統中置入A/D轉換器再輸入信號就可以了，反之，需要在系統中置入D/A轉換器。舉例來講，在自動控制系統中，被控制量，如溫度、壓力等均為連續量，經A/D轉換器轉換為數字量即可用數字電路進行處理。

參考文獻

1.王敏.模擬電路與數字電路的區別辨析[J].電子世界

2.張劍平.《模擬電子技術教程》.清華大學出版社

3.朱定華.《現代數字電路與邏輯設計》.清華大學出版社

4.岳怡.《數字電路與數字電子技術》.西北工業大學出版社

篇8

中圖分類號：G431文獻標識碼：A

數字電路與系統這門課是理工科大部分專業的重要專業基礎課，培養學生數字邏輯的基本概念和數字系統的設計能力。我校作為一所民辦本科院校，以培養應用型人才為目標，數字電路與系統課程也不例外。我們在多年教學過程中總結了一套適用于該層次學生的教學思路和方法，并啟動了數字電路與系統課程教學改革項目，對取得的研究成果進行總結，主要分為以下幾個方面。

1.課程教學內容研究

1.1 弱化陳舊過時的內容

隨著數字集成電路及大規模可編程邏輯器件的發展，中小規模電路應用已經逐漸減少，而傳統的授課思路過多注重中小規模的應用。且在大規模可編程邏輯電路設計過程中，邏輯化簡已經有開發工具取代，很少需要手工化簡。故而數字電路與系統課程在教學內容上要做相應調整。有些內容課程教學內容化簡只介紹化簡的原理和方法，不講化簡技巧，考試也不做深入要求。

1.2 刪減原理性內容的講解，注重應用技巧和分析思路

為了配合應用型人才培養目標，在授課過程中適當減少原理性講解，比如邊沿JK觸發器工作過程分析教材上一般有詳細的分析過程，但授課中只要分析一兩種工作情況，并借此介紹分析思路，有興趣的同學可以課下自己分析，而大部分同學只要弄懂使用方法就可以了。時序邏輯電路應作為重點內容，講授時應注重時序邏輯電路的分析過程，使學生深入理解相關概念，對于狀態化簡等要求要降低，只掌握方法即可。

1.3 教學內容在順序上的調整

此外，考慮到數字電路是嵌入式系統、FPGA、DSP及IC設計等課程的先修課程，為了方便這些后續課程的安排，所以把數電課程提前，跟模電統一學期開設，為后續課程提供足夠的時間。這就造成數電中邏輯門電路一章的內容受到影響，因此在授課時把這一章的內容往后移，等模電三極管基本放大電路學完之后再講授這部分內容，可以解決數電和模電安排在同一學期的問題。

2.課程教材建設

由于數電教學內容作了一定的調整，因此教材的選取要能適應這種調整。而現有教材大部分是按照老的教學體系編寫的，內容難免陳舊、過時，為了適應新形勢的需要，我們根據應用型人才培養的要求，分別編寫了本科和專科適用的教材。

本科的教材編寫思路是采用弱化傳統的邏輯代數公式化簡和器件內部結構原理等內容，對中小規模集成電路重點介紹其使用方法和數字邏輯的基本概念，使學生建立起數字邏輯的研究方法和設計思想，同時在傳統內容之上增加了大規模可編程邏輯器件和硬件描述語言方面的內容，傳達了自頂至底的數字系統設計方法和理念，為運用大規模可編程邏輯電路設計數字系統打下良好基礎。

專科的教材則更加弱化原理講解，對于集成邏輯門和觸發器等著重介紹器件功能和使用方法，原理只做最基本的講解。除此之外，每一章都增加電路設計和調試及錯誤排查方法等內容，對學生進行電路設計的技能訓練，再結合實驗和綜合課程設計，使學生動手能力得到提高。目前本科教材已經在我校使用了三屆，專科教材也使用了一屆，使用效果良好。

3.課程教學方法和手段

課堂教學作為重要的教學環節，采用合適的方法和手段至關重要。在數字電路教學過程中，重點做到以下幾方面：

3.1 注重學生主觀能動性的發揮

學生在課堂學習過程中如果只是被動接受知識，會導致填鴨式教學，必然會導致學生學習興趣下降，學習效果大打折扣。因此在課堂上要注意引導學生主動思考，對學生的預習情況進行干預，以預留作業的形式讓學生預習必要的知識，然后再課堂上再就預留的問題請學生分組討論，每組闡述討論的結果。雖然開始的時候學生做的不是很好，但是只要堅持這種做法，討論時加強引導，就會收到良好的效果。

