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“数字电路与逻辑设计”是电气信息类专业一门重要的专业基础课。该课程是后续专业基础课和专业课的先修课程和基础，是学生开展课外科技创新活动的必备知识，是解决工程实际问题的重要理论和方法，结合目前的实际情况，对数字电路与逻辑设计教学进行改革。
1 数字电路与逻辑设计的本质
数字电路与逻辑设计是计算机科学与技术必修的一门重要课程。该课程中介绍了与数字系统相关的知识，体系等。设置这门课程的重要性在于让学生能够更好地了解数字计算机和其他系统的基本逻辑电路，能够熟练运用课程中所学到的知识并在实际操作中对案例进行分析，客观地提出要求。
通过这门课程的系统学习，可以加强同学的逻辑思维能力，落实到具体工作中，可以解决具体问题，可以对系统硬件进行检测，并有一定的创新能力。数字电路课程教学之所以进行改革是为了提高学生对计算机硬件设施的了解，为日后的学习做铺垫。我们从计算机科学的角度划分，可以把其课程分为：分析电路，数字电路与逻辑设计，微机原理等。从这些课程不难看出，数字电路与逻辑设计起的是承上启下的作用。
2 电子技术的广泛应用加快了数字电路的发展
现阶段，是科技的时代，电子技术已经应用广泛，电子元素是计算机和电路不可缺少的构成元素。国民经济和国防各领域的逐渐渗透，使得数字电子技术在相关专业的地位越来越重要。通过探讨，认为要对以前的教程进行革新，减少理论性过强的内容，着重掌握数字集成电路器的特性与实际运用，将重点放在学生的实际操作上面。
此外要加强创新能力的培养，引导学生们多进行课外实践活动，让学生们把课堂上所学的知识用于实践，这样让学生们在实践中总结理论知识，有利于学生们知识的全面掌握。多媒体技术可以形象并明了地展示复杂的图表，便于老师课堂上的教学，还方便了学生们观看和理解。更重要的一点是，它节约了课堂信息量，增加了课堂上的教学内容。以培养学生创新精神和实践能力为主线，坚持“三个结合”，实现“二个转变”，达到“一个提高”。坚持实践内容与理论知识相结合，创新实验与科学研究相结合，课堂教学与课外实验相结合；实现由基础验证性实验向综合设计性实验转变，由传统型实验向创新型实验转变；达到学生实践能力和创新精神的提高。提高教学的工作环境，利于开展实践教学，从而有利于人才的培养和教学质量的提高。围绕实践这个中心，增加新的教学内容，根据电子信息技术的专业特点，制定科学的实验课程，在内容中多以实验为主，增加教学模板，提高教学方法，总结出一套科学性、系统性的教学体系。
3 数字电路教学的改革方向
由于数字电路与逻辑设计的实践性很强，所以，在实际的教学改革中要做到周全考虑，针对各项内容都要做出调整。还需要注意的是，做到书本上所学的知识配套进行实践。理论结合实际，多结合实际情况进行训练。其内容包括：工具运用能力，绘制电路，电路分析能力，项目综合能力等。
3.1 课程体系的调整
为了更好地适应电子科学技术的发展，要优化课程结构的总体要求出发，进行模块化的设计，使数字电路与逻辑课程内容体系具有系统性，科学性，先进性等。
数字电路与逻辑设计基础从课程内容上被分为两大块。数字电路介绍了数字系统的组成，数字信号的特点等；在内容上先逻辑电路，逻辑部件，先单元电路后系统电路等等。数字电路多以理论为重点，在讲解中多涉及外部逻辑功能。数字电路部分多以运用为主。这样的课程组合可以让学生对数字电路更加了解。
3.2 教学内容的调整
数字电路与逻辑设计的课程很多，为了让学生在有限的实践内把课程学好，要求教师掌握基本理论的同时有效地组织课程教学。在介绍运用时，要根据其不同的侧重点进行分析。实验教学从随堂实验到改革教学后进行独立实验，这其中包括验证性实验等。
通过有效的组织，可以增加学生们的实践操作，调动学生们的积极性，从而有助于知识能力的提高。
3.3 加大实践的内容与次数
数字电路与逻辑设计在教学中需要增加实践内容，这有利于课程的安排，更提高了学生们的动手能力。在实践中发挥良好的教学效果，要合理地拆分实践内容：①基本实验；②设计实验。我们来了解一下这两种实验的概念：基本实验室使用电子仪器的能力；而设计实验则是为了实现逻辑功能，而采用的是数字系统。在设计实验中鼓励学生自拟实验的项目，并将课外活动结合进来，使学生的思维更加广阔。
目前的电子大赛就是为高校的改革服务，它是结合了电子信息的专业内容，这种比赛在教学改革中起到了引导的作用。这十多年来，在全国开展了很多电子计算机的竞赛，这些竞赛对高校体系改革帮助十分明显，它有助于有才能的年轻人展示自己的能力与专业水平。在电子竟赛出题中增大数字电路EDA的内容可以引导高校建设EDA的实验室，例如：SOPC（系统集成芯片）是我国“十一五”制定的重大专项，目前全国已在12个高校中成立了集成电路人才培养基地。
4 结语
现阶段是电子化的时代，科学的进步带动了电子技术的广泛应用。大量的可编程器件被采用，这使得传统的数字逻辑方法明显变化。计算机的应用范围越来越高，使得人们对计算机的认识逐渐深刻，计算机的设计理念开始突破原有的范围。数字电路与逻辑设计在各种现代技术的合力推动之下，得到了明显的提升，可以做到使学生紧跟在市场的前沿。所以，数字电路和逻辑设计的改革加快了这门科学的发展，提高了学生们解决实际问题的能力，给学生们的就业和发展打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]李晓辉.数字电路与逻辑设计[J].
