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“數字電路與邏輯設計”是電氣信息類專業一門重要的專業基礎課。該課程是后續專業基礎課和專業課的先修課程和基礎，是學生開展課外科技創新活動的必備知識，是解決工程實際問題的重要理論和方法，結合目前的實際情況，對數字電路與邏輯設計教學進行改革。

1 數字電路與邏輯設計的本質

數字電路與邏輯設計是計算機科學與技術必修的一門重要課程。該課程中介紹了與數字系統相關的知識，體系等。設置這門課程的重要性在于讓學生能夠更好地了解數字計算機和其他系統的基本邏輯電路，能夠熟練運用課程中所學到的知識并在實際操作中對案例進行分析，客觀地提出要求。

通過這門課程的系統學習，可以加強同學的邏輯思維能力，落實到具體工作中，可以解決具體問題，可以對系統硬件進行檢測，并有一定的創新能力。數字電路課程教學之所以進行改革是為了提高學生對計算機硬件設施的了解，為日后的學習做鋪墊。我們從計算機科學的角度劃分，可以把其課程分為：分析電路，數字電路與邏輯設計，微機原理等。從這些課程不難看出，數字電路與邏輯設計起的是承上啟下的作用。

2 電子技術的廣泛應用加快了數字電路的發展

現階段，是科技的時代，電子技術已經應用廣泛，電子元素是計算機和電路不可缺少的構成元素。國民經濟和國防各領域的逐漸滲透，使得數字電子技術在相關專業的地位越來越重要。通過探討，認為要對以前的教程進行革新，減少理論性過強的內容，著重掌握數字集成電路器的特性與實際運用，將重點放在學生的實際操作上面。

此外要加強創新能力的培養，引導學生們多進行課外實踐活動，讓學生們把課堂上所學的知識用于實踐，這樣讓學生們在實踐中總結理論知識，有利于學生們知識的全面掌握。多媒體技術可以形象并明了地展示復雜的圖表，便于老師課堂上的教學，還方便了學生們觀看和理解。更重要的一點是，它節約了課堂信息量，增加了課堂上的教學內容。以培養學生創新精神和實踐能力為主線，堅持“三個結合”，實現“二個轉變”，達到“一個提高”。堅持實踐內容與理論知識相結合，創新實驗與科學研究相結合，課堂教學與課外實驗相結合；實現由基礎驗證性實驗向綜合設計性實驗轉變，由傳統型實驗向創新型實驗轉變；達到學生實踐能力和創新精神的提高。提高教學的工作環境，利于開展實踐教學，從而有利于人才的培養和教學質量的提高。圍繞實踐這個中心，增加新的教學內容，根據電子信息技術的專業特點，制定科學的實驗課程，在內容中多以實驗為主，增加教學模板，提高教學方法，總結出一套科學性、系統性的教學體系。

3 數字電路教學的改革方向

由于數字電路與邏輯設計的實踐性很強，所以，在實際的教學改革中要做到周全考慮，針對各項內容都要做出調整。還需要注意的是，做到書本上所學的知識配套進行實踐。理論結合實際，多結合實際情況進行訓練。其內容包括：工具運用能力，繪制電路，電路分析能力，項目綜合能力等。

3.1 課程體系的調整

為了更好地適應電子科學技術的發展，要優化課程結構的總體要求出發，進行模塊化的設計，使數字電路與邏輯課程內容體系具有系統性，科學性，先進性等。

數字電路與邏輯設計基礎從課程內容上被分為兩大塊。數字電路介紹了數字系統的組成，數字信號的特點等；在內容上先邏輯電路，邏輯部件，先單元電路后系統電路等等。數字電路多以理論為重點，在講解中多涉及外部邏輯功能。數字電路部分多以運用為主。這樣的課程組合可以讓學生對數字電路更加了解。

3.2 教學內容的調整

數字電路與邏輯設計的課程很多，為了讓學生在有限的實踐內把課程學好，要求教師掌握基本理論的同時有效地組織課程教學。在介紹運用時，要根據其不同的側重點進行分析。實驗教學從隨堂實驗到改革教學后進行獨立實驗，這其中包括驗證性實驗等。

通過有效的組織，可以增加學生們的實踐操作，調動學生們的積極性，從而有助于知識能力的提高。

3.3 加大實踐的內容與次數

數字電路與邏輯設計在教學中需要增加實踐內容，這有利于課程的安排，更提高了學生們的動手能力。在實踐中發揮良好的教學效果，要合理地拆分實踐內容：①基本實驗；②設計實驗。我們來了解一下這兩種實驗的概念：基本實驗室使用電子儀器的能力；而設計實驗則是為了實現邏輯功能，而采用的是數字系統。在設計實驗中鼓勵學生自擬實驗的項目，并將課外活動結合進來，使學生的思維更加廣闊。

目前的電子大賽就是為高校的改革服務，它是結合了電子信息的專業內容，這種比賽在教學改革中起到了引導的作用。這十多年來，在全國開展了很多電子計算機的競賽，這些競賽對高校體系改革幫助十分明顯，它有助于有才能的年輕人展示自己的能力與專業水平。在電子竟賽出題中增大數字電路EDA的內容可以引導高校建設EDA的實驗室，例如：SOPC（系統集成芯片）是我國“十一五”制定的重大專項，目前全國已在12個高校中成立了集成電路人才培養基地。

4 結語

現階段是電子化的時代，科學的進步帶動了電子技術的廣泛應用。大量的可編程器件被采用，這使得傳統的數字邏輯方法明顯變化。計算機的應用范圍越來越高，使得人們對計算機的認識逐漸深刻，計算機的設計理念開始突破原有的范圍。數字電路與邏輯設計在各種現代技術的合力推動之下，得到了明顯的提升，可以做到使學生緊跟在市場的前沿。所以，數字電路和邏輯設計的改革加快了這門科學的發展，提高了學生們解決實際問題的能力，給學生們的就業和發展打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]李曉輝.數字電路與邏輯設計[J].