3.2 注重習題課和平時測驗

筆者在教學中發現學生對所學知識不會靈活運用，體現在作業中就是對沒接觸過的類型題目不知道該怎么做，自己沒有思路。其實這些題目如果對知識點理解的話是可以獨立完成的，不會做說明知識點理解的不好，所以不會應用。這種情況下就要有針對性的設置習題課，講一些典型的例題，并著重題目的解決思路和方法的培養，使學生遇到類似的問題能夠靈活運用。然后再通過一些課堂測驗了解學生的學習情況，及時對測驗結果進行總結，并反映在后續的教學中。

3.3 注重實驗教學

數字電路應該是一門理論和實驗相結合的課程，兩者相輔相成。因此在理論課之外設置了兩種形式的動手環節：一種是跟理論課緊密配合的電子技術實驗，實驗的設置以理論教學進度為依據，讓學生能夠在剛學完某一知識點時就能通過實驗進行驗證，通過實驗理解理論知識和培養基本的分析和測試實驗結果的能力；另外一種是在學期末的電子技術綜合課程設計，給學生布置合適的題目，讓學生從方案設計、芯片選擇、電路布局、焊接查錯等方面得到訓練，同時撰寫課程設計報告，切實培養學生分析和解決問題的能力，寫總結文檔的能力，提高學生的綜合素質。

4.結束語

隨著科學技術的不斷發展，數字電路教學也必然面臨著教學內容和模式的不斷改革，以適應新形勢的需要。因此授課教師應不斷充實自己，不斷總結和積累經驗，抓住教學重點，使學生切實學懂這門課，掌握數字邏輯設計的重要概念和基本方法，為后續課程和今后走上工作崗位打好基礎。筆者在教學中所采用的內容改革和教學方法創新通過多輪教學實踐證明，是切實可行的，能夠很好的反應當前數電教學的新形勢，教學效果良好。

參考文獻

[1]楊志忠，衛樺林等.數字電子技術基礎（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009，7

篇9

中圖分類號：TP302 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）12-69-03

Abstract： The traditional teaching method of digital logic course is mainly dominated by theoretical teaching. This paper mainly analyzes the questions existing in the traditional teaching， focusing on how to improve student's ability of logical thinking， ability of designing and analyzing problems， and professional competence， and how to strengthen the cultivation of applied technical personnel， and so on， discusses the teaching reform of the course from theory， experiment， curriculum design and assessment methods， and other aspects.

Key words： digital logic； application-oriented； teaching reform

0 引言

電子產業正處在高速發展的時代，其中數字電路與邏輯設計是電子信息類的專業必修課，更是電子、計算機等專業的基礎課程。福建農林大學東方學院是一所獨立院校，與一些以科研為主的研究型高校有所不同，研究型高校以科研項目為基礎，用研究成果服務于社會，而本校的電子類專業教學目的主要是為了適應社會日益發展，根據企業對專業性人才的需求，為企業培養可以適應企業發展的電子技術專業人才，也就是向職業化方向發展，側重于向企業輸送應用型的技術人才。目前本校采用的“數字邏輯”教材雖然與研究型高校的基本一致，但是在教學方法上還需要進行一些針對性的改革，讓學生學以致用，可以更好地適應企業的技術要求，盡快融入社會，從而為社會做出應有的貢獻。

1 數字邏輯課程教學現狀

結合本校的實際，分析現行數字邏輯教學過程中存在的一些問題。

1.1 師資及教學模式

本校大部分年輕教師是由碩士畢業后直接進入高校任教，基本都沒有企業的相關工作經驗，因此采取的教學模式基本都是根據書本理論進行知識點歸納，制作成PPT，對所授內容的工作原理、重點、難點等逐一進行講解，教學內容基本以理論分析為主。這就導致了該課程與電子技術快速發展的要求脫節，這樣不能使學生真正理解整個數字電路的系統設計流程，不能將理論和實踐很好地結合在一起。