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三本学生中多才多艺的较多，平时开展各种社团活动比较频繁，学生自主创新思维活跃，但能够有条不紊自主学习的学生可能只有一少部分，许多学生对学习没有兴趣，课余时间几乎不学习。在教学过程中，刚开始学生还可以接受一些新知识，但随着教学的深入，学习难度的增大，学生感到了困难，随之学习的兴趣也越来越低，主动学习便是一句空话，学生也就是为了应付考试，甚至不少学生都是考前突击。这一特点在《数字电路与逻辑设计》课程的教学中也同样存在。要提高本课程的教学质量，我们在定位教学目标，设置教学内容，采用教学手段和方法的时候都必须以这一实际情况为前提。
二、教学理念，教育目标
三本教学有别于一本和二本，教学注重于学生应用能力和综合素质的培养，教学过程中突出培养学生应用知识，分析解决实际问题的能力，以学生为主体，以教师为主导，以教学为主线，树立能力培养目标为重中之重的思想，实现人才培养模式多元化，努力培养“宽口径、厚基础、强能力、高素质”，适应国际竞争和社会需求的应用型人才。三本教育要加强通识教育，注重文理渗透理工结合，体现本科教育的基础性和可发展性。努力探索人才培养新举措，深入推进人才培养模式改革，实现多元化人才培养新格局，大力实施“育人为本，全面发展”的人才培养战略，拓宽基础学科的范围和基础教学的内涵。
三、教材选取
考虑到三本学生理论基础较差，教材选取不应选择理论研究或理论推导比较复杂的教
材，否则会让学生还未涉及到重要的知识点就已经因为难度过大而丧失信心。教材选取要以应用为宗旨，强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深，通俗易懂，重点和难点采取阐述与比喻相结合，例题与习题相结合，实例与实验相结合，针对数字电路课程实践性强的特点，增加了与教材相应的实践环节教学内容。
四、教学内容
在三本的《数字电路与逻辑设计》教学中，应该注重基础教学，要求学生熟悉布尔代数的基本定律，掌握卡诺图与公式化简法；掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用；掌握常用的中小规模组合逻辑电路和集成电路功能和设计方法。具有查阅集成电路器件手册，合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片，重点分析电路的外特性和逻辑功，以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等，使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片[11]。
对于三本学生而言，在电路设计中要求学生掌握基本的设计方法，但可以适当降低对电路设计的要求，增强电路分析方法的教学。学生可以分析较复杂的电路，并且能够利用已有的电路进行修改，使电路满足自己设计的需要。
五、教学手段与教学方法
（一）采用现代化教学
《数字电路与逻辑设计》课程的特点就是电路图、逻辑图特别多，如果采用板书形式教学，既浪费课堂时间也达不到好的教学效果。教学过程中采用多媒体教学，可以使一些抽象的、难以解决的概念变得形象，易于学生接受。对于集成电路的分析和设计，为了增强演示效果，除了在PPT中添加更多的动画效果外，还可以采用Flash或Authorware软件制作动画效果，使电路的变化过程一目了然。
（二）结合实际教学
在授课过程中，针对三本学生可以结合生活中的应用举例，如目前LCD显示、数字温度计、十字路通灯控制、数字频率计、多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数/模(D/A)转换实现图像显示和声音播放、制造业中的数控机床等都应用了数电技术。通过这些实例的介绍，可以使学生真正了解数字电路课程的重要性，从而提高对数字电路学习的兴趣和学习积极性。
（三）网络教学
网络教学可有两种方式，一是上传教师课堂教学过程的视频到校园网；二是教师制作图文并茂的课件，以及与该课程有紧密关系的资料一起上传到网上。目前大部分三本学生宿舍都可以登录校园网，学生可以在任何时间进行网络教学。网络教学的方式解决了学生传统的看书自学枯燥无味的问题。
六、实践教学
实践教学一般分为基础实验和课程设计两大部分。基础实验教学从属于理论教学，实验内容均为验证性实验。教师给出实验步骤、电路图，学生按部就班、验证结果，通过基础实验，使得学生对于课堂所学基本概念和方法的理解和掌握更加透彻，同时培养学生科学实验的精神和方法，训练严格严谨的工作作风。基础实验是理论和实际相互联系的一个重要教学环节，但是仅仅是这种以教师为主导的实验模式，不能激发起学生学习兴趣和积极性，学生仍然不善于综合运用所学知识分析和解决问题。课程设计的目标就是为了加强基础、拓宽知识面、增强学生的自主学习和工程实验能力、发展个性、启发创新、加强理论与实验。学生根据实验任务，自行设计电路和测试方案，增强学生自主学习能力，学生既动脑又动手，解决问题的能力大大提高[12]。
除此之外，还可以设置一些电子设计大赛，成立电子设计兴趣小组，在教师的指导下开展设计性和专题研究性实验，为希望进一步发展的学生提供良好的学习环境和创新研究场所，培养学生的团队协作精神，发挥学生学习的自主性和创造性，极大地提高学生的学习兴趣和动手能力。
七、结束语
随着高等教育的普及，三本学生的数量和质量也在日益增高，同时随着数字技术的广泛
普及，数字化社会已经到来，大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点， 应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使三本的学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能，培养分析问题、解决问题的能力，是教师在教学过程中需要认真思考的问题。使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想，掌握现代电子技术的新技术和新器件，为走向实际工作岗位打下坚实的基础。
参考文献
