数字电路课程教学改革的思考与探索

摘 要：本文針对数字电路传统教学模式中存在的理论与实践脱节，教学手段不能满足现代复合型人才培养目标等问题，提出了将项目式教学与理论教学相结合、引入硬件描述语言等措施，从而激发学生能动性，增强课程体系建设。

关键词：数字电路 教学改革 硬件描述语言

引言

作为电子电气、计算机应用等信息类专业的重要专业技术基础课之一的数字电路，该课程主要介绍数字电路的基本概念、基本电路的工作原理和基本分析方法；主要包括组合电路和同步时序电路的分析与设计方法、数字系统设计的基本方法、可编程逻辑器件及其应用等内容。课程任务不但包含定性的分析，还包含工程计算或设计方法。配以相应的练习使学生具备分析和设计数字逻辑系统的能力。[1]

一、课程现状与改革的必要性

1.课程现状

数字电路课程作为电子信息学科的重要核心，是数字技术应用相关课程的基础课和必修课。我校选用康华光主编的《电子技术基础（数字部分）》作为课程教材，知识主体推陈出新，实验方面也颇具特色。但随着当代数字电子技术的迅速发展，数字电路在人们的生活中处处可见，在科学领域的应用，更是起着龙头作用，而计算机的普及，也为大学生们提供了良好的学习平台。这就使得传统的数字电路课程的教学方法与时代脱节严重，主要体现在以下方面：

（1）“黑板+粉笔+实验”的教学方式不能激发学生的学习兴趣

目前，各普通高校在数字电路的教学过程中仍沿用过去的“填鸭”式教育方法，满堂灌的方式并未真正确立学生在课堂上的主体地位。有趣的课程也会变得无趣。传统的教学方式使得学生虽然掌握了数字逻辑基础知识，会做作业，但具体能做什么，在解决实际电路出现的问题时，学生任然存在困难。[2]

（2）理论联系实际不够使得学与用严重脱节

数字电路知识内容的系统性和理论性很强，课程教学总时数为64，其中实验学时数为10，在短短的几次实验课中使学生掌握工程实践能力，难于登天。尽管后期还有电子技术的课程设计，但它是另外一门课程不说，还兼顾模拟电路与数字电路两门课程，对大幅度提高学生的实践能力也很困难。

2.改革的必要性

数字电路作为数字电子技术应用的入门课程，后续还会开设微机原理、EDA、嵌入式系统等相关课程。如果学生在初级阶段就兴趣不高，不能培养工程实践能力，没有养成良好的系统分析与设计习惯等，都会对后期学习乃至工作有重要影响。同时存在的问题就是数字技术的应用类课程，虽然系统上是统一的，在由于教学方法的陈旧及后续产生的各种问题，都直接导致学生在学习这些课程时前后脱节，无法将所学内容融会贯通，破坏了知识体系的完整性。

传统数字电路的教学方式过于重视基本原理和方法的推导，而对学生实际应用能力和动手能力锻炼较少。另外，在课程考核方面也是更偏重于理论知识的考核，一张试卷定能力对学生的全方位能力考查有所偏颇。因此，对数字电路课程的教学改革势在必行。

二、改革思路与措施

1.将项目式教学与理论教学相结合

传统教学更注重教师对理论知识的分析，将实际工程项目引入课堂，既可以激发学生的学习兴趣，引发学生思考，又可以检验学生对知识的掌握情况，从而提高学生的工程实践能力。例如，在学习组合逻辑集成电路时，简要介绍要学习的芯片类型、功能后，引入八路抢答器的结构框图，如图1所示。

在讲解系统时指出相应的课程中的集成芯片，如选手输入对应二进制编码器，输出显示对应带锁存的显示译码器等。将此系统作为课程作业，让学生在学习了相关知识点后，用multisim软件完成系统电路的设计并进行仿真。最后在课程设计时用硬件实现该电路。通过这种方法，提高了学生学习的主动性。[3]

2.引入硬件描述语言

随着电子技术的飞速发展，以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC设计验证的技术主流。数字电路的后续课程EDA技术中采用的方式方法可适当引用本课程。而且数字电路课程本身图表较多，传统的课堂教学有一定的困难。在课程教学中可以利用各种仿真软件（如Quartus Ⅱ软件）、多媒体教学等现代化教学手段，将复杂的图表直观、形象地展示出来，不仅便于教师的讲解和学生的学习，而且还将大大增加课堂的信息量。例如，介绍全加器时，先与学生共同讨论全加器功能，然后引导学生进行设计，在对设计进行纠正后，采用Verilog语言在Quartus Ⅱ软件上进行仿真。仿真如图2所示。

对Quartus Ⅱ软件及硬件描述语言的引入，不仅拓展了学生的知识信息，也使学生对后续课程有所了解，增强了知识体系的完整性和系统性。

结语

数字电路课程在整个培养体系中起到承上启下的重要作用。本文探论了数字电路课程教学改革的一些方法和措施，旨在提高学生的能动性、创造性，为复合型专业人才的培养模式和思路起到一定的积累和探索作用。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006

[2]程鸿，李晓辉. 数字电路课程教学改革初探[J].科技教育创新. 2011， Vol18， No： 143～144

[3]罗杰，左冬红，张林.数字电路、微机原理类课程改革[J].电气电子教学学报.2016，Vol 38 No 5 30～33

作者简介

郭颖（1981—）女，河北霸州人，讲师，硕士，研究方向：电子技术应用与测控系统研究endprint