第１６卷第３期
２０１０年３月
江蘇技術師範學院學報
ｍａｒ．，２０１０
數位電路實踐教學改革探索
朱幼蓮，黃成，宋偉，陶為戈，翟麗芳
（江蘇技術師範學院電氣資訊工程學院，江蘇常州２１３００１）
摘要：以數位電路實踐教學改革為背景，介紹了電氣資訊工程學院數位電路實踐教學新方案。該方案將對學
生的知識傳授和能力、素質培養有機地結合在一起，具有基礎性、綜合性和先進性的特點。經過三年的教學實踐。取得了較好的教學效果。
關鍵詞：數位電路；教學改革；實踐教學；教學方案中圖分類號：ｇ６４２
文獻標識碼：ａ
文章編號
ｏ 引言
數位電路實踐課程（包括數位電路實驗、數位電路課程設計）是江蘇技術師範學院電氣資訊工程學院重要的實踐類課程，這一課程的開設對學生的實踐能力、創新意識的培養能夠起到其它課程所不可替代的作用【ｌ＿３】。但以往的數位電路實踐課程存在如下問題：實驗內容陳舊，驗證性實驗較多，課程設計課題偏
少，電子設計自動化（ｅｄａ）技術應用不夠，缺乏創新性、先進性，不利於學生學習興趣的培養。為此，數位電路課程組針對上述問題，結合學校在２００７年修訂教學計畫時提出的專業關鍵能力的培養目標，提出了新的數位電路實踐教學改革方案，在教學方法、考核方式及實踐教學管理等方面採取了多項措施，引導學生更新認知方法，有效促進學生自主學習，著力培養學生的電路設計能力以及分析問題、解決實際問題的
能力，取得了較好的教學效果。
１數位電路實踐教學改革方案和內容
新的數位電路實踐教學方案以數位電路基本理論為基礎，以培養學生的電路設計能力、鍛鍊實驗技能、提高獨立分析問題、解決實際問題的能力為目標，構建具有基礎性、綜合性和先進性的實踐教學框架。這一方案主要由以下兩部分構成。１．１數位電路實驗教學方案和內容
數位電路實驗共ｌ６學時，具體實驗方案如表１所示。實驗專案以設計性、綜合性實驗為主，在實踐
教學過程中，把教材中以數位電路分析為主的教學思路【４】，提公升為以電路設計為主的教學思路，從而有效地培養學生的電路設計能力和實驗技能。數位電路實驗包括三個層次的實驗內容，體現了數位電路實踐
教學的基礎性和綜合性［５１。
（１）第一層次——基礎性實驗
要求學生在熟悉數字整合器件的工作原理和外圍特性的基礎上，設計並實現實驗方案。以自製的實
驗裝置為平台，讓學生首先對數字整合器件進行功能測試，然後在麵包板上搭接能實現特定功能的邏輯
收稿日期修回日期
作者簡介：朱幼蓮（１９６４一），女，江蘇常州人，教授，主要研究方向為訊號與資訊處理。
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電路。例如：實驗專案２中，要求學生首先對７４１３８解碼器的功能進行測試，然後用７４１３８實現位址解碼、
資料分配、邏輯函式設計等功能。
這一層次實驗的教學要點在於從強調單純的驗證性實驗轉移到鍛鍊學生基本實驗技能，打破了常規
數位電路實驗單元化、驗證性和設計性的模式。這一層次實驗目的在於鞏固學生的數位電路基本理論知
識，加強學生對數位電路基本概念的理解，培養學生基本實驗技能和設計電路的基本能力。
（２）第二層次——多模組的綜合實驗
要求學生綜合不同型別的中小規模數字整合器件，設計實驗方案，並在麵包板上實現特定功能的邏輯電路。例如：實驗專案４涉及資料選擇器、解碼器及閘電路等組合器件。
實驗專案７涉及計數器或移位暫存器等時序邏輯器件以及選擇器或解碼器等組合邏輯器件。
這一層次實驗的教學要點在於從單元電路為主的實驗轉移到多模組的綜合電路實驗，從單純的知識
教育過渡到知識、能力、素質有機結合的教育。這一層次實驗是本實驗課程的重點，教師應多加引導，以培