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在高速发展的电子产业中数字电路具有较简单又容易集成的特点，是集成电路设计的基础。数字电路又是现代电子技术、计算机硬件电路、通信电路、信息与自动化技术的基础。因此，《数字电路与逻辑设计》是电子、通信、计算机、自动化等专业的重要基础课程，其理论性和实践性很强。
在当今信息数字化时代，随着CMOS工艺的发展，式子电子技术中TTL的主导地位被撼动。在工程实践中，数字电路的文本描述已逐渐取代图形描述。FPGA/CPLD器件的大量应用，也改变了数字系统的设计理念、设计方法，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。因而，数字电路的教学内容也需要不断更新与改进，已适应人才培养的需要。
对以电工基础及电子电路为基本的理论基础知识，由于其逻辑性极强、极具抽象性、并枯燥无味，对该门课程有极大兴趣的学生不多，大部分学生都感到难学、学不懂、不会学，对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面，更是觉得困难重重。由于缺乏学习兴趣，学生的学习纯粹是―种被动学习，也就是为了应付考试，最终的教学目的很难达到。
目前，大部分年轻老师都是直接从学生转变为老师的。在讲授这门课之前完全没有任何教学经验，更谈不上实践经验了。所以在教学过程中只是在简单完成教学任务，照搬书上的内容，没有将这门课程与当今科研技术结合起来，对激发学生的学习兴趣也并未起到积极的作用。在学校，数字电路与逻辑设计分为两部分教学，分别为理论知识与实验操作。大部分老师只承担某一部分的教学工作，很少同时从事两部分的教学工作。这样的话，会使理论与实践脱节，老师各讲各的，学生的学习效率也会相应降低。因此，教师应该重视这一状况。教师是否了解当前学科技术的前沿，能否更多地将当前新工艺、新电子元件、新仪器产品的使用等内容融入课堂教学是至关重要的。
考虑到上述现状，针对学校专业特点和有关课程设置，改革数字电路与逻辑设计课程体系已经成为大家的共识。
2 提高教学质量和效果的策略
2.1 学生学习兴趣的培养与提高
课堂教学是学校教育的基本途径，面对有些学生注意力不够集中，自律能力较弱的状况，怎么样使自己的讲课更有吸引力，激发学生的学习兴趣，这是很多教师关心的问题。针对以上问题，具体实施方案如下：
调研。采用无记名答卷调查以及课间交谈等方式，及时了解学生心理状态和学习状态信息，对学生的电路基础知识、学习兴趣、知识获得取向等进行统计和分析，为制定合适的教学计划、选取恰当的教学内容和教学方式打下基础。充分了解学生的心理状态和学习状态、现有的教学条件和实验条件，为课程教学质量的提高提供理论依据。
激发动机，学以致用。具体内容的授课过程中，尽量将理论内容和实际结合，寻找与人们实际生活息息相关的数字电路，让学生有种数字电路就在身边的感觉，拉近与数字电路的距离，而不是将数字电路作为一门距离很远的知识来学。
营造生动活泼的学习气氛。不论是在课堂教学中还是课后与同学们的交流中，尽量从学生的角度出发，走到学生身边，拉近与学生的距离，在教学过程中穿插一些幽默的语气，适当的让学生放松。
创设问题情境，让学生广开思路。在教学过程中，不是老师一味的讲，适当的时候可以引导学生，让学生自己思考。
关注学习过程，让学生品尝成功。积极关注学生参与学习的程度是教学成功的重要因素。没有学生积极参与的教学应该是失败的。教师在关注学生的同时，要积极创设机会让学生体验成功的。
2.2 教学过程中教学相长的互动性教学模式研究
这其实是一个在教学过程中以谁为主的问题，也是很多教师一直在探索的问题，大学专业课程基础较宽、内容较丰富，要完全实施互动式教学模式会与课堂人数众多以及课时的限制之间发生矛盾。目前一般数字电路基础及专业基础课程的教学，基本仍采用教师详细讲解每个知识点和例题的模式，这是解决上述矛盾的最方便直接但却不是最好的方法。鉴于课时的限制，挑选合适的内容和时间逐步进行互动式教学还是切实可行的。除此之外，最大限度地将重要知识点、特别是在工程实际和深造过程中应用较多的知识点以应用实例体现出来，解决学生“有没有用”和“怎样用”的疑问，也调动起学生的学习积极性；条件允许还可进行实物演示，或提供多媒体材料（如教学录像、flash等）、书面参考资料及电子资源，引导学生掌握科学的学习方法和严谨的科研思维方式，达到互教互学、学有所用、轻松愉快的学习效果。
在“教”环节，充分借鉴现有教改科研成果，形成本课程特色的教学方式，并在内容上恰当加入相关专业领域的科研成果、科研思想来丰富理论内容、拓宽知识面以掌握本专业领域发展现状与趋势，力求把枯燥无味的理论公式、物理概念和科研思路通过具体的数字电路实例表现出来；在“学”环节，积极引导学生在掌握好理论知识前提下，发展分析和设计数字电路的能力，形成“学有所用、学以致用”的科研思维方式，选取合适的内容在合适的时机采取学生分组讨论并鼓励他们走上讲台讲述各自的理解，教师则加以肯定和补充，从而增强学生的学习积极性，逐步形成互动式教学模式。
对这门课程的知识体系、教学方法作进一步的研究，充分利用网络资料，掌握数字电路领域发展现状和趋势，了解并借鉴相关学科的现有科研成果，并恰当运用于本课程教学过程、课后习题布置以及课程考核过程中，使其跟得上科学发展的步伐。借鉴国内外高校的先进教学模式，充分调动学生的学习积极性，选择内容进行分组讨论并鼓励学生走上讲台、辅以教师补充，建立教学相长的互动性教学模式。
2.3 课程设计强化实践能力的研究
本课程的突出特点是其应用性和工程实践性，因此需要通过各种实践教学手段和措施提高学生的认知和应用能力。在课程快结束时可安排课程设计环节，培养学生运用课程中所学到的理论知识与实践技能，独立地解决实际问题。可以设计传统的一些数字电路，例如：声控器、温控器、交通控制灯、序列码发生器和频分计等。学生也可以发挥自己的创造力对这些题目进行改进，扩展它们的功能，或者学生可以对自己感兴趣的数字电路进行研究以及利用所学知识设计某种功能的数字电路。通过课程设计，提高学生独立进行电路调试和分析能力，培养学生接受新事物的能力，开发学生运用所学知识解决实际问题的技能。
根据教学大纲要求，课程配套实验属于验证性实验，这对学生科研动手能力和知识掌握程度的要求并不高，而学生对不同知识点或实验的掌握理解和兴趣不尽相同，对课程中物理概念的理解以及是否需要更深入探索的需求也不一样，因此按照学生的上课情况及基础掌握程度进行分组课程设计，并针对各组按情况给出难度适中的课程设计题目或要求，通过团队合作来设计数字电路系统并对实验现象进行解释和解决，这样非常有助于学生加深理论知识理解和锻炼理论联系实践、团队协作的能力。
