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中圖分類號:G642文獻標識碼:B

1引言

“數字電路與邏輯設計”是計算機類專業的專業基礎課,具有綜合性與實踐性兩大特點,特別是實踐動手能力是學好這類課程的關鍵,這也是學生進入大學的第一門與工程相關的硬件課程,學生需要掌握的不僅僅是相關的課程知識,更應該通過實際電路的分析與設計學會邏輯思考,為后續的計算機組成原理、微機接口與通信、嵌入式系統原理等硬件系列課程打好基礎,這就要求將所學的知識綜合運用、融會貫通。

由于學生缺乏工程實踐經歷,習慣用數學思維思考,不做可行性分析和定性分析,所以對課程的學習經常抱怨“上課聽不懂、實驗沒頭緒、太難……”,最后失去對硬件系列課程的興趣,不能很好地理解計算機結構和工作原理,對于很多問題,包括軟件設計等問題都不可能找到最優的解決方案。如何通過實驗的訓練,使學生掌握工程設計的主要程序和方法,培養分析和解決工程實際問題的能力,樹立正確的設計思想,訓練邏輯思維能力和創新意識是值得探討的問題。

2實驗課程改革思路

華南農業大學為計算機類專業開設的“數字電路與邏輯設計”課程計劃學時數為88學時,其中授課64學時,實驗24學時。以下介紹我們在實驗教學中為提高學生學習積極性、訓練邏輯思維能力和實際操作能力所提出的教學改革思路和實踐情況。

2.1實驗組織模式的改革

“數字電路與邏輯設計”實驗主要包含驗證性實驗、

設計性實驗、課程設計和創新實驗四大類。在實驗課上針對這四種不同類別和層次的實驗,采用不同的實驗組織模式,如圖1所示。

圖1實驗組織模式

對于重點考察基礎知識、基本分析設計能力的驗證性、設計性實驗要求學生獨立完成,每個實驗又包含必做實驗和選做實驗,難度分級適當,既有多數學生都能完成的基本設計和制作,使他們在實驗過程中掌握基本的知識并獲得成就感,又有具有挑戰性的項目,可激發學生的研究探索興趣,以期實現較好的教學效果。

課程設計是單獨設立的一個實驗教學環節,學時數為兩周,時間安排在講授完“數字電路與邏輯設計”課程之后到“計算機組成原理”課程開課之前,用以加強數字邏輯的學習,并為“計算機組成原理”課程的學習作好預備。課程設計要求學生組隊合作完成,設計過程采用開放式的管理。

作者簡介:曹維(1978-),女,陜西西安人,實驗師,工程碩士,主要研究方向為計算機硬件研究及應用。

創新實驗是在完成課程實驗和課程設計后,吸收部分對硬件感興趣的優秀學生加入到創新實驗的團隊中來參加各種創新項目。

實驗課的組織模式涵蓋了各種層次的需求,既滿足課程要求,又有延伸。

2.2實驗內容的改革

實驗內容的設置非常重要,不但要涵蓋基本概念、基礎知識,還要有實用性、可操作性。要有新意,與工程應用相結合;難度有層次性,既可以使大部分學生都可以完成基礎實驗,又有挑戰性。“數字電路與邏輯設計”課程的實驗安排如表1所示,每個實驗都分成兩部分。第一部分是基礎實驗,通過實驗使學生進一步鞏固和加深對相關課程基本理論的理解,鞏固基本概念,提高綜合運用所學知識的能力;第二部分是延伸實驗,目的是進一步提高學生對數字系統的理解、培養學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創新能力,培養學生進行科學研究的獨立工作能力,取得工程設計與組裝調試的實踐經驗。

表1實驗安排

實驗名稱 學時 實驗延伸

實驗一:芯片檢測和基本門的構建 2 學習示波器和萬用表的使用

實驗二:組合邏輯電路的分析與設計 4 多進制全加、全減器的分析設計;OC門、三態門的認識。

實驗三:中規模組合邏輯電路設計一

(并行加法器) 4 各種碼形變換電路

實驗四:中規模組合邏輯電路設計二

(譯碼器、數據選擇器) 4 串并變換電路、交通燈故障報警電路、密碼電子鎖電路、表決器電路的分析與設計

實驗五:觸發器測試 2 加強時序概念的理解

實驗六:同步時序邏輯電路分析設計 4 不完全確定同步時序邏輯電路分析設計

實驗七:中規模集成電路計數器的功能及應用 4 綜合運用

綜合實驗:課程設計 2周 硬件描述語言VHDL

2.3實驗方法的改革

實驗課教學不再是單純的老師講解、學生照電路圖連線,也不是簡單地完全交由學生獨立完成,而應是根據實驗類別分別處理。

驗證性實驗和設計性實驗主要進行基本技能訓練,先由老師講述知識點的背景、問題產生的緣由、電路構成的思路等,之后才要求學生動手實驗。對每一個講解的電路,都要留給學生一系列問題:電路的設計思路是什么?有沒有問題?適用在什么場合等等。要求通過實際電路的檢測

來尋求答案,學生通過主動思考來解決問題,大大激發了學習興趣。在此基礎上,再要求學生完成較有難度的設計,學生根據所學邏輯電路的設計步驟,設計、連接電路并調試,寫出完整的實驗報告。

課程設計要求綜合運用當前課程和前修課程的基本知識,進行融會貫通,對所學專業課程知識進行綜合和實際應用。實驗前給出設計要求,要求學生按設計任務書中的要求獨立完成探索研究、查閱資料、設計方案、選擇設備和安裝調試、評估優化,寫出完整的項目說明書。老師只進行答疑,但不涉及基礎知識。

創新實驗不是針對所有學生開設的,選擇吸收部分對硬件感興趣的優秀學生加入到創新實驗的團隊中來參加各種創新實驗活動。實驗室提供了元器件、硬件組裝平臺、各種產品開發平臺,學生經過市場調研、分析設計、確定開發工具、項目實現、評估優化、開發說明書等過程,需要綜合運用各門課程的知識,還要涉及到一些未曾接觸過的領域,老師只進行設計思路的指導。通過創新實驗即培養學生的科研興趣也提高他們開發硬件產品的水平。