1.2 實驗教學

本校該課程安排的實驗課時基本在8-10節左右，實驗課時少，且實驗成績占期末考核的比例也很小。學生實踐少，會有兩個問題：一是學生在心理上輕視實驗，認為實驗對期末考試沒什么影響；二是不能很好的將理論與實踐結合起來，繼而不能深刻的去理解課程內容。

1.3 課程考核方式

課程的考核方式為：期末考試成績占70%，平時分占30%。平時分基本是由課堂簽到、回答問題及實驗成績組成。這種比例導致的問題是：學生過于看重期末成績，從而重視理論，忽略課程的實用性，有些學生上課的時候不好好聽課，到期末考試的時候根據教師給出的重點突擊復習，同樣可以通過考試。學生雖然拿到了課程學分，但實際上并沒有真正學好課程，動手能力很差，最終成為了應試的犧牲品，而課程也隨著考試的結束而結束。

1.4 學生問題

互聯網及手機的使用很普及，一些學生上課也離不開手機，游戲、小說、新聞等等無所不看。這就給教師的教學工作帶來了很大的困難。學生在心態上相對浮躁，在學習上與傳統的學生相比已經少了許多學習的執著，大部分學生為了一紙文憑而學習，忽視了大學學習的重要性。數字邏輯這門課程作為電子信息類專業的理論基礎課程，具有極強的邏輯性和抽象性、單從理論上講解會使學生感覺枯燥無味，學生缺乏學習的興趣，被動的學習，將導致最終的教學目的很難達到[1]。

2 教學改革的研究

福建農林大學東方學院作為一所獨立學院，其培養人才的目標主要以應用型技術人才為主，不斷向社會和企業輸送專業性技術人才。應用型技術人才的培養方向主要是向職業化發展，培養以個性發展為中心的多元化應用型創新人才[2]。

數字邏輯是本科電子信息類專業的一門必修的專業基礎課程，是電子類專業的重要工程技術和系統設計的入門課程。通過這門課程的學習，培養學生分析電路以及設計電路的基本能力，更重要的是培養學生自主學習的能力，理論聯系實際，運用學習的知識綜合解決實際問題和實踐創新的能力。因此，數字邏輯這門課程的教學方法也需要不斷改革，這就要求教師改變教學思想，從之前的照本宣科，逐漸過渡到利用現代化教學手段，利用各種專業工具與實驗設備，合理并系統的安排教學內容，以學生為主導，將理論與實踐相結合，培養真正的懂原理、巧動手、會設計，愛創新的職業化人才[3]。

針對數字邏輯教學的現狀和問題，本文主要從師資、理論教學、實踐教學、教學考核等方面探討該課程的教學改革方向。

2.1 教師自身知識的儲備

作為授課教師，首先要讓學生明白學習數字邏輯這門課程的目的，該課程在整個專業知識學習中的地位。要讓學生明白以下幾個問題：該課程對今后的工作生活能有怎樣的幫助；適用于哪些類型的工作；這些工作對社會可以產生哪些價值。這就要求任課教師自身清楚的認識這些問題。而本校大部分任課教師都是從學校畢業后直接進入教學崗位，缺乏相關項目開發的經驗，本身并未真正了解本門課程的社會價值所在。因此，需要為教師開辟學習的途徑，如與企業合作，讓教師了解一個完整的項目開發流程。

2.2 理論改革

數字邏輯課程教學目的是通過學習本課程，掌握數字電路的原理、分析和設計方法，為其他相關課程的的學習打下基礎。為了培養應用型技術人才，除了使學生掌握理論和分析設計方法以外，還需要讓學生了解這門課程在社會上的應用以及最新技術情況，培養學生的邏輯設計和運用所學知識綜合地發現問題分析并解決問題的能力，從而實現職業化目標。為了實現這一目標，理論教學方面需要在以下幾個方面進行改革：

⑴ 多用現代化教學工具，一是播放相關的視頻圖片等，二是制作圖文并茂的精美PPT，采取動靜結合，使課堂不再枯燥，引導學生主動思考，活躍氣氛，在內容上從現成的社會應用領域進行講解，比如智能技術、精密儀器等，講解數字電路在其中所扮演的角色，用社會當前的相關熱點激發學生對本門課的初步認識以及興趣。

⑵ 從整個專業各課程進行關系梳理，對數字電路課程的整體知識點進行歸納總結，多用圖表、流程圖形式，讓學生從系統上了解數字電路所處的地位以及本課程自身所需要學習的相關知識，擅用圖表、實例、流程圖等現代化教學方式，可以讓學生容易記憶與理解。