大量引入实际范例以激发学生的学习兴趣，从而让学生从被动学向主动学转变，鼓励学生积极思考、勇于探索、勤于实践，利用所学理论知识，能对实际应用进行分析和解释，从而加深对课堂理论知识的理解，达到“在课堂上学理论，在实践中习真知”的效果；通过增加课程设计环节培养学生设计特定功能器件的能力。
2.4 合理灵活的考试机制探索
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“数字逻辑电路”课程在高等院校电气信息类学科各专业教育中的作用举足轻重,一方面,它是电气信息类学科最重要的专业基础课之一,是学生巩固理论知识,学好众多专业课程的基础,将影响学生对以后专业课程的学习兴趣;另一方面,它具有极强的逻辑性和实用性,通过这门课程的学习,可以培养学生动手能力和创新能力。目前,懂数字电路设计、FPGA的专业人才备受用人单位青睐,这赋予了“数字逻辑电路”课程教学更加重要的现实意义。
然而,高等院校“数字逻辑电路”教学存在教学效果不明显,学生收获甚小等问题。理论课的学习最终是为培养和提高学生的动手能力和创新能力。但不少学生反映,他们在这门课程上花费了很多时间,认为“学得不错”,课本中较难的题目也都能很快作答,只是到了实践环节,特别遇到实际工程,就感觉束手无策。
教学活动中应当强调给学生留有足够的想象空间,引导学生培养逻辑思维能力和创新应用、开发数字逻辑电路器件的能力。通过课程的教学,使学生掌握逻辑代数和逻辑设计基础理论,掌握数字逻辑电路分析和数字逻辑电路设计的基本方法,为他们今后在信息技术天地中驰骋奠定坚实的硬件基础。为此,我们以“实用、有趣、建立学生自信”为指导思想,探索数字逻辑电路理论及实验教学改革方法。从理论教学、实验教学等方面对“数字逻辑电路”教学进行大胆改革,摒弃陈旧的教学内容和落后的教学手段,在实验环节,以活泼的实验来促进理论教学,调动学生主动性。
1传统数字逻辑电路教学存在问题分析
我们曾经设计了一些数字逻辑电路工程应用中较为基础的例子,通过多种形式向多所院校相关专业的本科生、研究生做过一次非正式调查,要求被调查者使用数字电路逻辑模块,实现如下设计:
(1) 设计电子开关,当键盘按下,LED灯亮,再次按下LED灯灭,再按下亮。要求采用3种以上方式,需要考虑消除按键信号中的毛刺。
(2) 用8路拨码开关和一个按键设计一个密码锁,通过拨码开关设置密码,按下按键作为确认,如果密码输入3次错误,密码锁失效。
(3) 实现一个秒表,已知:6个共阳极七段码的a,b,c,d,e,f,g分别相连,其中各七段码的共阳端分别引出。
(4) 给定一段乐谱,用蜂鸣器实现乐谱的播放。
(5) 设计一个串行通信模块,实现数据到PC的传输,要求9600波特率,无校验位。
(6) 以555电路为基础,用手指作为启动源,当手触摸电路后,LED灯亮10秒后熄灭。
(7) 一块8x8的点阵LED,设行为x,列为y,(0≤x≤7,0≤y≤7),当y0为高,x0为低,坐标为(x0,y0)对应的LED灯亮,请实现不断变化的英文字母和阿拉伯数字的显示。
(8) 控制DAC0832实现一个锯齿波、三角波,要求信号周期可调。
调查结果显示,只有少数可以使用数字逻辑模块实现其中的个别设计;多数学生对上述工程实例束手无策;部分学生表示如果借助“硬件描述语言”可以实现。基础的工程应用设计尚且如此,可以想象实现更为复杂的数字逻辑电路工程的情况。经过分析,我们认为原因在于“数字逻辑电路”教学存在如下问题:
(1) 理论课内容充斥以技巧性解题为目标的题型,学生很难把抽象知识和实践结合应用;
(2) 现有教材的内容多与其它课程孤立,很少注重和其它课程的联系和延伸;
(3) 教材内容滞后于科学技术发展,和实际工作严重脱节;
(4) 以旧式实验箱、接线板实验设备为代表的传统数字逻辑电路实验设备仍旧广泛地在高校使用,实验手段落后。
传统实验设备是采用固定数字逻辑电路芯片搭建的实验,学生只能按教科书设计的实验内容按固定的套路做验证性的实验,无法支持综合性、创新性的实验,学生把大部分时间都花在接线连线上,实验结果只能看到实验现象而已,很难真正提高数字逻辑电路设计能力。
针对传统数字电路的不足,我们从优化理论教学手段和内容、实验教学改革和建设两方面着手,对数字电路理论教学和实验教学大胆改革。
2优化理论教学手段和内容
传统数字逻辑电路理论教学最明显的特征是和实践脱钩,内容生硬,学生很难把抽象的知识和实践结合并具体应用,为解决这一问题,我们抛弃传统的教科书主要或纯粹考学生做题能力为目的的教学思路,大量引入活泼生动的教学实例和相关的工程应用。
同时,项目组从工程实践中总结大量素材,设计的教学内容力求接近工程实践,又带有一定的趣味性和启发性,让学生知道如何将学到的知识点应用到工程实践中,这是本项目与传统数字逻辑电路理论教学的不同之处,具体表现在如下几个方面。
2.1内容活泼,摒弃呆板的教学描述
案例1:教材讲述74138和计数器的应用时引用的是“8路脉冲分配器电路”的例子,“脉冲分配器”名称描述过于抽象和呆板。如果把这个电路稍微改造一下,把图1中74138的输出端都接入LED灯,那么这个电路就是一个很形象直观的“跑马灯”控制电路,学生理解起来会更容易,同时也能明确“脉冲分配”概念。
案例2:教材讲述74151以及计数器的应用时,引用的是“11100100序列产生器”的例子,如图2所示。“11100100序列产生器”本身就是一个古板的名词,如果把这个电路稍微改造一下,74151的输出接蜂鸣器,74151的八路数据输入端接乐音频率,那么这个电路就可以播放一段音乐,如果结合存储乐谱的ROM就成了一个能播放音乐的音乐盒,学生对这样的例子往往表现出浓厚的兴趣和“动手”实现的欲望。
2.2突出实践意义,注重联系实际,并通过展开引导来启发学生创新
案例3:教材在说明555电路的作用时,其中有一个555构成单稳态触发器的实例,如图3所示,学生学后经常反映印象不深刻,不知如何应用。
在授课时,为帮助学生理解,我们是这样提示学生的:
(1) 如果你的手指摸一下VI处会有什么情况发生?
――因为人手的静电,会导致Vo产生一个高电平宽度为Tw的信号。
(2)Tw这个信号如果接一个LED灯呢,可以应用在什么地方?
――原来可以手一摸VI,就可以让一个LED灯亮Tw秒,这正是触摸开关啊。
(3) 我们知道Tw=RCln3,假设我们不知道电容C的值,那么这个电路可否用于测量电容容值的方法呢?