3實驗課程改革實施情況分析

“數字電路與邏輯設計”的實驗教學改革經過4年的實施,取得了一定的效果,學生普遍對硬件類課程產生了興趣,提高了綜合運用知識的能力,訓練了邏輯思維。

3.1培養了分析和解決工程實際問題的能力

在同步時序邏輯電路分析設計(實驗六)這個實驗中,實驗課上給了學生電路圖(圖2),要求學生分析,并搭建實際電路驗證,大部分學生都可以根據電路圖寫出方程式(輸出方程、驅動方程、狀態方程)、列狀態轉移真值表、畫狀態轉移圖和時序圖、說明邏輯功能,得出的結論是“111……”序列檢測器,再按電路圖搭建實際電路,測試結果。學生發現實驗時兩個1輸入之后,輸出就為Z=1,與分析結果不符,繼而查找出原因是輸方程為Z=xy2 y1,在11狀態之后,輸入x=1,在時鐘未到來輸出已經置1,修改電路為Moore型,則可實現“111……”序列檢測器。

圖2同步時序邏輯電路分析設計電路圖

通過這個實驗,學生們加深了對時序概念的理解,訓練了獨立思維的能力和動手能力,發現了指導老師也未注意的問題,對課程的學習產生了信心。

3.2訓練了邏輯思維能力和創新意識

中規模組合邏輯電路設計(實驗三)要求選用4位并行加法器和適當的邏輯門電路實現(X+Y)×Z,其中,X=X2X1X0、Y=Y2Y1Y0、Z=Z1Z0均為二進制。實驗中希望同學積極思考,采用不同的方法來實現。下面介紹其中2種設計。

根據乘數和被乘數的取值范圍,可知乘積范圍處在0～48之間。故該電路應有6個輸出,設輸出用W5W4W3W2 W1W0表示。

第一種設計方案,兩數先加再乘,過程如圖3。

圖3第一種設計方案

第二種設計方案,兩數先分別乘,如圖4、圖5;再將結果相加,過程如圖6。

經過這個實驗,大部分的學生愿意積極主動思考,敢于創新,并通過實驗訓練了邏輯思維能力。

圖4第二種設計方案(1)

圖5第二種設計方案(2)

圖6第二種設計方案(3)

4結束語

在“數字電路與邏輯設計”課程的實驗教學工作中,我們不僅注重實踐動手能力的培養,更注重邏輯思維能力、綜合運用知識能力、創新意識的培養,更要使學生掌握工程設計的主要程序和方法,培養分析和解決工程實際問題的能力,樹立正確的設計思想。

實驗教學改革是一個長期過程,它需要在實踐中不斷深入與完善,適應科學技術的發展和社會對高素質人才的需求。

參考文獻:

[1] 常薇,張明武. 硬件與電子技術課程網上虛擬實驗教學模式研究[J]. 中山大學學報論叢,2005(3):80-82.

[2] 李南櫻. 計算機專業“數字邏輯”課程教學改革的探討[J]. 科技信息,2007(3):189-190.

[3] 王詩兵,陳蘊. 淺談數字邏輯實驗教學改革[J]. 阜陽師范學院學報: 自然科學版,2004(21):69-71.

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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

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中圖分類號：TN702 文獻標識碼：B

1. 引言

數字電路與邏輯設計課程[1]是工科電子信息類與電氣工程類專業的專業基礎課，對學習后續相關專業課起著不可替代的作用。該門課程的教學一般包含理論教學、實驗教學和課程設計等教學環節。通常情況下，完成一定內容的理論教學后，再安排相關實驗課程，在實驗板上搭建具體的硬件電路或專用的數字電路實驗儀器進行測試、修改和完善。但是，這些方法往往面臨連線多、易于出現錯誤或需要反復調試，難以排查錯誤等問題，這種教學方式會導致學生對所學內容的感性認知較差，從而較低對課堂理論教學的積極性。因此，引入虛擬仿真軟件勢在必行。

Matlab[2]集算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括Matlab和Simulink[3]兩大部分，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等諸多領域。

針對目前課堂教學的問題，采用Matlab/ Simulink仿真工具進行數字電路的調試、仿真與驗證，可以有效避免傳統方法的容易出現的各種缺點，同時還能在省時、省力的條件下使課堂的講解更加生動，更易被學生理解。因此，本文通過同步RS觸發器為例介紹Matlab軟件實現數字電路仿真的方法。

2. 電路設計與仿真

數字電路按照功能劃分，可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。二者之間最重要的區別是時序電路中通常還需要對數據進行存儲，這一功能通常是由觸發器來實現的。觸發器是時序邏輯電路的基本邏輯部件，它有兩個穩定的邏輯狀態，即狀態0和狀態1。根據輸入端信號的不同，觸發器可具有置0、置1、狀態保持等功能。當輸入信號消失后，觸發器的狀態能夠保持不變。因此，觸發器具有實現1位二值信號的記憶的功能。

觸發器可以按照邏輯功能的不同，分為同步RS觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器等。其中同步RS觸發器是學習其它觸發器的基礎，因此，下面將介紹如何用Matlab/Simulink仿真工具實現同步RS觸發器的相關功能。

2.1 基本原理

由與非門組成的同步RS觸發器的電路圖如圖1所示，其真值表如表1所示。

其中， 是約束條件，表示 和 不能同時為0。

2.2 仿真實現

由于同步RS觸發器的功能和組合邏輯電路的學習相比差異較大，不易于學生的理解，因此，在課堂學習的過程中通過Simulink軟件模擬同步RS觸發器，從而強化學生對同步RS觸發器功能的理解。同步RS觸發器的仿真步驟如下：

首先，添加模塊。在Matlab軟件中運行Simulink模塊，再打開模塊瀏覽器，再采用Simulink模塊庫中的標準模塊來構建同步RS觸發器模型。鑒于激活模塊需要放到Subsystem中的設計區域中，因此先將Connections模塊庫中的Subsystem功能模塊復制到設計區域內，再進入Subsystem的設計區域進行設計。