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三本學生中多才多藝的較多，平時開展各種社團活動比較頻繁，學生自主創新思維活躍，但能夠有條不紊自主學習的學生可能只有一少部分，許多學生對學習沒有興趣，課余時間幾乎不學習。在教學過程中，剛開始學生還可以接受一些新知識，但隨著教學的深入，學習難度的增大，學生感到了困難，隨之學習的興趣也越來越低，主動學習便是一句空話，學生也就是為了應付考試，甚至不少學生都是考前突擊。這一特點在《數字電路與邏輯設計》課程的教學中也同樣存在。要提高本課程的教學質量，我們在定位教學目標，設置教學內容，采用教學手段和方法的時候都必須以這一實際情況為前提。

二、教學理念，教育目標

三本教學有別于一本和二本，教學注重于學生應用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，實現人才培養模式多元化，努力培養“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”，適應國際競爭和社會需求的應用型人才。三本教育要加強通識教育，注重文理滲透理工結合，體現本科教育的基礎性和可發展性。努力探索人才培養新舉措，深入推進人才培養模式改革，實現多元化人才培養新格局，大力實施“育人為本，全面發展”的人才培養戰略，拓寬基礎學科的范圍和基礎教學的內涵。

三、教材選取

考慮到三本學生理論基礎較差，教材選取不應選擇理論研究或理論推導比較復雜的教

材，否則會讓學生還未涉及到重要的知識點就已經因為難度過大而喪失信心。教材選取要以應用為宗旨，強調理論與實踐相結合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，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。

四、教學內容

在三本的《數字電路與邏輯設計》教學中，應該注重基礎教學，要求學生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組合邏輯電路和集成電路功能和設計方法。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[11]。

對于三本學生而言，在電路設計中要求學生掌握基本的設計方法，但可以適當降低對電路設計的要求，增強電路分析方法的教學。學生可以分析較復雜的電路，并且能夠利用已有的電路進行修改，使電路滿足自己設計的需要。

五、教學手段與教學方法

（一）采用現代化教學

《數字電路與邏輯設計》課程的特點就是電路圖、邏輯圖特別多，如果采用板書形式教學，既浪費課堂時間也達不到好的教學效果。教學過程中采用多媒體教學，可以使一些抽象的、難以解決的概念變得形象，易于學生接受。對于集成電路的分析和設計，為了增強演示效果，除了在PPT中添加更多的動畫效果外，還可以采用Flash或Authorware軟件制作動畫效果，使電路的變化過程一目了然。

（二）結合實際教學

在授課過程中，針對三本學生可以結合生活中的應用舉例，如目前LCD顯示、數字溫度計、十字路通燈控制、數字頻率計、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、制造業中的數控機床等都應用了數電技術。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，從而提高對數字電路學習的興趣和學習積極性。

（三）網絡教學

網絡教學可有兩種方式，一是上傳教師課堂教學過程的視頻到校園網；二是教師制作圖文并茂的課件，以及與該課程有緊密關系的資料一起上傳到網上。目前大部分三本學生宿舍都可以登錄校園網，學生可以在任何時間進行網絡教學。網絡教學的方式解決了學生傳統的看書自學枯燥無味的問題。

六、實踐教學

實踐教學一般分為基礎實驗和課程設計兩大部分。基礎實驗教學從屬于理論教學，實驗內容均為驗證性實驗。教師給出實驗步驟、電路圖，學生按部就班、驗證結果，通過基礎實驗，使得學生對于課堂所學基本概念和方法的理解和掌握更加透徹，同時培養學生科學實驗的精神和方法，訓練嚴格嚴謹的工作作風。基礎實驗是理論和實際相互聯系的一個重要教學環節，但是僅僅是這種以教師為主導的實驗模式，不能激發起學生學習興趣和積極性，學生仍然不善于綜合運用所學知識分析和解決問題。課程設計的目標就是為了加強基礎、拓寬知識面、增強學生的自主學習和工程實驗能力、發展個性、啟發創新、加強理論與實驗。學生根據實驗任務，自行設計電路和測試方案，增強學生自主學習能力，學生既動腦又動手，解決問題的能力大大提高[12]。

除此之外，還可以設置一些電子設計大賽，成立電子設計興趣小組，在教師的指導下開展設計性和專題研究性實驗，為希望進一步發展的學生提供良好的學習環境和創新研究場所，培養學生的團隊協作精神，發揮學生學習的自主性和創造性，極大地提高學生的學習興趣和動手能力。

七、結束語

隨著高等教育的普及，三本學生的數量和質量也在日益增高，同時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三本的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。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，為走向實際工作崗位打下堅實的基礎。

參考文獻

[1] 謝麗.《數字電路與邏輯設計》教學改革實踐.吉林省教育學院學報，2012年第02期

[2] 李琰，張翌嚦. 數字電路的教學改革與創新.計算機光盤軟件與應用，2011年第22期

[3] 李小珉，葉曉慧.深化《數字電路與邏輯設計》課程改革[J].長江大學學報(自科版)，2OO4(4)

[4] 田東.數字電路課程設計的改革與探討.實驗技術與管理，2006年05期

[5] 馬達靈，張云云.《數字電路》課程教學改革之我見.集寧師專學報，2008年12月第30卷第4期

[6] 鄧朝霞.《數字電路》課程整合與優化的改革.廣西教育學院學報，2006年第6期

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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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“數字邏輯電路”課程在高等院校電氣信息類學科各專業教育中的作用舉足輕重,一方面,它是電氣信息類學科最重要的專業基礎課之一,是學生鞏固理論知識,學好眾多專業課程的基礎,將影響學生對以后專業課程的學習興趣;另一方面,它具有極強的邏輯性和實用性,通過這門課程的學習,可以培養學生動手能力和創新能力。目前,懂數字電路設計、FPGA的專業人才備受用人單位青睞,這賦予了“數字邏輯電路”課程教學更加重要的現實意義。

然而,高等院校“數字邏輯電路”教學存在教學效果不明顯,學生收獲甚小等問題。理論課的學習最終是為培養和提高學生的動手能力和創新能力。但不少學生反映,他們在這門課程上花費了很多時間,認為“學得不錯”,課本中較難的題目也都能很快作答,只是到了實踐環節,特別遇到實際工程,就感覺束手無策。

教學活動中應當強調給學生留有足夠的想象空間,引導學生培養邏輯思維能力和創新應用、開發數字邏輯電路器件的能力。通過課程的教學,使學生掌握邏輯代數和邏輯設計基礎理論,掌握數字邏輯電路分析和數字邏輯電路設計的基本方法,為他們今后在信息技術天地中馳騁奠定堅實的硬件基礎。為此,我們以“實用、有趣、建立學生自信”為指導思想,探索數字邏輯電路理論及實驗教學改革方法。從理論教學、實驗教學等方面對“數字邏輯電路”教學進行大膽改革,摒棄陳舊的教學內容和落后的教學手段,在實驗環節,以活潑的實驗來促進理論教學,調動學生主動性。

1傳統數字邏輯電路教學存在問題分析

我們曾經設計了一些數字邏輯電路工程應用中較為基礎的例子,通過多種形式向多所院校相關專業的本科生、研究生做過一次非正式調查,要求被調查者使用數字電路邏輯模塊,實現如下設計:

