数字电路实验教学改革的思考

屈科

摘要：数字电路实验是电类专业的必修课程，目前该课程在教学中存在诸多问题，通过改进教学内容和教学方法，引入EDA技术，增加多种授课途径来培养学生的专业实验技能和创新能力。

关键词：数字电路;实验教学

中图分类号：TN79-4文献标志码：A文章编号：2095-9214（2015）10-0093-01

一、引言

数字电路实验是电类等本科专业一门必修的专业基础课，它是一门理论性、工程性、技术性、实践性和实用性很强的课程。近些年，数字逻辑集成器件从中、小规模芯片发展到大规模，甚至是超大规模的电路，数字电路的分析和设计方法也应与时俱进。[1]如何培养学生的理论联系实际能力、增强创新能力是数字电路实验教学的重要方向。

然而，受传统理论教学模式的影响，大部分学生无法实现理论和实践的有机结合，学生的电路设计能力、动手调测能力、应用理论知识和实验经验分析问题和解决问题的能力都有明显的不足。针对这些问题，这门课程的教学手段、教学内容、教学方法等亟需改革。

二、数字电路实验存在的问题

（一）实验内容单一，实验课程之间联系不够紧密

长期以来，数字电路实验只是对理论课的补充，起到辅助性教学作用，目的只是起到巩固学生理论知识的作用。这种方式开设的实验课程，实验内容单一，每节课程的实验内容相互之间缺乏有效的衔接和综合，最终导致学生在做本科毕业设计等大型实验的时候，缺乏对这种综合性实验的整体设计和调测的能力。

（二）实验内容过于简单，实验内容老化，学生兴趣不高

目前大多数高校所开设出来的数字电路实验内容老化，实验手段单一。大多数的实验仅仅是将理论教学内容进行程式化的简单验证或是一些基本实验技能的训练。这些课程验证性实验比较多，设计性实验比较少，对于学生来说只是对实验进行验证，不能激发学生的创新能力，导致学生兴趣不高。

（三）教学形式、方法老化呆板

在传统的数字电路教学方式是由教师给出实验的准备、操作以及可能出现的结果，由学生来进行相关操作，这种机械化的教学方式，对于学生来说只是进行验证，不能激发学生的创新能力，造成学生思维方式单一，不会举一反三，遇到设计性实验手忙脚乱，无从下手。

三、数字电路实验教学改进措施

（一）精选教学内容，提高教学质量和效率

在数字电路教学中，经常会存在教授很多理论性的东西，对于学生来说，这种理论性很强的内容，直接像理论课那样课堂知识传授方式进行教学，效果并不理想。因此，作为老师，应该精选教学内容，从而提高教学的效率，及时对实验内容进行充实、重组和更新。[2]在实际的教学过程中理论联系实际，重视实例的讲述，尤其应该结合目前毕业生今后从事的工作岗位，让学生在具体的实例中了解相关理论知识。同时，为了全面、充分地将学生的兴趣引导到实验中来，可以适当增加一些趣味性和跟生活密切相关的题目，比如在“组合逻辑电路实验”中，引入了“数字逻辑锁电路”内容，在FPGA教学实验中，引入了“汽车尾灯及其控制电路”实验，用题目和内容来引起学生的注意，使得学生觉得学有所用从而提高数字电路的学习兴趣。这种方式的教学，可使得学生学习热情高涨，参与实验的积极性增强，从而提高他们的对学习知识的动力，有了动力，从而培养学生的动手能力和创新能力。

（二）教学内容和方法改革

数字电路课程的实验内容可分为验证性实验、设计性实验等。验证性实验主要是结合数字电路理论实验进行的，是培养学生数字电路动手能力的入门，它可以验证、加强、巩固学生对理论知识的理解。但是，由于这部分实验内容的结果是可以预知的，学生对于这类实验兴趣不大，热情也不高涨，甚至有些学生直接不参与实验电路的搭建，直接根据理论课内容写出结果。验证性实验过多，对于学生能力的培养恰恰起到了相反的抑制作用。由于设计性实验内容能够培养学生的科研能力和探索精神，教学内容应当从验证性内容向设计性实验内容进行转变，课堂实验应该以设计性实验为主，并且大幅度的增加大型综合性实验，这样可以使学生灵活的运用所学的知识和技能，提高创新的能力。对于教学方法也应当有所改进。任何实验都要求学生必须预习，而预习的好与坏直接决定着做实验的成功与失败。然而大多数学生在写预习报告时只是把实验书上的原理，内容，电路图抄一下，没有完全的通过自己的思考进行设计，这样会造成学生做实验时手忙脚乱，遇到问题无法自行解决，达不到预期的实验教学效果。[3]因此，可以在数字电路实验教学中引入EDA技术，要求学生预习时将自己所设计的电路用multisim等软件进行模拟仿真，并且通过仿真来验证结果。在仿真中学生可以与教材上不同的方法来进行设计，这样，学生在实验前对实验原理等都有了深刻地理解，学生在实验课上的任务主要是将实物电路与虚拟电路进行比较，通过实物电路来验证设计仿真的正确性，因此可显著提高教学效果

（三）多种形式引导学生自我学习知识

对于学生知识的获取途径，不光光是课堂的教学传授，还可以有以下多种途径：（1）随着我们科技的发展和社会的进步，可以适当地利用网络、多媒体发挥现代教育的技术优势，使得我们的教学方式可以得到相应改善。教师或者所在课题组可以建立一个相关的教学网站，将数字电路试验相关的课件、实验内容、教学计划全部发布到网站上，供学生查阅下载，学生也可以在网站上进行咨询，提出改进意见。（2）教师也可以以“慕课”的形式制作“微视频”，发布给学生，鼓励学生结合观看“微课”后进行各种各样的讨论与辩论，包括教师和学生之间、学生和学生之间、全班性的或小组的讨论与辩论。

四、结束语

数字电路实验教学改革是一个长期过程。随着电子技术和计算机技术的不断发展，新理论、新技术、新设备和新的仿真软件将不断出现，数字电路教学模式也需要不断改进。

（作者单位：南京邮电大学电子科学与工程学院）

参考文献：

[1]卢庆利.数字电路实验教学的发展趋势[J].实验室研究与探索，1997，（3）：8-10

[2]王澄非.电路与数字逻辑设计实践[M].南京：东南大学出版社.

[3]邱红.在数字电路实验与设计中引入EDA的必要性[J].实验室科学，2006，（1）：73～74.endprint