――通过公式可以说明,如果知道R以及Tw,电容值就确定下来,这个电路可以用于某些电容式传感器的测量中。
2.3注重与其它课程的联系
案例4:在讲授移位寄存器的时候,传统教材一般都只说明移位寄存器的级联方法,并没有通过联系其它课程突出移位寄存器的应用价值。
在授课时,通过74198级联构成的16位左移寄存器,如图4所示,如果结合计算机通信原理的异步串行通信协议对这个电路稍微修改一下,那么这个电路就是一个和PC机串口通信接口的电路。学生原本觉得玄奥的与PC机通信以及异步通信协议原来这么容易实现。
2.4联系PC机的软件开发语言鼓励学生设计软硬件结合作品
在教学过程,鼓励学生制作软硬件结合的作品,如让学生学习Delphi、C++builder等软件开发工具设计软件,并把软件和数字电路平台结合起来。例如把电位器作为游戏中飞机的方向盘,其AD值通过串口传输到PC机的游戏软件中,实现对飞机飞行的控制;拨码开关值传输到PC软件,实现对图片的选择播放。
2.5改善课堂教学手段,关注新技术发展,引入新的设计手段
在理论教学初期,设计了很多模拟数字电路功能的“软件芯片”,通过在课堂PC机演示“芯片”功能,帮助学生对知识点的理解和课程入门;随后逐渐通过EDA工具仿真,来帮助学生加深对课程的印象。与实际工程应用联系不大且难于理解的内容,我们适当取舍,甚至略弃,减少学生学习课程时的挫折感。
现代数字逻辑电路的发展对传统的数字逻辑电路设计模式影响深远,很多传统数字逻辑电路的设计方法已经被淘汰甚至被彻底颠覆。在教学中,我们适当加大硬件描述语言的学习比重,鼓励学生采用硬件描述语言实现电路设计,并要求学生掌握EDA工具QuartusII软件,让学生体会现代的数字逻辑电路的设计方法。
3实验教学平台改革和建设
电子技术实验,大部分院校采用各类实验箱(或面包版),实验过程学生要完成电路搭建、结果验证,可扩展性差,实验种类是固定的、功能也十分有限。对于一些小型电路,各类实验箱还能完成实验,但对于稍微复杂一些的电路就难以支持了,往往由于芯片短缺、实验箱长期使用导致接触不良,加上电路连接过于复杂,使得故障难以查找。在实际实验过程中,学生往往把大部分时间浪费在接线上,看到的却是单一枯燥的实验现象,学生难以发挥主动性,开展综合性、设计性、创新性实验,而且电路搭建成功率低,导致学生对实验的兴趣下降,影响实际教学效果。因此如果没有良好的实验设备支撑,学生无法真正掌握理论知识,更谈不上规模较大的工程实例。
针对这一情况,我们以教材为依据,开发以综合性、创新性实验为目的的基于FPGA的数字逻辑电路实验教学平台。该平台可以实现传统数字逻辑电路实验设备的大部分实验,却具有传统实验设备无法实现的大部分功能,如图5所示,该平台具有如下特点:
(1) 该平台以FPGA为核心,以综合性、创新性实验为导向,具有丰富的外设接口、丰富的设计资源,可以实现传统数字逻辑电路实验设备的大多功能,却有传统实验设备所不具备的大部分功能,不仅可以实现传统实验,另外我们在该平台的基础上做了很多特色的开发,供学生学习和提高。该平台可以支持如AD转换、DA转换实验,555电路等传统实验;提供了丰富的外设接口,如串口、
VGA显示器接口、PS2接口;借助该实验平台可以做出很多活泼的功能实验,如音乐播放功能、红外报警功能、触摸灯等。
(2) 该平台借助EDA工具,学生得以从繁重的插线工作解脱出来,具有灵活的设计风格、高效的设计效率,这是传统数字逻辑电路实验箱无法比拟的。
(3) 该平台以及实验设置是专门针对高校数字逻辑电路课程和大学生心理设计的实验教学系统。
实验过程中,学生可以借助EDA工具直接通过仿真实现设计,并下载到平台运行,脱离传统实验设备实验过程中的硬件的干扰,把学生从繁重的插线中解脱出来。另外各种丰富的数字逻辑模块以及表达丰富的硬件描述语言给了学生良好的发挥空间,配合理论教学方法,学生很快就能够进行实际工程应用开发。
4结语
“数字逻辑电路”教学改革进行以来,我院数字电路教学收效明显,在我院受训班级中起到了意想不到的效果,学生的动手能力明显增强,许多本科学生能够作出让研究生都汗颜的作品来。另外基于FPGA的数字逻辑电路实验教学平台批量生产,在该平台接受训练的班级、学生人数不断增多,许多兄弟院校使用了该实验平台后,也取得了不错的效果。
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Reform of the Digital Logic Circuit Teaching and Construction of Experiment Platform
DENG Chun-jian, LI Wen-sheng, SHI Jian-guo, YANG Liang, LV Yi, LIU Wei
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Research on the necessity of change in digital circuit design method
based on CPLD/FPGA
SHUANG Kai， CAI Hong?ming
（College of Geophysics and Information Engineering， China University of Petroleum （Beijing）， Beijing 102249， China）
Abstract： Application of large?scale programmable logic device has brought great flexibility to digital system design. The introduction of standard logic design language has greatly changed the design method， design process and design concepts of traditional digital system. As a technical foundation teaching link in the university， it should be adjusted accordingly. The problems of the traditional design approach and advantages of modern logic design methods are compared through the combinational logic and sequential logic design examples. By contrast， the modern logic design techniques has replaced the traditional method of digital system design and become the mainstream of the digital circuit design， which is the inevitable trend of development of electronic technology.
