谈数字逻辑电路课程教学改革

摘要：该文通过分析数字逻辑电路课程的教学现状，从理论教学、实验教学和课程考核等方面对该课程的教学模式与方法进行总结，并提出一些教学改革措施。近年来的教学实践表明，这些改革措施能有效提高教学质量，促进学生“双创”实践能力的培养。

关键词：数字逻辑电路；教学改革；教学模式；实践能力

数字逻辑电路是计算机科学与技术、物联网工程等专业的一门重要的专业基础课程。通过对该课程的学习，学生可以掌握数字电路的分析和设计方法，为后续课程的学习和今后从事与数字电路相关的工作打下良好的专业基础。为了适应工程认证建设和提高学生“双创”实践能力的需要，近年来对计算机专业的课程体系进行了调整，增加了部分工程实践类的课程。在新的培养方案中，数字逻辑电路课程总学时与之前相比有所压缩。传统的教学模式和教学方法已不能适应当今社会对高素质、高技能IT人才培养的要求，因此有必要实施课程教学改革。本文围绕如何实现具有“双创”实践能力的应用型计算机专业人才培养目标，对数字逻辑电路课程的教学改革进行探讨。

1教学现状

数字逻辑电路课程的主要内容包括逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路等[1]。该课程具有理论与实践结合紧密、知识点多、逻辑性强的特点[2]。传统的教学方法以教师讲解为主导，主要讲授电路结构、工作原理和设计方法等，使学生掌握一些基本的电路工作原理和操作技能。多媒体技术虽然在教学中得到了广泛的应用，但主要是基于幻灯片的演示，局限于对知识的讲解。目前实验教学主要采用集成实验箱，与早期使用的面包板相比，具有布线少、成功率高的优点，但不利于学生对实验原理的深入理解和拓展应用。传统的教学方法虽然能够系统地讲解课程知识，但不能很好地激发学生的学习兴趣，不利于培养学生的创新思维和工程实践应用能力，不能实现新的培养目标。

2理论教学改革

2.1教学内容的调整

课程的教学内容应根据专业特点来设置。针对计算机类专业学生,课程的侧重点在于数字电路的基本原理和数字系统的分析与设计方法，而对于集成电路则不必深究其内部结构。对门电路部分知识，重点讲解CMOS门电路和TTL门电路的特点和使用方法，而对其电路结构只做简单介绍就可以。通过学习该课程，学生初步掌握运算器、存储器、时序、总线等内容，为后续的计算机组成原理、微机原理与接口技术等课程打好基础。讲授要突出重点和难点，使学生理解关键问题，牢固掌握所学知识。教学要与时俱进，可以适当拓展一些电子技术发展前沿的内容。

2.2知识点的衔接

数字逻辑电路课程的知识点较多，学习难度大。在教学过程中要循序渐进，注意知识点之间的衔接。有些知识点在后面的内容中会用到，在讲解前面的器件时就可以先把用途介绍一下，比如译码器可以用于存储器，触发器可以用于计数器，在讲解后面的内容时把用到的之前学过的知识点再回顾一下，这样前后呼应，有利于学生对知识点的融会贯通。有些知识点可以对比学习，比如触发器的三种触发方式（电平触发、边沿触发和脉冲触发）、MOS管的四种类型（N沟道增强型、P沟道增强型、N沟道耗尽型和P沟道耗尽型）等，可以通过对比来介绍。有些芯片的使用方法是相似的，比如计数器74160和74161的引脚功能是相同的，区别只是采用的数制不同。

2.3教学方式的灵活运用

为了增强课堂互动，课程教学可采用讲授和讨论相结合的方式。运用现代化多媒体手段，通过图像、视频、动画等多种形式生动地演示数字电路的电路图、工作原理和状态变化。采用任务驱动的方式[3]，明确每堂课的学习目标，增强学生学习的积极性，引导学生主动思考，培养创新思维。采取案例式教学方式，结合日常生活中的电路来讲解[4]，比如时序电路部分以交通灯控制器为例，顺序脉冲发生器以流水灯为例，555定时器以简易电子琴为例。通过向学生展示生动的实例，有利于学生对所学内容的理解，并且可以提高学生的学习兴趣，激发学习热情。充分利用网络条件，加强课下的辅导和答疑，及时了解学生的学习状况，解答存在的疑惑，消除学生的畏难情绪，提高学习的自信心。