具體而言，通過4個與非邏輯（NAND模塊）組成。同時，還需要在反饋的位置加上兩個加法器產生初始值。從而避免產生代數環的錯誤。另外，還在同步RS觸發器的前端添加一個功能激活（enable）模塊，使其成為具有時能端的同步RS觸發器。

選用Simulink中的logical operator模塊和pulse generator模塊，并設置各個模塊的參數，再將不同的模塊通過信號線連接起來，建立同步RS觸發器的Simulink仿真模型，其內部結構如圖2所示。

輸入端R和S接Constant模塊，enable接pulse generator，輸出數據被導入到Matlab的workspace空間，然后方便調用Matlab的函數顯示相應的結果，時序仿真結果如圖3所示。

在圖3中，其中‘R input’和‘S input’分別表示R和S端的信號輸入。‘enable’表示時鐘脈沖，‘Q output’和‘Q-inverse output’分別表示輸出信號 和 。

3. 結束語

綜上所述，隨著電子技術的高速發展，數字電路的形式日趨復雜化，僅依靠傳統的課堂教學模式已經逐漸不能滿足新技術人才的發展要求。故應利用多種新技術和傳統的課堂教學方式相結合，本文采用Matlab/Simulink軟件進行仿真：一方面可以彌補課堂教學的不足，加深學生對課堂所講的概念與工作原理等理論知識的理解；另一方面，也可以克服通過電路元件搭建實驗電路帶來的不便，如實驗室元器件品種、規模、數量的不足，儀器的陳舊老化，實驗板電路的單調等問題，電路出現故障后難以調試等問題，不利于學生的創新設計。因此，利用Matlab/Simulink軟件進行仿真在日常數字電路與邏輯設計課堂教學中發揮著越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 王毓銀，沈明山. 數字電路邏輯設計[M]. 高等教育出版社， 2006.

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1.引言

在電子技術中，頻率是最基本的參數之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結果都有十分密切的關系，因此，頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種，最初的經典的振簧式頻率表經電動式、鐵磁電動式結構的指針式型頻率表和后來發展到使用示波器。但不管使用哪一種，不僅體積大、價格昂貴，而且操作過程復雜，攜帶也不方便。現在電子計數器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現測量過程自動化等優點，是頻率測量的重要手段之一。頻率計作為電子測量和儀器儀表專業領域中的重要儀器要經常用于測量頻率、周期、頻率比和進行計數以及測量時間，文中應用數字電路知識設計出了數字頻率計。它不僅體積小、價格低廉，而且操作方便快捷，可以廣泛應用于計算機系統，通信廣播設備，生產自動化測控裝置，帶有LED，LCD數字顯示單元的多種儀器儀表以及諸多的科學技術領域。

2.設計基本框圖

數字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。由于頻率和周期之間存在倒數關系（f=1/T），所以只要測得兩者中的一個，另一個可通過計算求得。頻率是在單位時間（1s）內信號周期性變化的次數。這里我們采用直接測在給定的1s時間內對信號波形計數，并將計數結果顯示出來，就能讀出被測信號的頻率。由于計數脈沖必須為方波信號，所以要用施米特觸發器對輸入波形進行整形放大。由于日常用交流電的頻率為50Hz，這里可以利用記數器記錄50個脈沖的時間作為秒脈沖信號。這個秒脈沖加到門與上就能控制檢測出待測信號在1秒內通過與門的個數，脈沖個數由計數器計數，結果由七段顯示器顯示。因此該頻率計電路由輸入整形電路，秒脈沖信號發生電路，計數器，顯示器等組成。

3.具體設計過程

3.1 放大整形電路

為了使放大器的輸出信號能與數字電路相適應，故采用低電壓（+5V），單電源運算放大器這里選用F158，整形器通常的是用施米特觸發器。施米特觸發器也可由555或其它門電路組成，在這個設計方案中將選用7555。

3.2 秒信號發生電路

（1）輸入電源

這里采用利用W78XX系列的三端穩壓器將日用交流電（220V.50Hz）變壓后的電壓（5V，50Hz）作為秒信號發生電路的輸入電壓。W78XX系列的三端穩壓器為固定式穩壓電路穩壓器，其輸出電壓有5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V共7個檔次，型號后面的2個數字表示輸出電壓值。輸出電流分1.5A（W7800），0.5A（W78M00）和0.1A（W78L00）3個檔次。如W7805，表示輸出電壓為5V，輸出電流為1.5A。它因性能穩定，價格低廉而得到廣泛的應用。

（2）秒信號產生

由于日常用交流電的頻率為50Hz，變壓后的5V交流電頻率仍為50Hz。這里可以利用記數器記錄50個脈沖的時間作為秒脈沖信號。在把信號送入記數器前仍要整形，這里仍采用555定時器與其它門電路組成整形電路。

3.3 主控門電路

該部分電路在整個電路中起著控制頻率計數的開始的作用，相當于一個開關電路。這部分由RS觸發器和一只反相器組成，原理如圖1所示。

在秒信號發生電路中，也有同樣的閘門電路來控制記數的開始和結束，只不過那里的開啟信號是待測信號。

3.4 計數，譯碼，顯示設計

這一部分是頻率計電路的核心部分，也是設計的重點。在這一部分中整形后的脈沖首先通過的計數器，計數器輸出的信號為8421BCD代碼，再經譯碼變成七段字形代碼，七段數碼管顯示出來。計數器選用十進制中規模集成計數器，在這兒選用74LS160，譯碼器選74LS48，顯示的為LED數碼管顯示器。這一部分的連線電路圖如圖2所示。

4.總電路圖

數字頻率計設計的總電路圖如圖3所示。本數字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。當沒有信號輸入時，555定時器電路輸出低電平，通過RS觸發器使與門1關閉，則定時計數器不工作，電路處于不工作狀態。當有信號輸入時，通過與非門組成的施密特觸發器整形后輸出一個高電平，通過RS觸發器把與門1打開，此時定時計數器開始工作，同時，用于顯示的計數器也開始工作。在測頻率前首先要將頻率計上的復位開關按一下，讓內部的RS觸發器復位，而后開始測頻率。

5.結束語

該電路只可以測1～9999Hz范圍的頻率，如果想測更大范圍就需要對電路進行擴展。可以在輸入整形脈沖后加一級分頻器，如果是10倍分頻，電路的測量范圍可以增加到10倍；還可以在定時整形脈沖后加倍頻器，如果是10倍頻，則電路的測量范圍可以增加到10倍。

利用數字電路知識設計了一種數字頻率計，它實際上就是一個脈沖計數器，即在單位時間里（如1秒）所統計的脈沖個數。電路由輸入整形電路、時鐘振蕩器、分頻電路、量程選擇開關電路和計數、譯碼、顯示電路等組成。本多功能數字頻率計電路設計的使用方便、體積小、成本低、測量誤差小，實用性強，可在1～9999Hz范圍內使用。雖然測量量程有限，但是可擴展性比較強。要想獲得較寬的量程可以對電路進行擴展。

參考文獻

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[3]施良駒編著.集成電路應用集錦[M].北京：電子工業出版社，1988.