(1) 設計電子開關,當鍵盤按下,LED燈亮,再次按下LED燈滅,再按下亮。要求采用3種以上方式,需要考慮消除按鍵信號中的毛刺。

(2) 用8路撥碼開關和一個按鍵設計一個密碼鎖,通過撥碼開關設置密碼,按下按鍵作為確認,如果密碼輸入3次錯誤,密碼鎖失效。

(3) 實現一個秒表,已知:6個共陽極七段碼的a,b,c,d,e,f,g分別相連,其中各七段碼的共陽端分別引出。

(4) 給定一段樂譜,用蜂鳴器實現樂譜的播放。

(5) 設計一個串行通信模塊,實現數據到PC的傳輸,要求9600波特率,無校驗位。

(6) 以555電路為基礎,用手指作為啟動源,當手觸摸電路后,LED燈亮10秒后熄滅。

(7) 一塊8x8的點陣LED,設行為x,列為y,(0≤x≤7,0≤y≤7),當y0為高,x0為低,坐標為(x0,y0)對應的LED燈亮,請實現不斷變化的英文字母和阿拉伯數字的顯示。

(8) 控制DAC0832實現一個鋸齒波、三角波,要求信號周期可調。

調查結果顯示,只有少數可以使用數字邏輯模塊實現其中的個別設計;多數學生對上述工程實例束手無策;部分學生表示如果借助“硬件描述語言”可以實現。基礎的工程應用設計尚且如此,可以想象實現更為復雜的數字邏輯電路工程的情況。經過分析,我們認為原因在于“數字邏輯電路”教學存在如下問題:

(1) 理論課內容充斥以技巧性解題為目標的題型,學生很難把抽象知識和實踐結合應用;

(2) 現有教材的內容多與其它課程孤立,很少注重和其它課程的聯系和延伸;

(3) 教材內容滯后于科學技術發展,和實際工作嚴重脫節;

(4) 以舊式實驗箱、接線板實驗設備為代表的傳統數字邏輯電路實驗設備仍舊廣泛地在高校使用,實驗手段落后。

傳統實驗設備是采用固定數字邏輯電路芯片搭建的實驗,學生只能按教科書設計的實驗內容按固定的套路做驗證性的實驗,無法支持綜合性、創新性的實驗,學生把大部分時間都花在接線連線上,實驗結果只能看到實驗現象而已,很難真正提高數字邏輯電路設計能力。

針對傳統數字電路的不足,我們從優化理論教學手段和內容、實驗教學改革和建設兩方面著手,對數字電路理論教學和實驗教學大膽改革。

2優化理論教學手段和內容

傳統數字邏輯電路理論教學最明顯的特征是和實踐脫鉤,內容生硬,學生很難把抽象的知識和實踐結合并具體應用,為解決這一問題,我們拋棄傳統的教科書主要或純粹考學生做題能力為目的的教學思路,大量引入活潑生動的教學實例和相關的工程應用。

同時,項目組從工程實踐中總結大量素材,設計的教學內容力求接近工程實踐,又帶有一定的趣味性和啟發性,讓學生知道如何將學到的知識點應用到工程實踐中,這是本項目與傳統數字邏輯電路理論教學的不同之處,具體表現在如下幾個方面。

2.1內容活潑,摒棄呆板的教學描述

案例1:教材講述74138和計數器的應用時引用的是“8路脈沖分配器電路”的例子,“脈沖分配器”名稱描述過于抽象和呆板。如果把這個電路稍微改造一下,把圖1中74138的輸出端都接入LED燈,那么這個電路就是一個很形象直觀的“跑馬燈”控制電路,學生理解起來會更容易,同時也能明確“脈沖分配”概念。

案例2:教材講述74151以及計數器的應用時,引用的是“11100100序列產生器”的例子,如圖2所示。“11100100序列產生器”本身就是一個古板的名詞,如果把這個電路稍微改造一下,74151的輸出接蜂鳴器,74151的八路數據輸入端接樂音頻率,那么這個電路就可以播放一段音樂,如果結合存儲樂譜的ROM就成了一個能播放音樂的音樂盒,學生對這樣的例子往往表現出濃厚的興趣和“動手”實現的欲望。

2.2突出實踐意義,注重聯系實際,并通過展開引導來啟發學生創新

案例3:教材在說明555電路的作用時,其中有一個555構成單穩態觸發器的實例,如圖3所示,學生學后經常反映印象不深刻,不知如何應用。

在授課時,為幫助學生理解,我們是這樣提示學生的:

(1) 如果你的手指摸一下VI處會有什么情況發生?

――因為人手的靜電,會導致Vo產生一個高電平寬度為Tw的信號。

(2)Tw這個信號如果接一個LED燈呢,可以應用在什么地方?

――原來可以手一摸VI,就可以讓一個LED燈亮Tw秒,這正是觸摸開關啊。

(3) 我們知道Tw=RCln3,假設我們不知道電容C的值,那么這個電路可否用于測量電容容值的方法呢?

――通過公式可以說明,如果知道R以及Tw,電容值就確定下來,這個電路可以用于某些電容式傳感器的測量中。

2.3注重與其它課程的聯系

案例4:在講授移位寄存器的時候,傳統教材一般都只說明移位寄存器的級聯方法,并沒有通過聯系其它課程突出移位寄存器的應用價值。

在授課時,通過74198級聯構成的16位左移寄存器,如圖4所示,如果結合計算機通信原理的異步串行通信協議對這個電路稍微修改一下,那么這個電路就是一個和PC機串口通信接口的電路。學生原本覺得玄奧的與PC機通信以及異步通信協議原來這么容易實現。

2.4聯系PC機的軟件開發語言鼓勵學生設計軟硬件結合作品

在教學過程,鼓勵學生制作軟硬件結合的作品,如讓學生學習Delphi、C++builder等軟件開發工具設計軟件,并把軟件和數字電路平臺結合起來。例如把電位器作為游戲中飛機的方向盤,其AD值通過串口傳輸到PC機的游戲軟件中,實現對飛機飛行的控制;撥碼開關值傳輸到PC軟件,實現對圖片的選擇播放。

2.5改善課堂教學手段,關注新技術發展,引入新的設計手段

在理論教學初期,設計了很多模擬數字電路功能的“軟件芯片”,通過在課堂PC機演示“芯片”功能,幫助學生對知識點的理解和課程入門;隨后逐漸通過EDA工具仿真,來幫助學生加深對課程的印象。與實際工程應用聯系不大且難于理解的內容,我們適當取舍,甚至略棄,減少學生學習課程時的挫折感。

現代數字邏輯電路的發展對傳統的數字邏輯電路設計模式影響深遠,很多傳統數字邏輯電路的設計方法已經被淘汰甚至被徹底顛覆。在教學中,我們適當加大硬件描述語言的學習比重,鼓勵學生采用硬件描述語言實現電路設計,并要求學生掌握EDA工具QuartusII軟件,讓學生體會現代的數字邏輯電路的設計方法。

