数字电路课程设计教改实践探讨

数字电路课程设计教改实践探讨

郑爱华

江苏省盐城技师学院 224000

摘要：数字电路课程是电气化等专业的重要课程，作为一项以应用为导向的课程，在教学过程中必须指向学生未来的就业及发展需要。传统的教学模式以理论教学为主，虽然实践教学比重不断增加，但是课程教学的实效性问题依然比较突出。本文根据现有的研究资料，结合自身在数字电路课程教学中的一些经验，针对数字电路课程设计教学改革阐述自己的意见，希望能够对数字电路课程设施教学改革提供一些帮助和启示。

关键词：数字电路；课程；改革

数字电路是高等教育很多专业的基础课程之一，包括电子信息、自动化、通信工程等。在数字电路课程当中，电路设计是非常重要的一个方面。在数字电路设计教学当中，教师应以理论教学为基础，突出实践教学、实验教学的地位和作用，在此基础上不断增强教学的实效性，让学生掌握电路设计内容和基本要求，且具备一定的电路设计能力。

一、技工院校数字电路课程教学模式的现状与问题分析

整体来看，数字电路课程教学内容是具有一定难度的，其理论部分逻辑性强，实训环节动手能力要求高。注重逻辑思维能力和动手能力的培养是课程的主要教学目标。然而，学生在学习中，对抽象的逻辑概念、英文术语、电路名词的理解领会起来感到较吃力，加上实践动手经验不足，实训结果成功率不高，这些都是必须面对的实际教学困难。

从教学内容和教学目标来看，技工院校数字电路的教学内容，主要讲授数字电路的基本知识，重点内容为基本门电路、组合逻辑与时序逻辑电路、常见触发器的结构与功能等。课程的主要教学目标是让学生掌握各种基本逻辑器件的功能及使用方法。其次是让学生了解中、大规模数字集成芯片的功能和接口，具备对常见逻辑电路的分析能力。对学习能力强的学生，进一步拓展，能够利用以上知识，具备进行简单电路逻辑功能的分析、设计与调试能力。

而实际的教学现状大多数技工院校所执行的课程标准为本科院校的压缩内容。重点讲授的依然是元器件的内部结构、工作原理、公式推导与变换。比如，有的老师耗费大量课时进行逻辑函数的化简、各种门电路内部构造和逻辑时序讲解。而对逻辑电路的典型应用浅尝辄止，相应的实践课时也安排不够。因而导致掌握数字电路的基本功能、常规集成芯片的应用、常用数字电路的设计等课程教学目标没有按计划实现。

二、优化数字电路设计课程流程及设计组织

（一）优化数字电路设计课程流程

数字电路设计的基本要求就是运用小规模集成芯片设计和数字电路系统设计方法，按照老师布置的任务完成预期设计目标和设计方案。在设计当中需涉及到所学过的绝大部分基础理论知识，包括数字电路基础知识、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件、脉冲波形等。在设计教学当中，不能遵循传统的设计方案，教师在教学当中需要对数字电路设计流程进行完善。具体应该包括以下几个方面：第一，选题，这个理论教学部分在前面已经做了论述，具体的命题选择上有很多，包括数字频率计、简易电子琴、彩灯控制器、篮球竞赛定时器、交通灯控制器、四路抢答器等，具体命题由教师完成；第二，电路设计，目前来说可以基于 CPLD/FPGA器件制定具体设计方案，绘制硬件电路原理图；第三，使用VHDL程序完成设计、编译和仿真工作，确定方案的合理性和可行性；第四，使用具体电路设计元件，完成线路安装、接入和调试工作，确定设计方案实际运行的可行性；第五，教师根据选题对学生作品作出评价和验收，并选择学生进行现场答辩；第六与，学生独立完成数字电路设计报告。在选题上必须做好一人一题，但复杂的数字电路设计可以由两名学生共同完成，并一起参加答辩。在设计当中引入EDA技术，在研究当中需要结合功能、技术指标验收和现场答辩相结合的方式进行创新设计。

（二）优化数字电路设计课程组织

数字电路设计课程一般只有12周时间，在教学过程中教师需要自己组织，并积极引导学生参与课程设计过程。比如说在题目设计当中，可以积极听取学生意见，学生也可以自己设计题目作为教师命题参考。值得注意的是学生比较多，但是很多设计都是在实验室中完成，教学当中需要合理安排实验室使用时间，尤其是要协调好本班级与其它班级实验室的使用时间，让学生有足够时间完成设计工作。为解决这一问题，在组织当中可以使用试验箱和设计当中使用电子器件，这样就可以在全天进行数字电路设计，学生一人一个试验箱，可根据自己电路设计图随时进行设计修改，并检验设计效果。在此基础上对设计方案进行修正和改进，可以有效解决实验器材缺乏、实验时间不充足等问题。

（三）基于Maxplusll仿真软件的EDA设计

在传统数字电路设计当中一般使用Multtisim与Protel软件进行仿真，但这种仿真软件只适合小规模电子系统设计，尤其是在 CPLD/FPGA器件应用以后，传统Multtisim与Protel软件已经不能满足仿真设计要求。但在Maxplusll仿真软件开发环境当中，可以利用VHDL语言，利用 CPLD/FPGA器件完成比较大规模、复杂数字电路的EDA设计。这种设计的主要器件是可编程专用集成电路，可以根据不同设计目的和要求，对集成电路进行二次开发、设立和利用，可大大减轻设计工作量和难度，更好满足数字电路的设计需要。

（四）给予正确的引导和评价

数字电路实验课程是理论与实践并重，主要考核学生的学习能力和技能水平，在开展实验教学时，会有各种各样的问题，针对出现的问题，教师要循循善诱，教授学生找出问题的方法和手段，而不是把出现的问题直接呈现给学生，找出问题后培养学生自主思考能力，进而解决问题。另外，强化学生的动手能力是课程开展的首要条件，数字电路课程大多数是研究与理论的实验，如果不具备实际设计和动手能力，造成书上学到的理论没办法自己去实践验证。在实验课程教学时，教师要起到良好的引导作用，如：学生在实操时遇到问题，会产生焦虑烦躁的情绪，找不到问题原因就把所有导线全部拆掉，再重新连接，这时教师要有足够的耐心对学生进行心理疏导，让学生能够冷静分析，独立思考问题的根本所在，运用多种教学手段为课堂增加趣味性，让学生在轻松愉快的学习氛围下进行学习，完成实验项目，激发学生学习的积极性，能够自主地学习数字电路课程，提升实践动手能力。教师评判作业时，要以“实验最重要的的是结果，而是实验的过程”这一理念，给予学生肯定的评价，有助于学生树立良好的自信心，使接下来的教学能够顺利开展。

总之，“数字电路”课程设计是该课程教学的重点和难点，教师在教学过程中需要从应用和创新角度，对课程设计教学进行创新和完善，以不断的提高学生的设计能力。

参考文献：

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[2]郑娜，白庆华.“数字电子技术”课程教学改革与探讨[J].高教学刊，2017，（05）.

[3]秦怀宇，陈欢. 工程教育认证背景下数字电子技术教学模式改革[J]. 电子测试，2019，000（798）：0060-0069.

[4]范秋华. 基于工程教育专业认证的"数字电子技术"课程的改革[J]. 电气电子教学学报，2018，072（044）：005-091.

作者简介：郑爱华1967.10 女 汉 江苏盐城 本科 高级实习指导教师 电子技术