[4]周仲編著.集成電路應用350例[M].北京：電子工業出版社，1988.

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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（6）

現今的時代是信息化的時代，信息化的特征就是對所有信息進行數字化的處理，并由此構成數字系統。所謂數字系統，即對數字信息進行傳送、加工、處理的電子設備。一個數字系統既可能是一個小而簡單的，又可能是一個龐大而復雜的系統，如：數字鐘是一個數字系統，數據采集系統、信息網絡系統也是一個數字系統。隨著電子技術的高速發展，采用傳統設計手段完成復雜數字系統設計越來越力不從心。以FPGA/CPLD為代表的大規模集成可編程邏輯器件（PLD）和電子設計自動化（EDA Electronic Design Automation）設計方法，代表著現代數字系統設計的發展方向。

重慶郵電大學數字系統設計課程群教學團隊從培養能在通信與信息領域從事科學研究、工程設計、設備制造等高級工程技術人才的目的出發，經過多年的實踐和總結，提出了層次型的數字系統設計課程體系，完善了數字系統系列課程內容，理順了課程之間的銜接，提出了數字系統設計系列課程的建設要體現三個特性：理論體系的系統性、學科知識的前沿性和工程實踐的應用性，并已將課程改革寫入專業的培養方案，在2011年9月獲得重慶市優秀教學團隊的稱號。

1.構建系統的課程體系。

教學團隊以現代設計手段和方法為主線，重塑了教學課程體系，構建了以經典數字電路課程教學為基礎，以現代電子技術應用和設計課程教學為提升的理論和實踐教學課程相融合的體系結構，在經典數字電路教學中注重理論體系的邏輯性，在電子技術應用和數字系統設計中強調學科知識的前沿性和工程實踐的應用性。具體層次見圖1。

圖1 數字系統設計課程體系圖

1.1注重數字電路基礎教學，培養學生專業課程素養。

“數字電路與邏輯設計”是一門重要的專業基礎課，是關于數字系統經典電路的分析設計方法的課程，因此，課程的教學以構筑學生的知識結構為主線、訓練邏輯思維能力為主體。

針對不同專業培養要求，數電課程在理論和實驗教學上采取了不同教學方法和手段，如：通信與信息類專業側重系統級應用，實驗以綜合設計為主；計算機類側重外部邏輯關系和可編程PLD、淡化內部電路原理，實驗以應用為主；自動化類側重控制觀念和電氣特性，重視A/D、D/A內容，實驗以應用控制型為主。

針對我校通信學院和光電學院強化班學生的特點和教學要求，教學團隊開展了數電課程的雙語教學，旨在讓學生提前掌握專業詞匯，提高閱讀外文文獻和自學現代電子技術的能力。自2005年在光電學院強化班進行試點開始，至今已送出6屆1000多名學生。

1.2強化現代數字系統設計教學，培養學生工程實踐能力。

由“可編程邏輯器件與應用”、“單片機原理與應用”、“電子設計自動化”、“DSP原理與應用”、“嵌入式系統開發與設計”、“電子系統綜合設計與仿真”6門課程構成現代設計方法和理論層次。該層次以培養學生的工程實踐能力為目標，在課程內容的具體設置中，教學團隊提出開放的思路、打破單一課程限制。如：在數字電路實驗教學時間內，有步驟地推進FPGA初級應用訓練（原理圖的設計訓練）；在FPGA教學時間內，有目的地聯系數字信號處理、通信原理等專業背景課程，強化FPGA在數字系統、通信領域等各方面的應用能力。

其中，“電子系統綜合設計與仿真”為重點建設課程，課程涵蓋知識面廣泛，強調系統綜合性設計。特別根據電子競賽相關內容模塊，添加了電源設計、信號源設計等內容，培養學生綜合運用所學知識進行實用數字系統設計的能力。

2.采取多樣化的教學方法和手段，增強教學效果。

2.1形象、生動的理論教學方法。

通過長期的教學研討，團隊形成了案例教學法、比喻教學法、啟發教學法、思維訓練法等多種方法綜合使用的教學方法，極大地調動了學生的積極性和興趣。以“數字電路與邏輯設計”課程為例，談談各種教學方法。

2.1.1案例教學法。如數字電路課程教學中，學完組合邏輯與觸發器后，以三人搶答器為例，先從組合邏輯電路的設計入手，分析其功能，找出其缺陷，再添加觸發器，改進其功能，增強學生的學習興趣，引發學生設計電路和改進電路的意識和愿望；在講了組合邏輯電路的競爭冒險之后，以MULTISM為仿真軟件，演示組合邏輯電路競爭冒險的險象及消除方法，要求學生課后查找資料，提交仿真作業；在講完計數器后，以電子鐘設計為例，串講前面所講的譯碼器、計數器、數碼管，極大地調動了學生的興趣。

2.1.2比喻教學法。在講卡諾圖化簡時以“擒賊先擒王”來說明圈圈得越大越好；“不打落水狗”來說明保證每個圈中至少有一個小方格不被重復圈過。

2.1.3啟發教學法。觸發器的講解過程中，從RS觸發器入手，講其特點、優點，引導學生發現其電路的缺點，從而提出改進電路鐘控RS觸發器，再進一步分析其電路優點和缺點，進一步啟發學生提出改進電路，引出鐘控JK觸發器、鐘控D觸發器，進一步引出主從觸發器。隨著電路一步一步地改進，又會帶來新的問題，引發學生思考，提高學生的學習興趣。此時，再以人生哲理為例，引發學生從電子技術的改進過程中思考人生。