Keyword： digital circuit design； modern digital logic design method； digital circuit teaching reform； conversion truth table
0 引 言
20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较为先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过类似软件编程的方式对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使硬件设计像软件设计那样方便快捷。这就极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了数字逻辑电路设计技术的迅速发展。本文通过几个设计实例的对比阐述一个道理，随着数字电路中先进设计方法的引入，高等学校中数字电子技术的教学内容必须随之得到改善，使之与技术进步相互适应[1?3]。
数字电路根据逻辑功能的特点，分成两类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另一类是时序逻辑电路（简称时序电路）。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与电路初态无关。而时序逻辑电路任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，还取决于电路原来的状态。本文从这两方面就传统手工设计存在的问题进行讨论。
1 组合逻辑设计中传统设计方法与可编程逻辑
设计方法的对比
列真值表，逻辑关系式，逻辑化简是组合逻辑设计的几个重要步骤。但这一经典的组合逻辑设计步骤并不总是必须的。实现特定逻辑功能的逻辑电路也是多种多样的。为了使逻辑电路的设计更简洁，通过各种方法对逻辑表达式进行化简是必要的。组合电路设计就是用最简单的逻辑电路实现给定逻辑表达式。在满足逻辑功能和技术要求基础上，力求电路简单、可靠。实现组合逻辑函数可采用基本门电路，也可采用中、大规模集成电路。
例1：三个人表决一件事情，结果按“少数服从多数”的原则决定这一逻辑问题[4?5]。在“三人表决”问题中，将三个人的意见分别设置为逻辑变量A、B、C，只能有同意或不同意两种意见。将表决结果设置为逻辑函数F，结果也只有“通过”与“不通过”两种情况。
传统的逻辑设计需要由下面的4个步骤完成：
（1） 列真值表
对于逻辑变量A、B、C，设同意为逻辑1，不同意为逻辑0。对于逻辑函数F，设表决通过为逻辑1，不通过为逻辑0。
根据“少数服从多数”的原则，将输入变量不同取值组合与函数值间的对应关系列成表，得到函数的真值表如表1所示。
表1 例1的真值表（共有23=8行）
[A＼&B＼&C＼&F＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&]
（2） 列逻辑函数表达式
三人表决器的逻辑表达式为：
[F=ABC+ABC+ABC+ABC] （1）
设N为上式中的逻辑项数，这时，共有逻辑项[N=C23+C33=4]项。
（3） 逻辑化简
三人表决器的逻辑表达式可化简为：
[F=BC+AC+AB]
（4） 画出逻辑电路图如图1所示。
尽管上面的分析看上去没有错误，但上例中的“三人表决器”设计给学生一个误导，好像按照上述的设计步骤就可以进行组合逻辑设计了。可以推导，若表决人数用[p]来表示，逻辑表达式的项数为[Np=k=p2+1pCkp，]其中[Ckp]为逻辑项的组合数。以[p=7]为例，这时表1中的表项为27=128项，式（1）中的逻辑项数N变为[N7=C47+C57+C67+C77=64]。
图1 例1的逻辑图
显然，随着表决者数量的增加，逻辑项数急剧增加，真值表不易绘制，逻辑公式无法手工书写，逻辑化简也非常困难。
多数表决器的逻辑公式由于过多的项数不易采用公式法化简。如果采用卡诺图化简法也会因输入变量过多而导致传统化简方法失效。
标准逻辑设计语言的出现给大规模逻辑设计带来了新的希望。硬件描述语言（HDL）的采用可以使设计者的精力集中于所设计的逻辑本身，不必过多的考虑如何实现这个逻辑以及需要用哪些定型的逻辑模块。这在以往中小规模集成电路逻辑设计与大规模可编程逻辑设计方法上产生了本质的差别。Verilog是一种以文本形式来描述数字系统硬件结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。在此，用Verilog设计一个“七人表决”逻辑，以考察采用现代逻辑设计方法较传统设计方法的优势。
在表决器的设计中，关键是对输入变量中为1的表决结果进行计数，如果把全部的逻辑状态列表分析，势必存在冗余的设计资源。根据多数表决的性质，考虑采用加法逻辑来统计表决结果，之后再判决加法器输出中1的个数即可实现该逻辑。Verilog设计如图2所示。
图2 七人表决的Verilog逻辑
在“七人表决”逻辑中，不再专注于每个逻辑变量状态的变化，只抓住关键问题多数表决有效，并用条件操作符“？”设计出所需的Verilog行为逻辑，剩下的实现问题交由计算机综合（synthesis）。可以看到，采用标准化的硬件描述语言，能有效地避开以往组合逻辑设计中逐一考察每个输入逻辑状态所带来的逻辑状态分析的爆炸，从而可以用较短的设计时间得到正确的逻辑输出。众所周知，加法器、比较器都是传统的组合逻辑教学内容，但以往的教学中由于采用手工分析方法，很难把这些不同的逻辑设计内容综合考虑进来。笔者认为，现代逻辑设计方法的引入将逐渐转化人们对传统逻辑设计中的关注点，势必引起逻辑设计教学方法的更新。有必要加大逻辑功能综合设计的内容，减少元器件级逻辑单元选型在教学中的比例。
2 时序逻辑设计中传统设计方法与现代可编程
逻辑设计方法的对比
数字电路的另一类设计内容是时序逻辑设计。时序逻辑设计分为同步与异步时序逻辑设计。一般地，同步时序逻辑设计的难度要高于异步时序逻辑。因此，也在时序逻辑电路设计上占有较多的学时。如果在教学改革中仅把可编程逻辑设计作为传统时序逻辑设计内容的补充，不但不能使学生体会到先进的计算机辅助逻辑设计所带来的便捷，还可能使学生按照传统的手工时序逻辑设计步骤去理解可编程时序逻辑，导致时序逻辑设计的复杂化，增加逻辑验证的成本。因此，有必要探讨传统设计方法与现代逻辑设计方法之间的差别。下面根据一个典型的时序逻辑设计来说明。
例2：试设计一个序列编码检测器[6?7]，当检测到输入信号出现110序列时，电路输出1，否则输出0。
这个序列编码检测器如果按照传统的时序设计步骤，将会异常繁琐：
（1） 由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表
从给定的逻辑功能可知，电路有一个输入信号A和一个输出信号Y，电路功能是对输入信号A的编码序列进行检测，一旦检测到信号A出现连续编码为110的序列时，输出为1，检测到其他编码序列时，输出为0。