3实验教学改革

3.1实验设置

通过实验，能够使学生将理论知识与实际应用相结合，培养学生的电路设计和实践能力。实验项目分为验证性实验、设计性实验和综合性实验三类。除了必做实验之外，为了提高学生的创新创业能力，可以开设一些开放性的实验，由学生自己查阅资料并设计出实验方案。指导学生进行各种电子作品设计，如警报器、密码锁、抢答器等。鼓励学生参加电子设计竞赛。

3.2传统实验和仿真实验相结合

传统的数字逻辑电路实验一般通过在面包板或实验箱上搭建电路来实现，由于受到实验仪器的功能和数量的限制，实验具有一定的局限性，主要体现在开出的实验项目固定、容纳的学生人数少，不利于课下自学，在一定程度上限制了对学生创新能力的培养。如果在实验过程中遇到接触不良、芯片损坏等问题，需要花费很多时间用于排错，将会影响实验的成功率和学生做实验的积极性。目前已有一些较为成熟的EDA仿真软件，如Multisim和Protel等。仿真软件提供了直观的图形界面、丰富的元器件和测试仪器、详细的电路分析功能，借助于仿真软件，可以突破场地和器件的限制，有利于学生充分发挥创新思维，使学生能够快速、灵活地进行电路的设计和验证，还可对设计的电路进行分析，加深对电路的理解。当然，采用仿真实验也有不足之处，比如与实际脱节、印象不深刻、对动手能力和排错能力的锻炼不足等[5]。因此，将传统实验方式和仿真实验结合，能够取长补短，取得更好的实验教学效果。如果条件允许，学生还可以对设计的电路进行制板、焊接、组装和调试等，实现实际的电路设计。

3.3实验考核

以前对实验的考核基本上是以实验报告作为主要评分依据。为了更好地督促学生完成实验，现在实验考核包括了实验预习、实验操作、回答问题和实验报告等几个环节。要求学生在实验前进行预习和仿真，并写好预习报告。在完成实验内容后，现场演示实验效果，教师进行验收并有针对性地提一些问题让学生来回答，考查学生对实验内容的理解程度。学生在完成实验后，在规定的时间内提交实验报告。教师对各实验环节做好记录和打分，最后评定出实验成绩。

4课程考核改革

数字逻辑电路课程的考试重点由以前的知识测验向能力考查转变，主要考查学生对知识的理解和灵活运用、分析问题和解决问题的能力，而不是以机械记忆为主。根据毕业要求进行命题组卷，题型以分析和设计题等主观题为主，并设置部分开放性的试题，允许有不同的答案。课程成绩根据平时成绩、实验成绩和考试成绩进行计算，可以合理调整各项成绩的比例。按照专业认证的要求，填写专业认证“五表”，即命题审批表、课程考核分析与总结报告、落实毕业要求情况自评表、课程达成情况评价表、课程考核与达成度评价合理性确认表。认真做好分析总结，找出存在的问题，持续改进提高。

5结语

本文总结了数字逻辑电路课程的教学经验，对该课程的教学改革进行了探索。近几年来教学实践证明，这些课程教学改革措施取得了良好的教学效果，对调动学生学习的主动性和培养学生的“双创”实践能力起到了一定的促进作用。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2016.

[2]朱铭琳.数字电路课程教学改革研究[J].科技风,2019(32):77.

[3]单玉燕.数字逻辑电路教学方法的探讨[J].山东工业技术,2018,277(23):233.

[4]任玲,张宁,岑红蕾.“数字逻辑电路”多元化教学设计与实践[J].电气电子教学学报,2019,41(5):101-105.

[5]赵权科,韩延义,秦晓梅,等.“数字电路实验”课程新型实验教学模式改革与探索[J].工业和信息化教育,2019(10):54-58.

作者：肖春宝 张明川 吴庆涛 单位：河南科技大学信息工程学院