⑶ 實際教學過程中，需要采用系統-單章-系統的教學模式，也就是從系統上了解本課程的內容，然后每一章節設計的理論及實用價值，然后再將本章與整個課程進行系統關聯，以便了解每一章節與前后章的關聯以及在整個課程中的地位與作用等。

⑷ 引導學生主動思考。由于數字電路是一門邏輯思維能力要求很高且課本內容比較枯燥的課程，教師在課堂教學過程中，需要不斷設置各種問題，引導學生主動思考，激發學生的求知欲，采取隨意提問或讓學生主動講解等多種互動方式，培養學生主動思考，發現、分析并解決問題的能力。

2.3 實踐改革

⑴ 實驗：安排實驗課時10節左右，實驗課時較少，因此在保證教學計劃內實驗課時的同時，周末或晚上可以開放實驗室，同時配備一個指導老師，讓學生在實驗室操作，學生動手時間的增加，有助于實踐能力的提高，也能更好的理解課堂所學的知識在實驗室中的應用。另外，在實驗過程中，大部分學生只會按照實驗指導書的步驟依葫蘆畫瓢，并不明白該實驗的真正原理，不能將課堂上的理論知識與實驗結合起來，因此，教師在實驗前要拋出問題，讓學生帶著問題做實驗，在實驗過程中如果遇到困難，要鼓勵學生自己思考，或者和同學探討，自己動手解決問題，而不是遇到問題就找教師解決。這樣實驗結束后才能更深入地總結并理解實驗的意義并和所學的理論知識聯系起來。重視實驗，只有保證足夠的實驗課時，學生才能將理論與實驗相結合，做到從理論知識的積累到動手能力的提高，進而加深對知識點的理解，故實驗不能減少，更不能作為應付的任務，應該讓其成為培養學生的興趣與提高學生理解力的最有效方式。

⑵ 課程設計：為了培養應用型的職業化人才，經過專業基礎課學習后，在大二下學期階段，可以安排學生進行系統的數字邏輯課程設計，將數字電路與各科的關系進行梳理，從整體上了解各科專業課的關系，以提高學生對知識的理解能力和動手能力。課程設計可以項目化，即對學生分組，每組內學生有明確分工，組長負責制。要求組內學員協調合作，相互配合，共同探討和解決問題。在理論與實踐相結合的基礎上，更加深刻地理解理論知識，提高職業化能力，又能提高企業所需要的團隊合作等經驗。

總之，理論是內功，實驗是招式，那么課程設計就是整套的武林秘籍。要讓學生真正理解數字邏輯，課程設計能鍛煉學生對整個課程綜合理解能力，通過對生活常見和實用的設計，讓學生對整個課程系統加深理解，進而學到實用的知識，提高了動手及合作能力等。這對學生今后的發展十分有益。

2.4 考核方式改革

目前數字邏輯課程考核是期末成績70%，平時成績30%的方式，這不利于學生動手能力的培養。針對此問題，可以改變考核的方式：一是增加實驗測試的考核比例，將比重增到30%，使學生熟悉實驗流程，提高動手能力；二是期末閉卷考試的成績降到50%；三是平時成績降到20%，重點考核逃課等違反紀律比較嚴重的方面，從紀律上約束，以達到讓學生靜心學習的目的。

3 結束語

本文根據應用型的職業化人才培養方向進行數字邏輯課程教學方式改革探討。從傳統的以理論教學為主，實驗為輔的方式進行分析，提出針對理論、實驗、課程設計、考核方式的方向進行深入探討及改進，目的是激發學生學習的興趣，提高學生掌握理論知識的能力，增強其動手能力，培養團隊協作的精神，從系統到實踐，從學生到職業化發展起到實際的作用，從而促進獨立學院數字邏輯課程教學水平的提高。