3實驗教學平臺改革和建設

電子技術實驗,大部分院校采用各類實驗箱(或面包版),實驗過程學生要完成電路搭建、結果驗證,可擴展性差,實驗種類是固定的、功能也十分有限。對于一些小型電路,各類實驗箱還能完成實驗,但對于稍微復雜一些的電路就難以支持了,往往由于芯片短缺、實驗箱長期使用導致接觸不良,加上電路連接過于復雜,使得故障難以查找。在實際實驗過程中,學生往往把大部分時間浪費在接線上,看到的卻是單一枯燥的實驗現象,學生難以發揮主動性,開展綜合性、設計性、創新性實驗,而且電路搭建成功率低,導致學生對實驗的興趣下降,影響實際教學效果。因此如果沒有良好的實驗設備支撐,學生無法真正掌握理論知識,更談不上規模較大的工程實例。

針對這一情況,我們以教材為依據,開發以綜合性、創新性實驗為目的的基于FPGA的數字邏輯電路實驗教學平臺。該平臺可以實現傳統數字邏輯電路實驗設備的大部分實驗,卻具有傳統實驗設備無法實現的大部分功能,如圖5所示,該平臺具有如下特點:

(1) 該平臺以FPGA為核心,以綜合性、創新性實驗為導向,具有豐富的外設接口、豐富的設計資源,可以實現傳統數字邏輯電路實驗設備的大多功能,卻有傳統實驗設備所不具備的大部分功能,不僅可以實現傳統實驗,另外我們在該平臺的基礎上做了很多特色的開發,供學生學習和提高。該平臺可以支持如AD轉換、DA轉換實驗,555電路等傳統實驗;提供了豐富的外設接口,如串口、

VGA顯示器接口、PS2接口;借助該實驗平臺可以做出很多活潑的功能實驗,如音樂播放功能、紅外報警功能、觸摸燈等。

(2) 該平臺借助EDA工具,學生得以從繁重的插線工作解脫出來,具有靈活的設計風格、高效的設計效率,這是傳統數字邏輯電路實驗箱無法比擬的。

(3) 該平臺以及實驗設置是專門針對高校數字邏輯電路課程和大學生心理設計的實驗教學系統。

實驗過程中,學生可以借助EDA工具直接通過仿真實現設計,并下載到平臺運行,脫離傳統實驗設備實驗過程中的硬件的干擾,把學生從繁重的插線中解脫出來。另外各種豐富的數字邏輯模塊以及表達豐富的硬件描述語言給了學生良好的發揮空間,配合理論教學方法,學生很快就能夠進行實際工程應用開發。

4結語

“數字邏輯電路”教學改革進行以來,我院數字電路教學收效明顯,在我院受訓班級中起到了意想不到的效果,學生的動手能力明顯增強,許多本科學生能夠作出讓研究生都汗顏的作品來。另外基于FPGA的數字邏輯電路實驗教學平臺批量生產,在該平臺接受訓練的班級、學生人數不斷增多,許多兄弟院校使用了該實驗平臺后,也取得了不錯的效果。

參考文獻:

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Reform of the Digital Logic Circuit Teaching and Construction of Experiment Platform

DENG Chun-jian, LI Wen-sheng, SHI Jian-guo, YANG Liang, LV Yi, LIU Wei

篇5

Research on the necessity of change in digital circuit design method

based on CPLD/FPGA

SHUANG Kai， CAI Hong?ming

（College of Geophysics and Information Engineering， China University of Petroleum （Beijing）， Beijing 102249， China）

Abstract： Application of large?scale programmable logic device has brought great flexibility to digital system design. The introduction of standard logic design language has greatly changed the design method， design process and design concepts of traditional digital system. As a technical foundation teaching link in the university， it should be adjusted accordingly. The problems of the traditional design approach and advantages of modern logic design methods are compared through the combinational logic and sequential logic design examples. By contrast， the modern logic design techniques has replaced the traditional method of digital system design and become the mainstream of the digital circuit design， which is the inevitable trend of development of electronic technology.

Keyword： digital circuit design； modern digital logic design method； digital circuit teaching reform； conversion truth table

0 引 言

20世紀90年代，國際上電子和計算機技術較為先進的國家，一直在積極探索新的電子電路設計方法，并在設計方法、工具等方面進行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術設計領域，可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）的應用，已得到廣泛的普及，這些器件為數字系統的設計帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過類似軟件編程的方式對其硬件結構和工作方式進行重構，從而使硬件設計像軟件設計那樣方便快捷。這就極大地改變了傳統的數字系統設計方法、設計過程和設計觀念，促進了數字邏輯電路設計技術的迅速發展。本文通過幾個設計實例的對比闡述一個道理，隨著數字電路中先進設計方法的引入，高等學校中數字電子技術的教學內容必須隨之得到改善，使之與技術進步相互適應[1?3]。

數字電路根據邏輯功能的特點，分成兩類，一類叫組合邏輯電路（簡稱組合電路），另一類是時序邏輯電路（簡稱時序電路）。組合邏輯電路在邏輯功能上的特點是任意時刻的輸出僅取決于該時刻的輸入，與電路初態無關。而時序邏輯電路任意時刻的輸出不僅取決于當時的輸入信號，還取決于電路原來的狀態。本文從這兩方面就傳統手工設計存在的問題進行討論。

1 組合邏輯設計中傳統設計方法與可編程邏輯

設計方法的對比

列真值表，邏輯關系式，邏輯化簡是組合邏輯設計的幾個重要步驟。但這一經典的組合邏輯設計步驟并不總是必須的。實現特定邏輯功能的邏輯電路也是多種多樣的。為了使邏輯電路的設計更簡潔，通過各種方法對邏輯表達式進行化簡是必要的。組合電路設計就是用最簡單的邏輯電路實現給定邏輯表達式。在滿足邏輯功能和技術要求基礎上，力求電路簡單、可靠。實現組合邏輯函數可采用基本門電路，也可采用中、大規模集成電路。

例1：三個人表決一件事情，結果按“少數服從多數”的原則決定這一邏輯問題[4?5]。在“三人表決”問題中，將三個人的意見分別設置為邏輯變量A、B、C，只能有同意或不同意兩種意見。將表決結果設置為邏輯函數F，結果也只有“通過”與“不通過”兩種情況。

傳統的邏輯設計需要由下面的4個步驟完成：

（1） 列真值表

對于邏輯變量A、B、C，設同意為邏輯1，不同意為邏輯0。對于邏輯函數F，設表決通過為邏輯1，不通過為邏輯0。

根據“少數服從多數”的原則，將輸入變量不同取值組合與函數值間的對應關系列成表，得到函數的真值表如表1所示。

表1 例1的真值表（共有23=8行）

[A＼&B＼&C＼&F＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&]