2.1.4思維訓練法。在講中規模計數器設計任意模值的計數器過程中，以畫狀態轉移圖為工具，引導學生從復位法、置位法及進位輸出置最小數、級聯等多種方法設計電路，實現學生設計電路的思維訓練，從而完成數字電路時序邏輯電路設計教學任務——任意模制的計數器均可實現。

2.2以自學為主的實驗教學方法。

為了加強學生系統設計能力以及工程實踐能力，團隊經過多年的摸索，對數字系統設計系列課程實驗教學進行了大力度的改革。

2.2.1加大實驗課時，調整理論、實驗課時所占比例。如數字電路與邏輯設計（56學時理論+24學時實驗）、可編程邏輯器件與應用（16學時理論+16學時實驗）、嵌入式系統（16學時理論+16學時實驗）、DSP原理與應用（20學時理論+20學時實驗）、電子系統綜合設計與仿真（30學時理論+26學時實驗）。

2.2.2從2006年開始我們通過中央與地方共建資金、學校撥款、企業捐助的方式，建立了基礎教學平臺和開放實驗教學基地兩級實驗教學平臺。實驗教學上采取傳統實驗與開放實驗相結合的形式。教師講授基礎入門知識，除必須完成的實驗項目外，學生可以根據自身學習情況自行安排實驗時間、實驗內容。

以“可編程邏輯器件與應用”課程為例，必做實驗包括：QUARTUSⅡ簡介與應用、帶使能端的計數器的設計、數控分頻器的設計等，采用傳統實驗方式，由教師講授基本原理和設計思路，學生按部就班完成。該部分實驗要求學生主動性較少，主要目的在于設計流程、軟件開發、硬件平臺的掌握。選作實驗包括：基于LPM-ROM的四位乘法器設計、序列檢測器的設計、數碼管掃描顯示電路、硬件電子琴設計、數字頻率計的設計等。學生還可以自行擬定題目，與教師商量后進行。該部分實驗采用開放實驗教學，以學生自主學習為主，強調學生的實踐精神和動手設計能力。

3.日常教學與科技活動有機融合

教學團隊把相關課程與各類課外創新活動結合起來，多渠道促進學生創新能力的培養。

首先，我們從課程學習中選擇優秀的學生進行進一步的培訓。建立系統化的現代數字系統設計課程教學體系和開放實驗教學，能夠提升多數學生創新能力和一定的電子設計和應用能力，具有參加各類科技活動最基本的素質。在此基礎上，選拔條件更加出眾的學生進行后續的集中培訓。

其次，根據各屆競賽的題目和要求修改課程教學內容。例如：在“EDA”、“可編程邏輯器件與應用”等課程會根據的新技術的發展增加相應的技術講座。“電子系統綜合設計與仿真”為新開設課程，重點在于系統性應用綜合知識，在基本模塊講完后，進行綜合性實際項目的設計，其中就包括精心選擇的各類電子競賽試題。各類科技活動對推動課程教學的各項改革起到了促進作用。

最后，我們與中國電子協會合作，進行全國電子設計工程師認證培訓。多渠道提升學習動力，營造科技氛圍。

4.建設高水平師資隊伍

我校通過引進、國內外進修培訓，以及采用“以科研促教學”、“以科技競賽促師資隊伍”、“理論實踐教學雙肩挑”的模式，加快教師隊伍的成長，形成了一支以中青年為主，職稱、學歷和知識結構合理的教師隊伍。教學團隊在特色專業建設，教學方法與手段改革，精品課程建設，教材建設（自編教材12本），自制實驗設備（自行研發設備6項），尤其是指導學生課外科技活動、組織和參加各種科技競賽等方面取得了很大的成績，具有較強的示范作用。

5.結語

數字系統設計系列課程的教學改革獲得了較大的成功，課堂教學成效得到了顯著的提升，尤其在課外科技競賽方面取得了豐碩的成果。2005年以來，教學團隊教師指導參加全國大學生電子設計競賽，獲得全國一等獎2項、二等獎2項，重慶市一等獎6項、二等獎5項。2008年以來，參加重慶市盛群單片機電子設計大賽，獲得創意獎1項、一等獎3項、二等獎7項、三等獎5項。2010年，參加“高教社&XILINX杯”重慶市大學生電子設計競賽本科組7人獲得二等獎、2人獲得三等獎；參加“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽，獲得全國二等獎2項、三等獎1項，重慶賽區一等獎2項。人才的培養是一項系統而艱巨的工程，我們仍需要不斷地探索，尋求如何不斷提升學生的綜合設計能力與實踐能力。

參考文獻：

［1］姜威，姚富安，劉勇，南新志.實用電子系統設計基礎［M］.北京：北京理工大學出版社，2008.1.

［2］潘松，黃繼業.EDA技術實用教程（第三版）［M］.北京：科學出版社，2006.9.

［3］鄒虹，賀麗芳等.數字電路與邏輯設計［M］.北京：人民郵電出版社，2008.3.