设电路的初始状态为a，如图3中箭头所指。在此状态下，电路输出[Y=0，]这时可能的输入有[A=0]和[A=1]两种情况。当CP脉冲相应边沿到来时，若[A=0，]则是收到0，应保持在状态a不变；若[A=1，]则转向状态[b，]表示电路收到一个1。当在状态[b]时，若输入[A=0，]则表明连续输入编码为10，不是110，则应回到初始状态[a，]重新开始检测；若[A=1，]则进入状态[c，]表示已连续收到两个1。在状态[c]时，若A=0，表明已收到序列编码110，则输出[Y=1，]并进入状态d；若[A=1，]则收到的编码为111，应保持在状态[c]不变，看下一个编码输入是否为[A=0；]由于尚未收到最后的0，故输出仍为0。在状态[d，]若输入[A=0，]则应回到状态[a，]重新开始检测；若[A=1，]电路应转向状态[b，]表示在收到110之后又重新收到一个1，已进入下一轮检测；在[d]状态下，无论[A]为何值，输出[Y]均为0。根据上述分析，可以得出如图3所示的原始状态图和表2所示的原始状态表。
图3 例2的原始状态图
表2 例2的原始状态表
[现态
[（Sn）]＼&次态/输出[Sn+1Y]＼&现态
[（Sn）]＼&次态/输出[Sn+1Y]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[a]
[b]＼&[a/0]
[a/0]＼&[b/0]
[c/0]＼&[c]
[d]＼&[d1]
[a/0]＼&[c/0]
[b/0]＼&]
（2） 状态化简
观察表2现态栏中[a]和[d]两行可以看出，当[A=0]和[A=1]时，分别具有相同的次态[a、][b]及相同的输出0，因此，[a]和[d]是等价状态，可以合并。最后得到化简后的状态表，见表3。
表3 例2经化简的状态表
[现态
[（Sn）]＼&次态/输出[Sn+1Y]＼&现态
[（Sn）]＼&次态/输出[Sn+1Y]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[a]
[b]＼&[a/0]
[a/0]＼&[b/0]
[c/0]＼&[c]
＼&[a1]
＼&[c/0]
＼&]
（3） 状态分配
化简后的状态有三个，可以用2位二进制代码组合（00，01，10，11）中的任意三个代码表示，用两个触发器组成电路。观察表3，当输入信号A=1时，有abc的变化顺序，当A=0时，又存在ca的变化。综合两方面考虑，这里采取00011100的变化顺序，会使其中的组合电路相对简单。于是，令a=00，b=01，c=11，得到状态分配后的状态图，如图4所示。
图4 例2状态分配后的状态图
（4） 选择触发器类型
这里选用逻辑功能较强的JK触发器可以得到较简化的组合电路。
（5） 确定激励方程组和输出方程组
用JK触发器设计时序电路时，电路的激励方程需要间接导出。表4所示的JK触发器特性表提供了在不同现态和输入条件下所对应的次态。而在时序电路设计时，状态表已列出现态到次态的转换关系，希望推导出触发器的激励条件。所以需将特性表做适当变换，以给定的状态转换为条件，列出所需求的输入信号，称为激励表。根据表4建立的JK触发器激励表如表5所示。表中的[x]表示其逻辑值与该行的状态转换无关。
表4 JK触发器特性表
[[Qn]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn+1]＼&[Qn]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn+1]＼&0＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&]
表5 JK触发器的激励表
[[Qn]＼&[Qn+1]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn]＼&[Qn+1]＼&[J]＼&[K]＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&1＼&0＼&[x]＼&1＼&0＼&1＼&1＼&[x]＼&1＼&1＼&[x]＼&0＼&]
根据图4和表5可以列出状态转换真值表及两个触发器所要求的激励信号，见表6。
表6 例2的状态转换真值表及激励信号
[[Qn1]＼&[Qn0]＼&[A]＼&[Qn+11]＼&[Qn+10]＼&[Y]＼& 激励信号＼&[J1]＼&[K1]＼&[J0]＼&[K0]＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&0＼&[x]＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&0＼&[x]＼&1＼&[x]＼&0＼&1＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&[x]＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&[x]＼&[x]＼&0＼&1＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&[x]＼&1＼&[x]＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&[x]＼&0＼&[x]＼&0＼&]
据此，分别画出两个触发器的输入J、K和电路输出Y的卡诺图，如图5所示。图中，不使用的状态均以无关项x填入。
图5 激励信号及输出信号的卡诺图
化简后得到激励方程组和输出方程。
[J1=Q0AK1=AJ0=AK0=AY=Q1A]
（6） 画出逻辑图，并检查自启动能力
根据激励方程组和输出方程画出逻辑图，如图6所示。
图6 例2的逻辑图
如果发现所设计的电路不能自启动，还应修改设计，直到能自启动为止。
由上面所列举的设计方法可以想见，继续增加检测位数会使逻辑设计更加复杂。
从上例可以看到，传统的时序逻辑设计方法尽管可以用来实现时序逻辑的设计，但设计步骤不仅复杂且需要设计者大费周折。可以预见，使用传统的时序逻辑设计方法设计复杂时序电路的难度很大。那么，采用什么方法才能使教学与现代逻辑设计技术接轨呢？
时序电路也被称为有限状态机（FSM）[6，8]，因为它们的功能行为可以用有限的状态个数来表示。在与可编程逻辑设计的对比分析中，这里采用FSM设计这个序列检测器。
根据图3的状态转换图（采用图4中化简的状态转换图亦可），给逻辑状态[a，b，c，d]分别分配以Gray编码（00，01，11，10）。之所以采用Gray编码方法，是可以省掉序列检测中的计数检测。序列检测器的FSM逻辑如图7所示。经仿真验证，符合设计要求。
图7 例2的FSM实现
从上面的对比可以看出，传统时序逻辑设计以人工逻辑分析为基础，现有逻辑器件为基础构件，历经基本逻辑方程转换及最后的状态验证等多个环节，设计周期长，仅适合设计小规模、时序简单的逻辑单元[9]；现代标准逻辑设计语言的设计方法以逻辑状态转换本身为要点，从逻辑门与触发器级逻辑设计上升的行为逻辑设计，更易于用来设计复杂的现代大规模时序逻辑。
3 结 论
现代逻辑设计方法的引入将逐渐转化人们对传统逻辑设计的关注点，大学基础教学中逻辑电路的设计方法也应随着这一技术的引入更新它的内容，改变传统逻辑设计占主导地位的现状。可以预见，大规模可编程逻辑器件的引入将会从根本上改变数字电子技术的教学模式。现代逻辑设计概念的引入，减少手工逻辑设计方法的比重、增加现代数字电路设计方法，注重基本概念的灵活运用都是数字电路教学改革的选题。广泛开展现代逻辑设计方法的研究，势必带来逻辑设计方法教学的变革。对于高等学校的教师来说，做好改革的思想准备已经是刻不容缓的了。
参考文献
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中图分类号：G642
文献标识码：B
1课程概况