（2） 列邏輯函數表達式

三人表決器的邏輯表達式為：

[F=ABC+ABC+ABC+ABC] （1）

設N為上式中的邏輯項數，這時，共有邏輯項[N=C23+C33=4]項。

（3） 邏輯化簡

三人表決器的邏輯表達式可化簡為：

[F=BC+AC+AB]

（4） 畫出邏輯電路圖如圖1所示。

盡管上面的分析看上去沒有錯誤，但上例中的“三人表決器”設計給學生一個誤導，好像按照上述的設計步驟就可以進行組合邏輯設計了。可以推導，若表決人數用[p]來表示，邏輯表達式的項數為[Np=k=p2+1pCkp，]其中[Ckp]為邏輯項的組合數。以[p=7]為例，這時表1中的表項為27=128項，式（1）中的邏輯項數N變為[N7=C47+C57+C67+C77=64]。

圖1 例1的邏輯圖

顯然，隨著表決者數量的增加，邏輯項數急劇增加，真值表不易繪制，邏輯公式無法手工書寫，邏輯化簡也非常困難。

多數表決器的邏輯公式由于過多的項數不易采用公式法化簡。如果采用卡諾圖化簡法也會因輸入變量過多而導致傳統化簡方法失效。

標準邏輯設計語言的出現給大規模邏輯設計帶來了新的希望。硬件描述語言（HDL）的采用可以使設計者的精力集中于所設計的邏輯本身，不必過多的考慮如何實現這個邏輯以及需要用哪些定型的邏輯模塊。這在以往中小規模集成電路邏輯設計與大規模可編程邏輯設計方法上產生了本質的差別。Verilog是一種以文本形式來描述數字系統硬件結構和行為的語言，用它可以表示邏輯電路圖、邏輯表達式，還可以表示數字邏輯系統所完成的邏輯功能。在此，用Verilog設計一個“七人表決”邏輯，以考察采用現代邏輯設計方法較傳統設計方法的優勢。

在表決器的設計中，關鍵是對輸入變量中為1的表決結果進行計數，如果把全部的邏輯狀態列表分析，勢必存在冗余的設計資源。根據多數表決的性質，考慮采用加法邏輯來統計表決結果，之后再判決加法器輸出中1的個數即可實現該邏輯。Verilog設計如圖2所示。

圖2 七人表決的Verilog邏輯

在“七人表決”邏輯中，不再專注于每個邏輯變量狀態的變化，只抓住關鍵問題多數表決有效，并用條件操作符“？”設計出所需的Verilog行為邏輯，剩下的實現問題交由計算機綜合（synthesis）。可以看到，采用標準化的硬件描述語言，能有效地避開以往組合邏輯設計中逐一考察每個輸入邏輯狀態所帶來的邏輯狀態分析的爆炸，從而可以用較短的設計時間得到正確的邏輯輸出。眾所周知，加法器、比較器都是傳統的組合邏輯教學內容，但以往的教學中由于采用手工分析方法，很難把這些不同的邏輯設計內容綜合考慮進來。筆者認為，現代邏輯設計方法的引入將逐漸轉化人們對傳統邏輯設計中的關注點，勢必引起邏輯設計教學方法的更新。有必要加大邏輯功能綜合設計的內容，減少元器件級邏輯單元選型在教學中的比例。

2 時序邏輯設計中傳統設計方法與現代可編程

邏輯設計方法的對比

數字電路的另一類設計內容是時序邏輯設計。時序邏輯設計分為同步與異步時序邏輯設計。一般地，同步時序邏輯設計的難度要高于異步時序邏輯。因此，也在時序邏輯電路設計上占有較多的學時。如果在教學改革中僅把可編程邏輯設計作為傳統時序邏輯設計內容的補充，不但不能使學生體會到先進的計算機輔助邏輯設計所帶來的便捷，還可能使學生按照傳統的手工時序邏輯設計步驟去理解可編程時序邏輯，導致時序邏輯設計的復雜化，增加邏輯驗證的成本。因此，有必要探討傳統設計方法與現代邏輯設計方法之間的差別。下面根據一個典型的時序邏輯設計來說明。

例2：試設計一個序列編碼檢測器[6?7]，當檢測到輸入信號出現110序列時，電路輸出1，否則輸出0。

這個序列編碼檢測器如果按照傳統的時序設計步驟，將會異常繁瑣：

（1） 由給定的邏輯功能建立原始狀態圖和原始狀態表

從給定的邏輯功能可知，電路有一個輸入信號A和一個輸出信號Y，電路功能是對輸入信號A的編碼序列進行檢測，一旦檢測到信號A出現連續編碼為110的序列時，輸出為1，檢測到其他編碼序列時，輸出為0。

設電路的初始狀態為a，如圖3中箭頭所指。在此狀態下，電路輸出[Y=0，]這時可能的輸入有[A=0]和[A=1]兩種情況。當CP脈沖相應邊沿到來時，若[A=0，]則是收到0，應保持在狀態a不變；若[A=1，]則轉向狀態[b，]表示電路收到一個1。當在狀態[b]時，若輸入[A=0，]則表明連續輸入編碼為10，不是110，則應回到初始狀態[a，]重新開始檢測；若[A=1，]則進入狀態[c，]表示已連續收到兩個1。在狀態[c]時，若A=0，表明已收到序列編碼110，則輸出[Y=1，]并進入狀態d；若[A=1，]則收到的編碼為111，應保持在狀態[c]不變，看下一個編碼輸入是否為[A=0；]由于尚未收到最后的0，故輸出仍為0。在狀態[d，]若輸入[A=0，]則應回到狀態[a，]重新開始檢測；若[A=1，]電路應轉向狀態[b，]表示在收到110之后又重新收到一個1，已進入下一輪檢測；在[d]狀態下，無論[A]為何值，輸出[Y]均為0。根據上述分析，可以得出如圖3所示的原始狀態圖和表2所示的原始狀態表。

圖3 例2的原始狀態圖

表2 例2的原始狀態表

[現態

[（Sn）]＼&次態/輸出[Sn+1Y]＼&現態

[（Sn）]＼&次態/輸出[Sn+1Y]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[a]

[b]＼&[a/0]

[a/0]＼&[b/0]

[c/0]＼&[c]

[d]＼&[d1]

[a/0]＼&[c/0]

[b/0]＼&]

（2） 狀態化簡

觀察表2現態欄中[a]和[d]兩行可以看出，當[A=0]和[A=1]時，分別具有相同的次態[a、][b]及相同的輸出0，因此，[a]和[d]是等價狀態，可以合并。最后得到化簡后的狀態表，見表3。