參考文獻（Reference）：

[1] 王紅玉，朱敏.淺談《數字電路與邏輯設計》教學改革[J].科技

資訊，2009.11：172-173

[2] 張丹，介龍梅，董雷剛.應用型本科院校數字邏輯課程教學改

篇10

一電子類課程設計相關概述

2016年6月我國成為《華盛頓協議》正式成員，標志著我國高等工程教育進入了新階段。五邑大學順應大趨勢，加入了高等教育工程認證的行業。作為電子信息工程系的骨干教師，本人參加了五邑大學前期工程認證培養方案形成、大綱編制、專家答辯等各項工作，深知實施工程認證困難重重。根據2018年培養方案，電子信息工程系整合現有實踐教學，將原來的《模擬電子課程設計》和《數字電路課程設計》進行了課程整合，形成了《電子電路綜合設計》實踐課程[1,2]。工程認證，要求以學生為本，目標導向，持續改進，更側重于對學生能力的培養。根據《電子電路綜合設計》課程所涉及的畢業要求指標點，學生完成課程學習后需獲得以下方面的能力：（1）通過對具體功能電路的分析、設計和制作，使學生掌握電子電路系統設計的基本方法、基本手段、基本工具和基本技能，來培養學生分析和解決電子電路復雜工程問題的能力；（2）通過團隊合作，實物展示，匯報過程，撰寫報告的形式，來培養學生良好的團隊合作能力、口頭表達能力和書面表達能力。為了體現團隊合作能力和口頭表達能力，在課程形式的設置上又增加了分組和答辯等相應環節，這使得我們不得不重新設計課程設計教學模式、教學方法和考核形式。

二電子類課程設計教學現狀

以《數字電路課程設計》為例，近年來，課程設計的任務是設計彩燈控制器，在功能上可以通過控制電路實現彩燈電路不同花型的變換，指導教師給出任務要求及主要元器件清單，學生們根據要求自行設計電路并制作、調試，最后根據作品的實際效果和設計報告，指導教師給出相應的成績等級。客觀地說，本課程的實際開展效果還是不錯的，但結合工程認證的要求，當前的課程設計還存在一定程度的問題，主要體現在以下幾個方面。（1）學生的學習狀態不佳。雖然在學習綜合課程設計時，學生已經學習過《電子工藝實習》《模擬電子技術》《數字電路與邏輯設計》等相關課程，但學生掌握的僅是一些最基本的電子知識，不了解如何應用所學的理論知識；與之相關的理論可也配備有相應的實驗，但實驗多以驗證性實驗為主，沒有真正意義上設計過電子電路，缺少系統設計的概念。課程設計涉及的知識面廣且難度大，使一部分學生產生一定的厭學情緒。學生缺少學習興趣，動手實踐的意愿不強，學習狀態不佳。（2）元器件功能拓展性不足，方案設計創新性不夠。在課程設計過程中，一般老師會推薦一些元器件型號，因此大部分學生在進行元器件選型時，思路僅局限于這些指定的型號，而忽略了教師同時提出的可用類似功能器件進行設計的要求。如指導教師給出NPN三極管以驅動LED，很少有同學會想到對驅動電路進行簡單改動，用PNP三極管來驅動。另外，學生在進行實物演示時，可以看到方案設計的版本偏少，有些學生比較盲從，沒有去比較方案為何要這樣設計，不同的方案有何優劣，方案設計創新度不夠[3,4]。（3）考核形式單一。傳統的電子類課程設計類課程考核形式較為單一，只對學生的出勤、設計結果和實驗報告進行考核。這種考核方式存在的問題歸納起來有三點，一是缺少過程考核，忽視了對學生在實驗過程中的態度、積極性與創新性的考核；二是缺少差別性評價，學生在設計過程中的設計難度、溝通能力、書面表達能力、口頭表達能力等不易量化的因素也沒有納入考核范圍，同時教師無法準確評估同一小組內不同成員的貢獻率。三是評價標準不明確，教師的主觀性較大，評定的標準不能具體量化。

三電子類課程設計改革策略

電子類課程設計以學生獲得知識能力為目標，采用課堂講授、啟發式，討論式多種教學模式，將案例教學、任務驅動教學、學生實驗、答疑指導等授課方式貫穿教學的全過程。根據課程實施過程，可以將教學內容分為以下5部分，分別為：案例講解和任務布置、方案設計和評估、實物制作和性能測試、實物驗收和撰寫報告、答辯和設計報告評分。在電子類課程設計的教學實施過程中，即要體現以解決復雜工程問題為目的的各項能力的培養，又要將《工程教育專業認證標準》中給出的12條畢業要求具體對應到具體的教學環節中。基于工程認證，電子類課程設計從如下四個方面進行了改革。