養學生規範化的邏輯設計能力及良好的思維習慣，培養學生的綜合實踐能力。
（３）第三層次——小型數字系統設計與製作
在以上兩個層次實驗訓練的基礎上，要求學生利用課餘時間進行開放實驗。學生自主選擇課題，利用中小規模數字整合器件進行電路設計，並在通用板上佈線、安裝、焊接和除錯，最後提交設計作品。作品內容要求盡可能涵蓋數位電路課程中學過的數字積體電路器件，即包含通用閘電路、常用ｍｓｉ組合邏輯器件和時序邏輯器件、５５５定時器等。
這一層次的教學要點在於從多模組的綜合實驗過渡到小型數字系統的設計製作，進～步加強學生的綜合實踐能力和綜合素質的培養。第三層次實驗要求學生自主完成一件作品，激發了學生的成就感，提高
了他們的學習熱情，從而進一步提高了教學質量。
１．２數位電路課程設計教學方案和內容
數位電路課程設計將以往按單一課程設定的１周課程設計，調整為與先進的ｅｄａ技術相結合的２
周課程設計。在學生學完數位電路理論、數位電路實驗、ｅｄａ技術等課程的基礎上，要求學生把數位電路
第３期朱幼蓮黃成宋偉等：數位電路實踐教學改革探索７３
的基礎知識、組合邏輯電路、時序邏輯電路、可程式設計邏輯器件、脈衝波形的產生與整形等五大知識模組綜
合起來，運用ｅｄａ技術，完成數字系統設計，從而提高數字系統的設計能力以及分析、解決實際問題的能力。課程設計以學生自主設計為主，教師輔導為輔，突出實踐能力培養，挖掘學生的創新潛能。
具體教學方案和內容如下：
（１）選題（學生可以根據實際情況從以下課題中任選一題，或自選課題）：二進位制乘法器，彩燈控制器，數字頻率計，波形發生器，計程車計費器，交通燈控制器，數字密碼鎖，數字鐘，搶答器，桌球遊戲機等近４０多
個參考課題；
（２）理論設計：能根據課題要求和所學理論知識，查閱相關資料，提出設計方案，選擇器件，獨立完成預設計；
（３）軟體設計（ｖｈｄｌ程式設計、編譯、下栽）；
（４）硬體設計（基於ｃｐｌｄ／ｆｐｇａ器件硬體設計、安裝、除錯）；（５）設計作品驗收和答辯；（６）撰寫課程設計報告。
上述方案具有如下特點：（１）設計內容上做到軟硬結合
改變以往單一的設計模式（即軟體設計、**、**到實驗箱除錯的軟體模式或硬體電路設計、安裝、除錯的純硬體模式）。新的教學方案要求學生運用ｅｄａ技術，設計基於ｃｐｌｄ／ｆｐｇａ器件的課題方案，完成軟體ｖｈｄｌ程式設計、編譯、**和外圍硬體電路的設計、安裝、除錯。新的教學方案突出了課程設計內容的綜合性和設計方法的先進性。
（２）課題選擇上真正做到一人一題
教師給出難易不同的近４０多個參考課題，學生可以根據個人能力和興趣選擇教師給出的參考課題，也可以在教師指導下自擬課題。每個課題任務由基本、適中、提高三個層次組成，以適合不同層次的學生需求。強調一人一題，一方面避免了以往多人同一課題而導致的抄襲現象；另一方面真正做到了「因材施
教」，可以充分挖掘學生的創新潛能。
（３）增加選題答辯環節
把學生作為課程設計的主體，發揮了其主觀能動性。學生自行選擇課題，並走上講台，陳述選題理由、技術指標、基本原理及設計方案，一方面可以加深他們對課題的理解，另一方面也讓他們充分感受課題答辯的氛圍，對其綜合素質的培養起到積極的作用。
２周的課程設計教學方案在內容上突出了實踐教學的綜合性，在設計方法上體現了設計技術的先進
性，可以使學生掌握數字系統的ｅｄａ設計方法，提高分析問題、解決問題能力以及對先進技術的應用能力，有利於其創新潛能的挖掘。
２ 改革考核方式，科學評定成績
成績評定標準的制定是新的教學方案成功實施的關鍵之一，它起著激勵學生學習主動性和積極性的作用。成績評定應以人為本，允許學生充分發揮個性特長，放開思路，鼓勵學生創新。在成績評定中，既要注重學生的實驗過程以及動手能力，也要兼顧學生的實驗態度和學習基礎。
