数字电路与系统课程的教学研究与探索

赵航+孙肖林

【摘要】针对当前数字电路教学形式的变化情况，提出了数字电路教学改革思路。结合本校办学层次，在教学过程中以应用型人才能力培养为目标，改革教学内容和教学方法，编写合适的教材，实现理论教学与实验教学紧密结合，逐步加深，培养学生综合素质，取得良好的教学效果。

【关键词】数字电路 教学研究 应用型人才培养

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）08-0046-02

数字电路与系统这门课是理工科大部分专业的重要专业基础课，我校作为一所民办本科院校，以培养应用型人才为目标，数字电路与系统课程也不例外。我们在多年教学过程中总结了一套适用于该层次学生的教学思路和方法，并启动了数字电路与系统课程教学改革项目，对取得的研究成果进行总结，主要分为以下几个方面。

一、课程教学内容研究

1.弱化陈旧过时的内容

随着数字集成电路及大规模可编程逻辑器件的发展，中小规模电路应用已经逐渐减少，而传统的授课思路过多注重中小规模的应用。且在大规模可编程逻辑电路设计过程中，逻辑化简已经有开发工具取代，很少需要手工化简。故而数字电路与系统课程在教学内容上要做相应调整。比如化简方法中的公式法化简需要大量练习才能让学生掌握，但实际用处并不大，因此针对这部分内容只介绍化简的原理和方法，不讲化简技巧，考试也不做深入要求。

2.删减原理性内容的讲解，注重应用技巧和分析思路

为了配合应用型人才培养目标，在授课过程中适当减少原理性讲解，比如边沿JK触发器工作过程分析教材上一般有详细的分析过程，但授课中只要分析一两种工作情况，并借此介绍分析思路，有兴趣的同学可以课下自己分析，而大部分同学只要弄懂使用方法就可以了。时序逻辑电路应作为重点内容，讲授时应注重时序逻辑电路的分析过程，使学生深入理解相关概念，对于状态化简等要求要降低，只掌握方法即可。

3.教学内容在顺序上的调整

此外，考虑到数字电路是嵌入式系统、FPGA、DSP及IC设计等课程的先修课程，为了方便这些后续课程的安排，所以把数电课程提前，跟模电统一学期开设，为后续课程提供足够的时间。这就造成数电中逻辑门电路一章的内容受到影响，因此在授课时把这一章的内容往后移，等模电三极管基本放大电路学完之后再讲授这部分内容，可以解决数电和模电安排在同一学期的问题。

二、课程教材建设

由于数电教学内容作了一定的调整，因此教材的选取要能适应这种调整。而现有教材大部分是按照老的教学体系编写的，内容难免陈旧、过时，为了适应新形势的需要，我们根据应用型人才培养的要求，分别编写了本科和专科适用的教材。

本科的教材编写思路是采用弱化传统的逻辑代数公式化简和器件内部结构原理等内容，对中小规模集成电路重点介绍其使用方法和数字逻辑的基本概念，使学生建立起数字逻辑的研究方法和设计思想，同时在传统内容之上增加了大规模可编程逻辑器件和硬件描述语言方面的内容，传达了自顶至底的数字系统设计方法和理念，为运用大规模可编程逻辑电路设计数字系统打下良好基础。

专科的教材则更加弱化原理讲解，对于集成逻辑门和触发器等着重介绍器件功能和使用方法，原理只做最基本的讲解。除此之外，每一章都增加电路设计和调试及错误排查方法等内容，对学生进行电路设计的技能训练，再结合实验和综合课程设计，使学生动手能力得到提高。目前本科教材已经在我校使用了三届，专科教材也使用了一届，使用效果良好。

三、课程教学方法和手段

课堂教学作为重要的教学环节，采用合适的方法和手段至关重要。在数字电路教学过程中，重点做到以下几方面：

1.利用网络平台进行多种形式相结合的教学

学生在课堂学习过程中如果只是被动接受知识，会导致填鸭式教学，必然会导致学生学习兴趣下降，学习效果大打折扣。现在慕课建设正在受到越来越多人的重视，利用网络平台推出知识点的微课视频，方便学生预习和复习，同时以提问、测验的方式督促学生使用网络平台促进课程的课堂教学效果。

2.合理组织教学过程

要引起学习者的兴趣，合理组织课堂教学过程很重要。问题的引出要做到顺理成章，承上启下。一般采用两类方法：（1）按自然章节段落来引出；（2）以问题为主线组织教学内容。这两种方法结合教学内容灵活掌握。比如逻辑代数、逻辑门电路结构等章节的内容可以采用第一类方法，组合逻辑电路和触发器和时序逻辑电路等章节可以按照第二类方法来组织教学，针对教学内容设计几个学生感兴趣的问题，学生带着问题进入相关内容的学习。

3.注重实验教学

数字电路应该是一门理论和实验相结合的课程，两者相辅相成。因此在理论课之外设置了两种形式的动手环节：一种是跟理论课紧密配合的电子技术实验，实验的设置以理论教学进度为依据，让学生能够在刚学完某一知识点时就能通过实验进行验证，通过实验理解理论知识和培养基本的分析和测试实验结果的能力；另外一种是安排在学期末的电子技术综合课程设计，给学生布置合适的题目，让学生从方案设计、芯片选择、电路布局、焊接查错等方面得到训练，同时撰写课程设计报告，切实培养学生分析和解决问题的能力，写总结文档的能力，提高学生的综合素质。

四、结束语

随着科学技术的不断发展，数字电路教学也必然面临着教学内容和模式的不断改革，以适应新形势的需要。因此授课教师应不断充实自己，不断总结和积累经验，抓住教学重点，使学生切实学懂这门课，掌握数字逻辑设计的重要概念和基本方法，为后续课程和今后走上工作岗位打好基础。笔者在教学中所采用的内容改革和教学方法创新通过多轮教学实践证明，是切实可行的，能够很好的反应当前数电教学的新形势，教学效果良好。

参考文献：

[1]杨志忠，卫桦林等.数字电子技术基础（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009，7.

[2]杨志忠，赵航等.数字电子技术及应用[M].北京：高等教育出版社，2012，1.

[3]黄丽亚，杨恒新等.电子电路平台课程的教学改革研究[J].电气电子教学学报，2011，33（3）：29-33.

作者简介：赵航（1975-），女，辽宁锦州人，工学硕士，讲师，研究方向：数字逻辑电路、FPGA、单片机应用技术。