“数字逻辑电路”实验课程教学改革研究

于建，刘博

（河北民族师范学院物理系，河北承德067000）

“数字逻辑电路”实验课程教学改革研究

于建，刘博

（河北民族师范学院物理系，河北承德067000）

本文在教学实践的基础上，针对数字逻辑电路实验课程验证性实验多、综合性实验少，实验资源分配的固化，考核形式单一等现状，提出从实验课程结构安排、实验资源的重新分配、丰富考核方式三方面对数字逻辑电路实验课程进行教学改革，使得学生能够将课堂理论知识应用到实际设计当中，进而提升其实验技能，达到本实验课程的教学目标。

数字逻辑电路实验；教学现状；教学改革

1　引言

“数字逻辑电路”是电子信息、计算机科学与技术等专业学生必修的一门重要专业基础课。能够熟练掌握电路分析和设计的基本方法，将为数字计算机和其他数字系统的硬件分析和设计奠定坚实的基础。作为“数字逻辑电路”配套的实验课程，要求学生掌握逻辑代数基础和运算法则，掌握TTL、CMOS门电路的结构和工作原理，能够熟练掌握数字电路分析和设计的基本方法。了解和掌握常用的小规模和中规模集成数字电路的结构和引脚分布情况。了解可编程逻辑器件的种类和工作原理。了解数模转换电路和模数转换电路的工作原理等[1]。该实验课程内容繁多，知识面广，综合性和实践性较强，对于基础知识要求高，要使学生充分掌握各个相关的实验，从而掌握“数字逻辑电路”课程对应内容，存在着一定难度。如何组织本实验课程的教学内容，提高学生实验技能，培养学生设计较为复杂的数字逻辑系统的能力，就成为实验课教师研究的重要内容。本文从课程的实际出发，结合我校应用型的办学特点，开展本实验课程的教学改革探索。

2　教学现状分析

“数字逻辑电路”实验课程的教学目标是把课堂的理论知识与实际动手相结合，培养学生实验技能，最终达到掌握数字逻辑系统的分析与综合的基本方法，在掌握基本的数字电路知识的同时，能够设计一些复杂的数字逻辑系统[2]。但是在目前的教学过程中，存在如下的问题，影响了教学质量以及教学目标的实现。

2.1实验课程内容结构的安排上，验证性、基础性实验涉及较多，而综合性、设计性实验较少。目前的“数字逻辑电路”实验大部分课时主要集中在前面章节的基础性、验证性实验，留给后面的综合设计性实验课时较少，这样影响了学生主动设计电路的能力及创新意识，在教学过程中慢慢导致学生被动完成实验的内容，丧失学习的兴趣，影响了对“数字逻辑电路”课程的掌握。

2.2实验资源分配的固化。目前本实验课程的实验资源都是通过实验课教师的申请进行采购，而实验课教师也会依据所开展的实验课内容进行针对性购买。这样的资源定向性使用，影响了学生对于各种芯片、实验器材、设计性实验所用到的元器件的详细参数功能的了解，与实际工程产品的设计参数要求、元器件选择的性价比方面相去甚远。

2.3考核方式单一。目前对于本实验课程的考核一般集中在学生在实验室动手实验的完成情况、时间分配、实验报告的完成情况，而且实验成绩一般情况是不计入对应课程期末成绩的，是通过实验课教师对学生平时的表现以及实验报告进行给分。这样的考核方式，并不能反映出学生做实验的真实情况和对实验的掌握程度。

3　教学改革实践

面对“数字逻辑电路”实验课程的教学现状，只有充分调动学生的学习积极性，发挥学生的主观能动性，才能达到培养学生的数字逻辑电路的综合分析与设计能力，增强学生的创新意识。在教学过程中，尝试重新安排实验教学内容的结构、合理分配实验资源、丰富考核方式等几个方面调动学生的学习兴趣和积极性，使学生深入了解本实验课程。

3.1教学内容重新分配

现有的实验内容包括：逻辑代数基础实验、门电路实验、组合逻辑电路基础实验、触发器基础实验、时序逻辑电路基础实验、555定时器基础性实验、数模模数转换基础性实验、可编程逻辑器件基础性实验、以及数字逻辑电路综合性设计实验[3]。实验课程的课时安排，以我校为例，整个实验内容共计22学时，目前的课时分配分为：前面涉及到的验证性、基础性实验占到16个学时，而数字逻辑电路的综合性实验只占到6个学时。

为了合理安排实验课时的比例，提出利用Multisim软件来进行辅助实验教学，Multisim软件是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。由于Multisim软件的易上手性，将基础性、验证性实验都在此软件平台完成(减少课时占用)，而后期与实际工程结合紧密的综合性设计实验则结合Multisim软件在硬件平台完成(培养学生对课程的直观感受)。在实践教学过程中，缩短了基础性、验证性实验所占有课时的比例，提高了后期综合性设计实验所占的课时比例。具体分配比例如下饼图：进行项目所要求的芯片及相关器材的购买，从购买过程中，与设计相结合，了解购买的元器件的参数是否与设计要求相符，更加贴近工程实际，从而得到更合理的设计。另外，提供部分资金作为奖励资金，以鼓励在项目设计上提供出性价比最高方案的实验小组，调动学生对于数字逻辑电路设计的积极性。

3.3丰富考核方式

以我校为例，以往的实验课程的成绩是不计入相关专业课期末考试成绩的，并且只作为考查内容。本教学改革小组提出将实验成绩划入“数字逻辑电路”课程的期末考试成绩，不再单独作为一门成绩出现，实验成绩占课程期末总成绩的20%。

而且，将实验成绩的组成部分进行修改，不仅仅依赖于实验课堂的表现以及实验报告的完成情况；将学生定期的实验体会、以及所参与的项目设计报告也作为考核的内容。同时，定期进行电子设计计时赛，基于Multisim软件平台，完成各种基础性、验证性实验仿真，以此测试学生对实验软件平台的掌握情况，将仿真结果和完成时间作为评分标准。

图2　实验考核成绩组成

图1　实际实验课时分配图

3.2实验资源多元化分配

目前，实验资源都是实验教师分配使用的，这样的结果导致在进行后期综合性设计性实验使得学生几乎不参与任何设计需要的相关原件的采购，对器件参数与工作原理无法真正深入了解。基于这种情况，提出将实验资源做出重新分配:一方面实验课教师将资源用于软、硬件平台的建设，另一方面将部分资源资金平均分配给各个实验小组负责人，通过给出设计题目，完成设计的项目要求，让各个实验小组

4　结语

本教学改革小组根据目前“数字逻辑电路”实验课程所存在的问题，通过实验课程重新分配、资源多元化分配、以及丰富考核方式等手段开展教学，充分调动了学生的积极性和主动性。提高了“数字逻辑电路”实验课程的教学效果，同时加深了学生对此专业课程的了解。

[1]孙绍荣.高等教育方法概论[M].上海：华东师范大学出版社，2010.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]余孟尝.数字电子技术简明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

G642.0

A

2095-3763（2015）02-0014-02

2014-07-15

于建（1979-），男，满族，河北承德人，河北民族师范学院物理系讲师，硕士，研究方向为语音与图像处理。