“数字电路”课程设计教学改革研究

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722017

摘要：数字电路课程是电气化等专业的重要课程，作为一项以应用为导向的课程，在教学过程中必须指向学生未来的就业及发展需要。传统的教学模式以理论教学为主，虽然实践教学比重不断增加，但是课程教学的实效性问题依然比较突出。本文根据现有的研究资料，结合自身在数字电路课程教学中的一些经验，针对数字电路课程设计教学改革阐述自己的意见，希望能够对数字电路课程设施教学改革提供一些帮助和启示。

关键词：数字电路；课程；改革

数字电路是高等教育很多专业的基础课程之一，包括电子信息、自动化、通信工程等。在数字电路课程当中，电路设计是非常重要的一个方面。在数字电路设计教学当中，教师应以理论教学为基础，突出实践教学、实验教学的地位和作用，在此基础上不断增强教学的实效性，让学生掌握电路设计内容和基本要求，且具备一定的电路设计能力。

1 “数字电路”课程设计理论教学改革

1.1 结合实践做好设计问题导向

数字电路课程设计教学当中，理论教学部分需要让学生熟练的掌握电路设计的基本要求。传统的教学采用死记硬背的方式，这种教学方法很难让学生真正的具备电路设计能力。在教学当中，教师可以采用问题导向的方式，引入数字电路设计内容。可以结合生活当中一些与数字电路设计相关的事物进行引导，比如：可以用十字路口的交通信号灯为例，说明交通信号灯是如何通过数字电路设计来实现交通信号的精准控制，进而实现对交通的控制。教学的过程中可以简单的阐明设计原理，在此基础上引入将要学生的数字电路设计的理论知识，逐渐展开理论部分的课堂教学。在教授理论知识时，应该结合具体数字电路设计案例进行说明，而不是单纯针对教材当中的知识点进行说明。具体选择那些设计案例，可以是教材中的一些具体案例，也可以是教师在电路设计实践中的案例。

1.2 数字电路设计命题选择

数字电路设计命题选择，也是理论教学的一部分。在传统的数字电路设计教学当中，教师只是简单出一个设计题目，然后让学生自己选择，按照老师要求完成数字电路的设计工作。但是，老师给出的数字电路设计题目是非常有限的，在题目上肯定会存在相似或雷同问题。且在设计过程中，一些学生就可能抄袭其他学生的设计成果，导致无法通过设计过程来提高自己的數字电路设计能力，也无法利用现有的设计资源来更好的完成设计任务。在命题当中需要解决这一问题，既能充分的利用其现有的设计资源，又能满足不同学生数字电路设计学习的需要，真正提高每一个学生的设计能力。在这一过程中需要注意以下几点：第一，教师设计足够多的设计题目供学生选择，每一个题目只能有一个学生选择，学生根据自己的兴趣进行选择，这样可以调动学生参与数字电路设计的积极性。第二，在类似设计当中，不同功能模块的器件都是可以选择的，鼓励学生在设计过程中选择不同的器件进行设计，鼓励学生在设计中进行创新。

2 优化数字电路设计课程流程及设计组织

2.1 优化数字电路设计课程流程

数字电路设计的基本要求就是运用小规模集成芯片设计和数字电路系统设计方法，按照老师布置的任务完成预期设计目标和设计方案。在设计当中需涉及到所学过的绝大部分基础理论知识，包括数字电路基础知识、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件、脉冲波形等。在设计教学当中，不能遵循传统的设计方案，教师在教学当中需要对数字电路设计流程进行完善。具体应该包括以下几个方面：第一，选题，这个理论教学部分在前面已经做了论述，具体的命题选择上有很多，包括数字频率计、简易电子琴、彩灯控制器、篮球竞赛定时器、交通灯控制器、四路抢答器等，具体命题由教师完成；第二，电路设计，目前来说可以基于 CPLD/FPGA器件制定具体设计方案，绘制硬件电路原理图；第三，使用VHDL程序完成设计、编译和仿真工作，确定方案的合理性和可行性；第四，使用具体电路设计元件，完成线路安装、接入和调试工作，确定设计方案实际运行的可行性；第五，教师根据选题对学生作品作出评价和验收，并选择学生进行现场答辩；第六与，学生独立完成数字电路设计报告。在选题上必须做好一人一题，但复杂的数字电路设计可以由两名学生共同完成，并一起参加答辩。在设计当中引入EDA技术，在研究当中需要结合功能、技术指标验收和现场答辩相结合的方式进行创新设计。

2.2 优化数字电路设计课程组织

数字电路设计课程一般只有12周时间，在教学过程中教师需要自己组织，并积极引导学生参与课程设计过程。比如说在题目设计当中，可以积极听取学生意见，学生也可以自己设计题目作为教师命题参考。值得注意的是学生比较多，但是很多设计都是在实验室中完成，教学当中需要合理安排实验室使用时间，尤其是要协调好本班级与其它班级实验室的使用时间，让学生有足够时间完成设计工作。为解决这一问题，在组织当中可以使用试验箱和设计当中使用电子器件，这样就可以在全天进行数字电路设计，学生一人一个试验箱，可根据自己电路设计图随时进行设计修改，并检验设计效果。在此基础上对设计方案进行修正和改进，可以有效解决实验器材缺乏、实验时间不充足等问题。

3 基于Maxplusll仿真软件的EDA设计

在传统数字电路设计当中一般使用Multtisim与Protel软件进行仿真，但这种仿真软件只适合小规模电子系统设计，尤其是在 CPLD/FPGA器件应用以后，传统Multtisim与Protel软件已经不能满足仿真设计要求。但在Maxplusll仿真软件开发环境当中，可以利用VHDL语言，利用 CPLD/FPGA器件完成比较大规模、复杂数字电路的EDA设计。这种设计的主要器件是可编程专用集成电路，可以根据不同设计目的和要求，对集成电路进行二次开发、设立和利用，可大大减轻设计工作量和难度，更好满足数字电路的设计需要。

总之，“数字电路”课程设计是该课程教学的重点和难点，教师在教学过程中需要从应用和创新角度，对课程设计教学进行创新和完善，以不断的提高学生的设计能力。

参考文献：

[1]钟建玲，黄财守.数字电子技术实验板的设计与开发[J].电子制作，2017，（17）.

[2]郑娜，白庆华.“数字电子技术”课程教学改革与探讨[J].高教学刊，2017，（05）.

作者简介：刘静（1982），女，汉族，内蒙古赤峰人，本科，讲师，主要从事电子信息技术方面的教学工作。