篇（7）

1 橫向分層

橫向分層，是指同一門課程在不同層次學生之間分層，在我院，學生以A、B班的形式分層上課。橫向分層的主要實施如下。

1.1 教材分層

由于A、B班學生的學情不同，若采用同樣的教材，則不能充分體現分層教學的思想，故在我院數字電路與系統課程中，A班同學前后采用過王毓銀主編的《數字電路邏輯設計》一書（高等教育出版社）、康華光主編的《電子技術基礎-數字部分》（第五版，高等教育出版社），這兩部教材都是國內數字電子技術領域的經典教材，也是國內多數高校，尤其是重點高校研究生招生考試的指定教材。B班同學采用北京郵電大學出版社唐志宏主編的《數字電路與系統》一書，概述內容簡練，理論和實踐結合較為密切，適合應用型人才的培養。

1.2 大綱分層

A、B班數字電路與系統課程采取不同的教學大綱，A班教學大綱充分體現研究型人才培養的特點，B班教學大綱則體現了應用型人才培養的特點。以本課程第三章集成邏輯門為例，A班要求掌握CMOS基本邏輯門和TTL基本邏輯門的電路結構、工作原理和特性參數，以達到培養學生自行分析、設計和應用類似電路的目的，B班對這些內容僅要求達到“了解”的程度，而在集成邏輯門的實際應用方面（如CMOS電路和TTL電路的接口問題）提出了更高的要求。

2 縱向分層

縱向分層，是指同一個教學班內再將學生和教學內容劃分為不同層次，根據實際情況實施教學。

2.1 同一教學班中學生的再分層

即便在同一個教學班，學生的學情也不盡相同，學生的學習能力、理解能力也是參差不齊的，故需要任課教師通過各種途徑，充分了解學生的基本狀況，這也是能否有效實施分層教學的基本。以我院2012級數字電路與系統課程A班來講，本班共98名學生，來自于電子、自動化、電氣工程、通信工程等4個專業，并不均勻地分布在14個班級，涉及到14個班導師和4個輔導教師。因此，任課教師在課外花了大量時間，與班導師、輔導教師以及前續模擬電子電路課程任課教師展開調查和交流，爭取做到對絕大多數學生的基本學情掌握第一手的資料，在正式開課之前做到心中有數。由于本文作者除了擔任數字電路與系統A班的教學任務之外，還擔任了數字電路實驗、數字電路課程實踐、電路理論及實驗、模擬電子電路理論及實驗、模擬電子電路課程設計等課程教學任務，與學生在不同學期、不同課程之間經常“不期而遇”，有著廣泛的學生基礎，與學生之間建立了互相信任的和諧師生關系，故在數字電路與系統課程開課之前，就已經很好地掌握了該教學班的基本情況，學生的層次水平已然做到心中有數。

2.2 教學內容的分層

同一門課程的教學內容要自成體系，又要區分層次，這也是分層教學理論提出的基本要求。在確定數字電路與系統教學內容的同時，也要清晰地區分教學內容的層次，并將這些信息準確地傳達給學生。以本課程第五章“鎖存器和觸發器”為例，將教學內容區分為基本概念、原理、方法及應用三個層面，基本概念中，又按照教學要求區分為掌握、理解和了解三個層次，例如基本概念里將“鎖存器、觸發器、現態、次態”等劃分為需要掌握的內容，將“雙穩態、觸發方式、空翻”等劃分為需要理解的內容，將“介穩態”劃分為需要了解的內容。

2.3 授課策略上的分層

課堂授課的分層策略對教師提出了更高的要求，要想達到課堂分層教學的良好效果，教師可以從以下幾個方面實施：

（1）在授課過程中，將教學內容之間的層次關系，準確無誤地傳遞給學生。教師可以通過講解時間的長短、是否有配套實例、是否有提問和討論環節、語音語調的變換等方式達到這一目的，萬萬不可采用“這些內容是重點，考試一定會考”、“這些內容不重要，考試不考，不講了”等等此類生硬的話語。

（2）精心設計提問環節。課堂提問是提高師生互動的有效方法，教師在提問之前，一定要準備好需要提問的問題、準備提問哪個層次的學生，甚至要想好如果學生回答不上來應該怎么應對等。

（3）采用多媒體課件和板書有效結合的授課方式，基本內容和重點內容要精講，提高和創新內容根據學生的理解和接受程度選擇性講解。在教學內容講解時間的安排和授課時的語音語調來向學生傳達不同層次的信息。

2.4 作業的分層

課后作業的選取也要恰當分層，數字電路與系統課程的作業選取分為三個層次：基本題目、提高題目和創新題目。基本題目幫助學生復習和鞏固基本知識點，提高題目幫助學生自我檢查學習效果，創新題目幫助學生激發學習熱情。以數字電路與系統第六章“時序邏輯電路”為例，基本作業為時序邏輯電路的基本概念題，提高作業為同步時序邏輯電路的分析題目，創新作業為“任務驅動型”作業：利用D觸發器設計一個四路搶答器，要求學生在課后自己查閱相關資料、選擇器件、確定電路結構、到實驗室搭建測試電路。實踐證明：恰當選取分層作業，既可以幫助學生梳理知識結構，又能幫助學生將理論和實踐很好地結合起來，最終達到學以致用的目的。

2.5 考核的分層

篇（8）

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（9）

一、邏輯設計課程目標與定位

1、課程目標

使學生具備本專業的高素質技術應用型人才所必需的電子電路邏輯設計基本知識和靈活應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；通過項目的引導與實現，培養學生團結協作、敬業愛崗和吃苦耐勞的品德和良好職業道德觀。本課程目標具體包括知識目標、能力目標和素質目標。

（1）知識目標：熟悉數字電子技術的基本概念、術語，熟悉邏輯代數基本定律和邏輯函數化簡；掌握門電路及觸發器的邏輯功能和外特性；掌握常用組合邏輯電路和時序電路的功能及分析方法，學會一般組合邏輯電路的設計方法（用SSI和MSI器件），學會同步計數器的設計方法；熟悉脈沖波形產生與變換電路的工作原理及其應用；了解A/D，D/A電路及半導體存儲器、PLA器件的原理及其應用。

（2）能力目標：具有正確使用脈沖信號發生器、示波器等實驗儀器的能力；具有查閱手冊合理選用大、中、小規模數字集成電路組件的能力；具有用邏輯思維方法分析常用數字電路邏輯功能的能力；具有數字電路設計初步的能力。

（3）素質目標：培養學生學習數字電路的興趣；培養學生團結合作的意識，培養學生自己查找資料能力。

2、課程定位

《邏輯設計》是計算機應用技術專業和電子信息類專業的一門重要硬件基礎課，其理論性和實踐性很強，尤其強調工程應用。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和集成電路設計的基礎。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。通過本課程學習，熟悉小中大規模數字集成電路分析與應用，突出數字電子技術應用性，獲得數字電子技術必要的基本理論基本知識和基本技能；了解數字電子技術的應用和發展概況，為后繼課程及從事相關工程技術工作和科研與設計工作打下一定基礎。《邏輯設計》在電子信息專業課程的地位，表現在其先導課程為《電工電子技術》，要求學生掌握由分立元器件組成的電子電路的識別與檢測、與基本分析方法，掌握有關晶體管以及晶體管電路的分析方法等；其后續課程有《微機原理與接口技術》、《單片機技術應用》、《EDA技術應用》等。學習集成電路芯片在計算機及相關電子設備中的應用與作用。