表3 例2經化簡的狀態表

[現態

[（Sn）]＼&次態/輸出[Sn+1Y]＼&現態

[（Sn）]＼&次態/輸出[Sn+1Y]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[a]

[b]＼&[a/0]

[a/0]＼&[b/0]

[c/0]＼&[c]

＼&[a1]

＼&[c/0]

＼&]

（3） 狀態分配

化簡后的狀態有三個，可以用2位二進制代碼組合（00，01，10，11）中的任意三個代碼表示，用兩個觸發器組成電路。觀察表3，當輸入信號A=1時，有abc的變化順序，當A=0時，又存在ca的變化。綜合兩方面考慮，這里采取00011100的變化順序，會使其中的組合電路相對簡單。于是，令a=00，b=01，c=11，得到狀態分配后的狀態圖，如圖4所示。

圖4 例2狀態分配后的狀態圖

（4） 選擇觸發器類型

這里選用邏輯功能較強的JK觸發器可以得到較簡化的組合電路。

（5） 確定激勵方程組和輸出方程組

用JK觸發器設計時序電路時，電路的激勵方程需要間接導出。表4所示的JK觸發器特性表提供了在不同現態和輸入條件下所對應的次態。而在時序電路設計時，狀態表已列出現態到次態的轉換關系，希望推導出觸發器的激勵條件。所以需將特性表做適當變換，以給定的狀態轉換為條件，列出所需求的輸入信號，稱為激勵表。根據表4建立的JK觸發器激勵表如表5所示。表中的[x]表示其邏輯值與該行的狀態轉換無關。

表4 JK觸發器特性表

[[Qn]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn+1]＼&[Qn]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn+1]＼&0＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&]

表5 JK觸發器的激勵表

[[Qn]＼&[Qn+1]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn]＼&[Qn+1]＼&[J]＼&[K]＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&1＼&0＼&[x]＼&1＼&0＼&1＼&1＼&[x]＼&1＼&1＼&[x]＼&0＼&]

根據圖4和表5可以列出狀態轉換真值表及兩個觸發器所要求的激勵信號，見表6。

表6 例2的狀態轉換真值表及激勵信號

[[Qn1]＼&[Qn0]＼&[A]＼&[Qn+11]＼&[Qn+10]＼&[Y]＼& 激勵信號＼&[J1]＼&[K1]＼&[J0]＼&[K0]＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&0＼&[x]＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&0＼&[x]＼&1＼&[x]＼&0＼&1＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&[x]＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&[x]＼&[x]＼&0＼&1＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&[x]＼&1＼&[x]＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&[x]＼&0＼&[x]＼&0＼&]

據此，分別畫出兩個觸發器的輸入J、K和電路輸出Y的卡諾圖，如圖5所示。圖中，不使用的狀態均以無關項x填入。

圖5 激勵信號及輸出信號的卡諾圖

化簡后得到激勵方程組和輸出方程。

[J1=Q0AK1=AJ0=AK0=AY=Q1A]

（6） 畫出邏輯圖，并檢查自啟動能力

根據激勵方程組和輸出方程畫出邏輯圖，如圖6所示。

圖6 例2的邏輯圖

如果發現所設計的電路不能自啟動，還應修改設計，直到能自啟動為止。

由上面所列舉的設計方法可以想見，繼續增加檢測位數會使邏輯設計更加復雜。

從上例可以看到，傳統的時序邏輯設計方法盡管可以用來實現時序邏輯的設計，但設計步驟不僅復雜且需要設計者大費周折。可以預見，使用傳統的時序邏輯設計方法設計復雜時序電路的難度很大。那么，采用什么方法才能使教學與現代邏輯設計技術接軌呢？

時序電路也被稱為有限狀態機（FSM）[6，8]，因為它們的功能行為可以用有限的狀態個數來表示。在與可編程邏輯設計的對比分析中，這里采用FSM設計這個序列檢測器。

根據圖3的狀態轉換圖（采用圖4中化簡的狀態轉換圖亦可），給邏輯狀態[a，b，c，d]分別分配以Gray編碼（00，01，11，10）。之所以采用Gray編碼方法，是可以省掉序列檢測中的計數檢測。序列檢測器的FSM邏輯如圖7所示。經仿真驗證，符合設計要求。

圖7 例2的FSM實現

從上面的對比可以看出，傳統時序邏輯設計以人工邏輯分析為基礎，現有邏輯器件為基礎構件，歷經基本邏輯方程轉換及最后的狀態驗證等多個環節，設計周期長，僅適合設計小規模、時序簡單的邏輯單元[9]；現代標準邏輯設計語言的設計方法以邏輯狀態轉換本身為要點，從邏輯門與觸發器級邏輯設計上升的行為邏輯設計，更易于用來設計復雜的現代大規模時序邏輯。

3 結 論

現代邏輯設計方法的引入將逐漸轉化人們對傳統邏輯設計的關注點，大學基礎教學中邏輯電路的設計方法也應隨著這一技術的引入更新它的內容，改變傳統邏輯設計占主導地位的現狀。可以預見，大規模可編程邏輯器件的引入將會從根本上改變數字電子技術的教學模式。現代邏輯設計概念的引入，減少手工邏輯設計方法的比重、增加現代數字電路設計方法，注重基本概念的靈活運用都是數字電路教學改革的選題。廣泛開展現代邏輯設計方法的研究，勢必帶來邏輯設計方法教學的變革。對于高等學校的教師來說，做好改革的思想準備已經是刻不容緩的了。

參考文獻

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[6] 康華光，鄒壽彬，秦臻.電子技術基礎：數字部分[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

篇6

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

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The Exploration of Study-based Teaching Applying in Digital Circuit Course

ZHANG Dan, CHENG Shu-wei, JIE Long-mei

篇8

0引言

數字電路是通信工程、電子信息工程、計算機科學與技術等專業的一門重要專業基礎課程。隨著電子技術的快速發展，對數字電路的教學也提出了越來越高的要求，而數字電路本身又是一門理論性和實踐性都極強的課程[1]。學生對該課程的理解掌握程度直接影響到后續課程的學習。傳統的理論教學方法主要在課堂上進行，由于不能搭建具體的電路進行動態演示，遇到一些功能原理復雜的電路，學生對其理解掌握就顯得力不從心了，慢慢地就會失去學習的興趣。作者所在的學校是一個三本院校，相對于一本、二本的學生，三本院校的學生基礎較差，而且學習的主動性也較差。針對上述問題，如何改進教學方法，提高教學質量、激發學生的學習興趣，成為教師亟待解決的問題[2]。