要鼓勵不同層次的學生在不
同的起點上前進，肯定每個人的點滴進步，創造一種積極進取、競爭互助的學習氛圍。
數位電路實驗課的考核環節包括：實驗過程（包括預習、過程檢查和結果驗收）（４０％），每次實驗結
束，指導教師現場打分，讓學生知道自己的完成質量；規範化的實驗報告（２０％）；課外系統設計製作（４０％）。評定中對於難度一般的課題，除了功能正常、除錯通過，還要求佈線合理、焊接美觀才能獲得優秀的成績；對於有難度的課題，只要功能正常、除錯通過即可獲得優秀。
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數位電路課程設計的考核環節包括：預答辯（１０％）；過程檢查（２０％）；結果驗收（２０％）；現場答辯（３０％）；課程設計報告（２０％）。
３ 創造實踐教學條件，提高教學管理水平
實踐教學改革方案只有具備了必要的物質條件才能成功實施。為保障新方案的實施，數位電路課程組在學校支援下研製了新的數位電路實驗裝置，並在改建的數位電路實驗室中配備了８０台套，保證了學生實驗１人１組。課程組還自製了積體電路檢測器、ｃｐｌｄ開發板，編寫了配套的實驗講義和課程設計指導書。
圖ｌ所示是為實踐教學提供的先進的實驗平台。
（ａ）數位電路實驗裝置（ｂ）ｃｐｌｄ開發板及課稃設計指導書
圖１自製實驗裝置
（ｃ）積體電路檢測器
考慮到學生生源的複雜性（有普高生源和職高生源），在教學組班時，將相近層次的學生組成乙個教學班，每學年的並行班分「教改班」、「普高班」和「職高班」三個層次。針對不同知識背景、不同能力結構、不同層次學生的教學需求，在遵循實驗大綱的基礎上，對所開設的實驗要有所選擇。注重因材施教，實行分類教學，在保證全體學生達到基本要求後，對優秀學生安排提高層次的實驗專案或課題研究。
此外，數位電路課程組還創新性地提出由學生自己檢測、保管元器件和ｃｐｌｄ開發板，以培養學生強烈的責任心。此方法已經實施三年多，起到了較好的效果。明顯降低了實驗器件的受損率，提高了教師的工作效率，同時培養了學生強烈的責任心，對實踐教學改革方案的實施起到了積極的推動作用。
４ 結語
數位電路實踐教學改革方案經過三年多的探索和實施，取得了顯著的成效。不少學生選擇ｃｐｌｄ／ｆｐｃａ器件做課外科技製作、畢業設計等，並在各種電子競賽中取得了較好的成績。數位電路教學改革成果獲學校「教學改革成果一等獎」，相應的課程建設被評為「江蘇省精品課程」。
數位電路實踐教學改革方案貫徹了知識、能力、素質有機結合的教改思想，體現了因材施教的教學原則，同時，自製實驗裝置等措施也為方案的實施提供了良好的實驗平台。這一方案的實施，激發了學生的學習主動性，強化了能力培養，提高了教學質量，為學生後續課程的學習、畢業設計、科研開發等奠定了基礎。
參考文獻：
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【５］朱幼蓮，翟麗芳。黃成．數位電路課程的教學改革與實踐忉．江蘇技術師範學院學報
（下轉第７８頁）
７８江蘇技術師範學院學報第１６卷
ⅳｕ ｃｈｕｎ一姒
責任編輯
盛艷【上接第７４頁）
責任編輯盛艷
「數位電路」課程的教學改革與實踐
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「數位電路與邏輯設計」教學改革分析
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