二、邏輯設計課程教學內容

1、教學內容選取依據

（1）以培養高素質技能型人才為目標，教學內容選擇與組織突出“以能力為本位，以職業實踐為主線，以項目主體--任務貫穿”為總體設計要求，在內容的選取上，首先立足于打好基礎。在確保基本概念、基本原理和基本教學方法的前提下，簡化集成電路內部結構和工作原理的講述，減少小規模集成電路的內容，盡可能多地介紹中大規模集成電路及其應用。以能力培養為主線，以應用為目的，突出思路與方法闡述，力求反映當今數字電子技術的新發展。

（2）在教材內容編排上精心組合，深入淺出，做到概念清晰，邏輯設計思想嚴謹。教學實施中注重重點突出，層次分明，相互銜接，邏輯性強，以利于教學做一體化的整合。在講義上力求簡潔流暢，通俗易懂，便于學生自學。

（3）以實訓項目為載體，采取任務驅動教學做一體化的實施，體現理論指導實踐，實踐深化理論的素質養成目的。

（4）依據各學習項目的內容總量以及在該門課程中的地位分配各學習項目的課時數。

（5）知識學習程度用語主要使用“了解”、“理解”、“能”或“會”等用來表述。“了解”用于表述事實性知識的學習程度，“理解”用于表述原理性知識的學習程度，“能”或“會”用于表述技能的學習程度。

2、教學具體內容安排

表決器電路設計與制作，搶答器電路設計與制作，同步計數器電路設計與制作，方波發生器電路設計與制作，數字鐘電路設計與制作。

三、邏輯設計課程教學模式與手段

1、教材編寫

教材編寫體現項目課程的特色與設計思想，教材內容體現先進性、實用性，典型產品的選取科學，體現地區產業特點，具有可操作性。呈現方式圖文并茂，文字表述規范、正確、科學。

2、教學模式

采取項目教學，以工作任務為出發點來激發學生的學習興趣，教學過程中要注重創設教育情境，采取“教學做”一體化的教學模式，將知識、能力、素質的培養緊密結合，進一步加強職業教育教學改革研究，優化完善我校應用型人才培養體系。

3、教學方法

從教學手段、教案設計、教學思路、語言表述、教學資源等方面著手，對如何在課堂教學中提高學生的學習主動性和興趣開展教研。教學過程有進行項目引導，任務貫穿，“提出問題”、“引導思考”、“假設結論”、“探索求證”，把握課程的進度，活躍課堂氣氛，使大多數學生能夠獲得盡可能大的收獲。采用“發現法”教學方式，使學生建立科學的思維方法與創新意識。學習內容的掌握依賴于學習者的實踐，課程組加強了對教師教學及學生學習過程的管理；為使學生理解和有效掌握課程內容，在堅持課外習題練習、輔導答疑等教學環節的基礎上，增加隨堂練習、單元測驗等即時性練習環節，督促學生復習和掌握已學知識點。

4、教學手段

充分利用掛圖、投影、多媒體等現代化手段，發揮網絡突破空間距離限制的優勢，讓學生能夠最大限度的利用學習資源，自主地學習和提高，彌補課堂上未能及時消化吸收的部分內容。教學過程中相應教學班成立課程提高學習小組，任課教師課外指導該小組進行拓展學習及課外科技活動指導，達到因材施教的目的；一方面教師指導有興趣能力強的學生進行課外學習，特別是對數字系統設計知識的答疑指導，為能力強的學生提供發展空間，解決因課時數限制而無法在課堂上深入講授特定工程應用專題的矛盾。也加強了教師與學生的互動，教師可以第一手了解學生對教學過程的反饋，改進教學方法，利用學習好的學生帶動整個班級的學習，促進良好班風學風的形成。探討當前教學環境下，培養學生課外學習能力的新模式。

5、課程資源的開發與利用

整理并開發具有職教特色的自編教材，編寫學生實訓指導用書，引導學生查閱網絡資源，要注重利用仿真軟件的輔助設計功用。

篇（10）

1、信息與通信工程、電子科學與技術、計算機科學與技術。物聯網導論、電路分析基礎、信號與系統、模擬電子技術、數字電路與邏輯設計、微機原理與接口技術、工程電磁場、通信原理、計算機網絡。

2、以及現代通信網、傳感器原理、嵌入式系統設計、無線通信原理、無線傳感器網絡、近距無線傳輸技術、二維條碼技術、數據采集與處理、物聯網安全技術、物聯網組網技術等。

（來源：文章屋網 ）

篇（11）

“數字電子技術”是高職高專電類專業的一門專業基礎課程,是一門理論性和實踐性都較強的課程。它的任務是通過學習數字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學生在數字電路方面具有一定的理論水平和實踐技能,它是《微機原理與應用》、《單片機原理與應用》和《PLC原理與應用》等主要專業課程必不可少的基礎知識。該課程對于學好后繼專業課程以及提高學生的工程實踐能力都有著極其重要的作用。

1立足于教學目標，展開教學

1.1知識目標

熟悉布爾代數的基本定律，掌握卡諾圖與公式化簡法；掌握數字電路中常用的基本單元電路和典型電路構成、原理與應用；掌握常用的中小規模集成電路功能。

1.2能力目標

具有查閱集成電路器件手冊，合理選用集成電路器件的能力。對集成芯片，重點分析電路的外特性和邏輯功，以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊、資料等，使學生學會在實際應用中正確選擇和使用集成芯片。

具有識讀和分析一般典型應用電路的能力。增強電路分析的內容，弱化電路設計。傳統數字電路教學往往注重電路設計內容的教學，好像只有電路設計的能力，才能代表水平，而電路分析代表技能，是低技術的。不過技能卻正符合了高職高專的教學目標，所以在教學過程中，應注重電路分析方法的教學，讓學生學會分析較復雜電路，能修改已有電路服務于自己的設計目標。