近些年來，隨著計算機仿真技術的進步，電子設計自動化已成為數字電路分析和設計的重要工具。其中Multisim仿真軟件以其形象直觀、簡單易學的特點，尤為適用于數字電路教學。它的引入讓傳統教學中學生只能想象的東西變得形象直觀。這樣既能讓學生容易理解掌握，又能激發學生的學習興趣。還能讓學生有意識地親自動手學會一種仿真工具，從而提高其創新能力和實踐能力[3]。

1Multisim簡介

Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為平臺的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的仿真設計。它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真分析[4]。目前為止，Multisim已經推出了多種版本，本文以最新版本Multisim 13仿真軟件結合課堂實例進行仿真演示。

1.1Multisim13主要特點

1） 直觀的圖形界面。整個操作界面就像一個電子實驗臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，點擊鼠標可用導線將它們連接起來，可以靈活、直觀地創建和修改電路。

2）豐富的元器件。它提供了超過17000多種元件，同時能方便地對元件各種參數進行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創建模型等功能創建自己的元器件。

3）強大的仿真能力。支持模擬電路、數字電路、數模混合電路以及射頻電路的設計仿真，支持匯編語言和C語言，使得虛擬仿真顯得更加靈活[5]。

4）豐富的測試儀器。該軟件提供了22種虛擬儀器進行電路動作的測量：如Multimeter（萬用表），Function Generatoer（函數信號發生器），Oscilloscope（示波器） ，Bode Plotter（波特儀），Logic Converter（邏輯轉換儀）等，這些儀器的設置和使用與真實的一樣，可以動態交互顯示。除了Multisim提供的默認的儀器外，還可以創建LabVIEW的自定義儀器，使得圖形環境中可以靈活地測試、測量及控制應用程序的儀器。

1.2Multisim在理論教學中的應用

這里通過序列信號發生器的例子說明Multisim在數字電路理論教學中的應用。從傳統的教學結果來看，學生對序列信號發生器的掌握并不理想，對其序列信號產生的方法也理解得不夠透徹。

序列信號是指在時鐘脈沖作用下產生的一串周期性的二進制信號。序列信號發生器在數字設備中具有重要的作用，它分為2種類型：一種為計數型，它由計數器輔以組合電路組成；另一種為移存型，它由移位寄存器輔以組合電路組成[6]。

下面通過具體實例說明Multisim13在數字電路教學中的應用。

實例1：試設計一個能產生序列信號為0101101的計數型序列信號發生器。

方法1：利用計數器和組合邏輯電路實現序列信號發生器

由狀態表可得輸出方程。Z=Qn2Qn0。由Multisim13搭建仿真電路，如圖1所示。圖1中74LS160采用同步置數法構成模7計數，在計數脈沖作用下，其輸出Z依次輸出0101101。

為了讓學生能直觀地看到輸出是0還是1，這里用探針指示0或1，亮為1，滅為0（下同）。仿真結果與理論分析一致。

圖174LS160構成序列發生器仿真圖（一）方法2：利用計數器和數據選擇器來實現序列信號發生器

原理是利用計數器（74LS160）的輸出作為8選1數據選擇器（74LS151）的地址變量控制端，將要產生的序列依次接入74LS151的7個數據輸入端，在脈沖信號的作用下，74LS151依次輸出0101101。仿真電路如圖2所示，仿真結果也與理論分析相符。

圖274LS160構成序列發生器仿真圖（二）實例2：試設計一個能產生序列為00011101的移存型序列信號發生器。

由于該序列長度為8，故考慮采用3位移位寄存器。若選用雙向4位移位寄存器74LS194，則僅用其中的3位：Q0，Q1和 Q2。由于該序列最左邊3位為000，故電路中必包含一個狀態為Q0Q1Q2=000，設為S1，依次右移一位，得到S2=001，S3=011，……，S8=001。由此知該電路具有8個狀態，其狀態轉移表如表2所示，表2中Y表示移位寄存器所需的右移串行輸入信號（即DSR）。Q2依次輸出所需序列信號00011101。

綜合上述2種類型序列信號發生器的仿真演示，既能讓學生直觀看到仿真過程與結果，又能讓學生很清晰地理解掌握以上幾個電路的工作原理，并能進一步對所學過的芯片功能加深印象。在不知不覺中，激發了學生的學習興趣，使學習不再是枯燥乏味的行為。這樣長期下去，教學質量將會有很大提高。

2結語

實踐表明，將Multisim 13仿真軟件用于《數字電路與邏輯設計》理論課程的輔助教學，能把較為復雜難懂的電路設計過程形象直觀地展現學生面前，對提高學生的學習興趣和效果，提高教師的教學質量等方面都有重要意義。同時，促使教師不斷地將理論與實踐相結合，從而提高老師的教學水平。

參考文獻：

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[3]盧厚元.multisim11在電子技術教學中的應用[J].十堰職業技術學院學報，2013，26（3） 98101.

[4]黃菊. 基于共發射極電路Multisim仿真教學的好處研究[J].中國電子商務，2013（17）：140，142

篇9

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

在20世紀80年代，的高等院校計算機科學與技術專業都相繼開設了“數字邏輯”這門課程，至今開設的有《數字邏輯基礎》、《數字邏輯設計》、《數字邏輯與數字電路》、《數字邏輯與數字系統》專科及高職是以選修課的形式開設，本科是以必修課的形式開設；講授的內容也相同，有的則側重于數字邏輯理論知識的介紹，有的則側重于數字邏輯實驗及電路設計的介紹，有的則兼顧兩者。雖然各院校講授的內容各不相同，但是他們對該課程的性質、地位、作用及重要性都有了一定的認識。由于“數字邏輯”課程已開設二十多年，而且其覆蓋的專業門類較多，涉及的學校類型各異，因此各校在進行“數字邏輯”教學時在一些問題上還存在不同的認識，其中的有些問題還需要進一步研究與探索。

1 “數字邏輯”課程的地位及作用

學生對“數字邏輯”課程的掌握程度，將直接影響到其自身以后的學習、工作及其職業發展方向。他是計算機科學與應用技術及相關專業的一門重要課程。

2 “數字邏輯”課程體系的構建

我們在分析和研究部分高等院校“數字邏輯”課程教學實踐的基礎上，結合民族學院教育的特點，構建了民族學院“數字邏輯”課程的課程體系。

2.1 “數字邏輯”課程概述

“數字邏輯”課程作為高等院校計算機科學與應用技術及相關專業一門重要的課程，其目的是使學生了解和掌握計算機技術的發展歷史、現狀、未來及研究方法，為學生今后從事相關的技術研究及相關工作奠定基礎。

2.2 “數字邏輯”課程性質

適用專業類：計算機科學與技術應用及相關專業。

授課時數：54學時；

實踐時數：36學時；

實訓時數：10學時；

先修課程：計算機組成原理、邏輯學、數字電子技術、計算機語言（其一）。

2.3 “數字邏輯”課程內容

“數字邏輯”課程體系應由數字邏輯理論知識、實驗及實訓三大部分組成。

2.3.1 理論知識

通過對理論知識的學習使學生系統了解數字邏輯的發展歷史、現狀、未來及研究方法，從而全面了解掌握數字邏輯概貌。

從學科特點、學科形態、歷史淵源、發展變化及知識組織結構考慮，“數字邏輯”課程理論知識應涵蓋以下幾方面內容。

（1）數字邏輯基本概念；

（2）數字邏輯發展簡史；

（3）數字邏輯硬件技術與軟件技術介紹。

具體學時分配如表1所示。

2.3.2 實驗

數字邏輯技術和電路設計方法是實驗環節需要學生掌握的主要內容。具體內容如下。

（1）TTL集成電路的邏輯功能及參數測試；

（2）集成邏輯門的連接和驅動；

（3）組合邏輯電路的設計-采用小規模集成器件；

（4）數據選擇器的應用；

（5）觸發器的邏輯功能測試；

（6）計數器及其應用；

（7）移位寄存器及其應用；

（8）555定時器電路及其應用；

（9）計數譯碼顯示電路的設計（如表1）。

2.3.3 實訓“自動電子鐘”

實訓環節的主要目的是訓練學生掌握本系統利用8254定時/計數器產生的固定頻率的脈沖作為8255可編程芯片的中斷信號，來控制數碼管的顯示及小鍵盤的按鍵處理，實現電子鐘的計時、按鍵控制等功能。具體內容如下。

（1）電子鐘基本功能的實現；

（2）電子鐘按鍵功能的實驗；

（3）顯示的實現。

3 結語

該課程體系是在分析和研究部分高等院校“數字邏輯”等課程教學實踐基礎上構建的，但是由于各院校開設“數字邏輯”、《數字邏輯基礎》、《數字邏輯設計》、《數字邏輯與數字電路》、《數字邏輯與數字系統》等課程時間不同，并且各個環節的教學都還處于探索研究的階段，因此，該課程的合理性、科學性及其實用性還需要我們進一步的檢驗和不斷的完善。

參考文獻

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篇11

物聯網工程包括在工學類里面。

物聯網工程一般指高校開設物聯網相關專業之一（物聯網工程，傳感網技術，智能電網）。本科，學制四年，授工學學士學位。

其主干學科與課程如下：

信息與通信工程，電子科學技術，計算機科學與技術。物聯網概論，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，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12

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。

篇13

在數字邏輯電路中，邏輯函數的化簡是進行數字電路分析與設計的重要環節。邏輯函數的化簡一般有兩種方法：一種是代數法，此方法有其局限性，它不僅要求熟記公式，還要有一定的化簡技巧，其最大弊端在于不易判斷化簡結果是否為最簡。另一種是卡諾圖法。用卡諾圖化簡邏輯函數是一種既簡單，又直觀的方法。它可以直接寫出最簡邏輯函數，避免了繁瑣的邏輯代數運算。

常見教材卡諾圖化簡只介紹到四個變量，當變量增加到五個及五個以上時，卡諾圖的方格數目增多、輸入變量取值之間的相鄰關系變得復雜，使得作圖和填寫都十分繁瑣，這在一定程度上削弱了卡諾圖的優勢。因此，采用適當的方法用較少變量的卡諾圖表示多變量邏輯函數，使多變量邏輯函數的卡諾圖化簡變得簡單，有助于數字邏輯電路的分析與設計。

1 卡諾圖的特點

卡諾圖是將函數的最小項用方格來表示的一種邏輯函數表示方法。一個方格對應一個最小項，為保證幾何位置相鄰的兩個小方塊的變量取值有一個是相反的，行列變量的取值必須按格雷碼規律排列。由于格雷碼任意相鄰的兩項之間，其變量取值只有一個是互補的，其余變量的取值完全相同。按此規律畫出的卡諾圖中，任意兩個相鄰方格的變量取值中只有一個變量取值是互補的，根據[AB+AB=A]，可消去互補變量，使兩個相鄰的方格合并為一項，達到化簡的目的。

2 卡諾圖化簡多變量邏輯函數

對含有五個及五個以上變量的卡諾圖化簡可有以下方法。

2.1 降維卡諾圖法化簡多變量邏輯函數

卡諾圖中的每個方格是邏輯函數的一個最小項，這種全變量卡諾圖，用于四個及四個以下變量的邏輯函數化簡較方便。由于函數中的變量數量決定卡諾圖的方格數，對于多變量函數而言，若卡諾圖的變量數少于其函數的變量數，卡諾圖的方格數就會減少，有利于進行卡諾圖化簡，這種減少了變量數的降維卡諾圖，其圖中的每個方格是一個部分化簡的積項。

1）降維卡諾圖的填法

降維卡諾圖的填法是以四變量卡諾圖為基礎，當給定邏輯函數為五個及五個以上變量時，可以轉換填成四變量以下的降維卡諾圖（維數即變量數）。

首先根據給定函數確定降維卡諾圖的變量，或者說要確定哪個是要去掉的變量（降維變量）。一般來講，選擇給定函數式中各“與”項里出現次數較多的變量作為降維卡諾圖的變量，出現次數較少的變量作為要去掉的變量即降維變量，由于降維變量出現次數少，降維卡諾圖方格中的降維變量或降維變量的“與”項組合少，降維卡諾圖就比較簡單。若給定函數式中各“與”項中變量出現次數相同均較少，可畫出幾組不同降維變量的降維卡諾圖進行比較后確定。

因此，降維卡諾圖的化簡除與卡諾圖化簡相同步驟外

1）根據原始邏輯函數進行分幅，填寫分幅后的卡諾圖。

2）化簡分幅卡諾圖，按分幅的互補變量將卡諾圖重疊，完全重合的消去互補變量，不重合的保留。

3）將多次重疊后的結果寫出最簡邏輯表達式。

3 結束語

綜上所述，多變量邏輯函數卡諾圖化簡的方法很多，其本質都是利用卡諾圖中邏輯變量取值具有相鄰性的特點，使卡諾圖的面積減小，消去互補變量，達到化簡的目的。比較上述幾種多變量邏輯函數的卡諾圖化簡方法，對折法和分幅法雖然簡單，但畫圖量較大。降維法選擇降維變量后，只需畫降維卡諾圖即可，卡諾圖簡單，且降維變量選擇靈活。無論哪種方法，都有其規律，只要對各種方法理解透徹，在數字邏輯電路的分析與設計中，不管多變量邏輯函數以何種形式出現，都可以比較方便地對其進行化簡，最終達到簡化電路的目的。

參考文獻：