具有邏輯分析問題與解決問題的方法。隨著數字技術的廣泛普及,數字化社會已經到來,大規模、超大規模數字集成電路以其低功耗、高速度等特點,應用越來越廣泛。因此如何在有限的時間內使學生扎實掌握數字電路基礎知識理論和基本操作技能,培養分析問題、解決問題的能力,是教師在教學過程中需要認真思考的問題。并使學生在傳統的數字電路邏輯分析、邏輯設計思維訓練的基礎上進一步建立起現代數字電路的應用與設計思想，掌握現代電子技術的新技術和新器件，在專業學習中適應當代硬件技術與信息技術的發展，為走向實際工作崗位打下堅實的基礎，為拓寬就業市場尋求一條全新之路。

1.3思想教育目標

（1）樹立熱愛科學、實事求是的學風和創新精神、創新意識。（2）具有一定的自學能力和獲取新知識、新技術的基本素質。（3）提高邏輯思維能力、養成認真細致的工作作風。

總之，專科教學不同于本科教學,專科教學注重于學生能力和綜合素質的培養，教學過程中突出培養學生應用知識,分析解決實際問題的能力,以學生為主體,以教師為主導,以教學為主線，樹立能力培養目標為重中之重的思想。

2選擇合適的教材，以教學要求分層、考核形式分類的方式評價教學

2.1教材的選擇

目前我校選擇的教材充分體現了高職高專教育的特點，以應用為宗旨，強調理論與實踐相結合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，便于自學，力爭做到“講，學，做”統一協調，重點和難點采取闡述與比喻相結合，例題與習題相結合，實例與實驗相結合，針對數字電路課程實踐性強的特點，增加了與教材相應的實踐環節教學內容。

針對數字電路教學過程中存在教學內容與學時數的矛盾，根據國家教委課程指導委員會的提議:EDA技術是電子技術類課程教學改革的重要方向。我校及時修訂課程大綱、調整教學內容。把EDA技術和PLD器件納入教學計劃。將教學內容分為數字邏輯基礎、組合邏輯電路、時序邏輯電路、可編程邏輯器件和脈沖信號的產生與整形五大模塊。

2.2教學要求分層

教學要求分為五個層次A．知道、了解。學生對教學內容有感性的、初步的認識或只要能識別它B．領會、理解。學生對概念、規律、基本操作等有理性的認識，即能自述、解釋和舉例說明，并在教師的指導下能順利地完成基本操作C．掌握、運用。學生在理解教學內容后，通過練習，形成技能；運用概念、方法、規則進行常規運算求解、論述和簡單運用、自主操作等D．熟練掌握、靈活運用。學生能綜合運用某個知識解決問題，綜合運用某項技能進行熟練操作或小規模技術設計等，從而形成某種能力E．思想素質的提高。如態度、意識、精神、毅力等的培養。

同時，采取了以創新能力的培養為核心的“四位一體”教學法,即旨在通過學生自學、討論、答辯、考查四個階段,培養學生的自學能力以及分析問題和解決問題的能力,徹底解決傳統教法中“滿堂灌”的現象。

2.3考核形式分類

考核形式分為五種：筆試：傳統的擬卷考試；操作：通過學生動手操作來考核；答辯：教師出題或學生自擬題，經一段時間的實踐，學生以報告形式完成答卷并根據需要答辯；社會化考核：參加由國家有權部門認定的考試考核機構或組織進行的考試考核；社會評判：由社會評定結果如實習鑒定等。

通過多種考核形式達到綜合評價學生的效果。

3采取傳統和現代化教學手段結合方式，運用實例靈活教學

3.1傳統和現代化教學手段相結合

教學課件是教材內容的提升和精煉,是將教材中的概念、定律及應用內容轉化為形象逼真的映像展示給學生。多媒體教學進入課堂是對傳統教學方法的改革,它是教學過程的一個有力工具,但決不能成為課堂教學的主宰,過于詳細的課件使學生上課注意力不集中,一些學生覺得課程內容包含在課件中,便在課堂上不記筆記、注意力分散、交頭接耳、甚至逃課。可以想象,教學中教師盯著顯示器,學生盯著大屏幕,這樣的教學情景很難調動教學氣氛、影響教師配以肢體語言等的熱情發揮,更談不上師生間的互動。只有將多媒體教學方法和傳統教學方法有機的結合起來,相互補充,并在教學實踐中不斷完善,才能取得完美的效果。

EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的英文縮寫,將EDA技術引入數字電路課程教學,可以使教師在講述理論的同時,利用EDA技術軟件進行仿真、演示,使學生消除“抽象感”,增加學習的興趣。使課堂教學更生動、直觀,使數字電路課程中一些基本理論和基本概念更加容易理解。

3.2運用實例靈活教學

數字電路的授課可以結合生活中的應用舉例,如目前多媒體PC機里的顯示卡、聲卡是用數電中的數——模(D/A)轉換實現圖像顯示和聲音播放的;制造業中的數控機床,交通信號燈的轉向時間顯示,家電產品中的CD、VCD、DVD等也都應用了數電技術。通過這些實例的介紹,可以使學生真正了解數字電路課程的重要性,從而能更加主動的去掌握所學知識。

培養創新型人才,就要實施創新教育,重視實驗教學,改變以教師為主導的教育模式,充分發揮實驗教學的作用,使之成為引導學生從實踐來獲取和應用理論知識的主要渠道,在完成驗證性實驗的基礎上，實驗大綱中安排智力競賽搶答器和電子秒表等一系列的綜合性實驗，使學生在由簡到繁的設計過程中了解設計工作的思路、方法，通過讓學生實際制作，使學生懂得如何進行理論和實踐相結合，加深對知識點的理解。

4結語

總之，我們只有立足于教學目標，選擇合適的教材，采取傳統和現代化教學手段結合方式，運用實例靈活教學，培養學生的創新能力，才能搞好教學，才能為學生走向實際工作崗位打下堅實的基礎。