“数字电子技术与逻辑设计”是计算机及信息类各专业必修的一门重要专业基础课程，也是信息学科各专业的主干课程。本课程的主要目的是：使学生了解组成数字计算机和其它数字系统的各种基本逻辑电路；能熟练地运用有关知识和理论对各类逻辑电路进行分析；能针对客观提出的各种设计要求，综合运用多种方法和技术完成逻辑部件的设计与验证。通过本课程的学习，加强对学生逻辑思维能力、逻辑抽象能力、解决实际问题能力和创新能力的培养，使学生真正掌握对数字系统硬件进行分析、设计和开发的基本技能，为信息学科培养高素质人才奠定扎实宽厚的学科基础。
2精品课程创新点
引入现代化多媒体辅助教学手段能够提高教学效果，增大课堂信息量。同时还应注意发扬传统教学方式的诸多优点，比如教师应在课堂上充分发扬传统授课表达方式的优点，做好课堂讲解和师生之间的相互交流工作，并根据情况及时调整课堂教学进度和内容，使得教和学同步进行。
多媒体教学会给学生带来课堂笔记不便、课后复习困难的缺点，为此我们利用校园计算机网络建立了电子技术课程复习指导栏目，将教学大纲、电子教案、电子习题集等上传。学生可以下载每一章节的预习和复习指导及作业题目，使他们能够把握住学习的重点。另外，还把电子技术的一些仿真软件放到网上，供学生下载自学使用。课程实践教学的设计思想是基于提高设计性、创新性实践教学比重，开展多层次、模块化、开放式的实践教学，注重培养学生工程实践和创新能力。
3具体实施办法
我们在充分调研的基础上结合电子技术课程教学特点，提出“着重基础、开拓视野、加强实践”三条原则，并以教学改革的观点重新修订了教学大纲。
着重基础，就是在教学大纲中必须保证基础理论、基础知识、基本分析方法的内容和授课学时。只有先培育出牢固的根基，才能经受住各种考验，才能具有自我发展的潜力，若再为其创造发展条件和空间，最终会枝繁叶茂、开花结果。
开拓视野，是指结合现代电子技术学科的发展，在教学大纲中增加介绍现代电子技术的新知识等内容。电子技术发展一日千里，新的器件、新的设计工具和设计方式层出不穷，对一些已经成熟、比较关键的新技术和新器件要及时引进到教学计划中来，目的是使学生多掌握一些新的电子科技先进的理论和实践方法。
加强实践，指的是增加实践环节的教学力度，在教学大纲中提高实践环节的要求和比重。电子技术的实践性很强，对实践环节的要求很高，要做到课堂理论教学与实践有机的结合，就要给予实践环节应有的地位，对实践课程的内容和学时应合理安排，确保实践课程的教学质量。
4精品课程相关教材介绍
精品课程相关教材正在编写中，教材暂定名《数字电子技术与逻辑设计基础》。该教材是为电子类和非计算机高职学生学习数字电子技术和逻辑设计编写的。教材本着使用性强、内容简练、通俗易懂原则，介绍数字电子技术原理、逻辑设计方法等。主要章节如下：
第1章：数字电路基础
第2章：逻辑代数基础
第3章：基本逻辑门电路概述
第4章：集成逻辑门电路
第5章：组合逻辑电路
第6章：集成触发器
第7章：时序逻辑电路
第8章：脉冲波形的产生与整形电路
第9章：半导体存储器和可编程逻辑器件
第10章：模数与数模转换电路
课程负责人：沈克永，南昌理工学院计算机系主任、教授、江西省计算机协会理事、江西省青年骨干教师。担任过的本科课程有：数字电路基础，计算机网络基础，计算机组成原理，数字通信原理等；专科课程有：数字电路基础，计算机网络基础。主编的教材包括：《C/C++程序设计》(北京邮电大学出版社)，《计算机应用基础》(中国宇航出版社)，《计算机应用基础上机指导》(中国宇航出版社)，《计算机网络基础》(人民邮电出版社)，《数据库原理及应用》(人民邮电出版社)，《单片机原理及应用》(人民邮电出版社)。
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[4] 郑金洲. 案例教学指南[M]. 上海:华东师范大学出版社,2000:20-21.
[5] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 5版. 北京:高等教育出版社,2006:1-2.
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The Exploration of Study-based Teaching Applying in Digital Circuit Course
ZHANG Dan, CHENG Shu-wei, JIE Long-mei
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0引言
数字电路是通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等专业的一门重要专业基础课程。随着电子技术的快速发展，对数字电路的教学也提出了越来越高的要求，而数字电路本身又是一门理论性和实践性都极强的课程[1]。学生对该课程的理解掌握程度直接影响到后续课程的学习。传统的理论教学方法主要在课堂上进行，由于不能搭建具体的电路进行动态演示，遇到一些功能原理复杂的电路，学生对其理解掌握就显得力不从心了，慢慢地就会失去学习的兴趣。作者所在的学校是一个三本院校，相对于一本、二本的学生，三本院校的学生基础较差，而且学习的主动性也较差。针对上述问题，如何改进教学方法，提高教学质量、激发学生的学习兴趣，成为教师亟待解决的问题[2]。
近些年来，随着计算机仿真技术的进步，电子设计自动化已成为数字电路分析和设计的重要工具。其中Multisim仿真软件以其形象直观、简单易学的特点，尤为适用于数字电路教学。它的引入让传统教学中学生只能想象的东西变得形象直观。这样既能让学生容易理解掌握，又能激发学生的学习兴趣。还能让学生有意识地亲自动手学会一种仿真工具，从而提高其创新能力和实践能力[3]。
1Multisim简介
Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为平台的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的仿真设计。它包含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。可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真分析[4]。目前为止，Multisim已经推出了多种版本，本文以最新版本Multisim 13仿真软件结合课堂实例进行仿真演示。
1.1Multisim13主要特点
1） 直观的图形界面。整个操作界面就像一个电子实验台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，点击鼠标可用导线将它们连接起来，可以灵活、直观地创建和修改电路。
2）丰富的元器件。它提供了超过17000多种元件，同时能方便地对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能创建自己的元器件。
3）强大的仿真能力。支持模拟电路、数字电路、数模混合电路以及射频电路的设计仿真，支持汇编语言和C语言，使得虚拟仿真显得更加灵活[5]。
4）丰富的测试仪器。该软件提供了22种虚拟仪器进行电路动作的测量：如Multimeter（万用表），Function Generatoer（函数信号发生器），Oscilloscope（示波器） ，Bode Plotter（波特仪），Logic Converter（逻辑转换仪）等，这些仪器的设置和使用与真实的一样，可以动态交互显示。除了Multisim提供的默认的仪器外，还可以创建LabVIEW的自定义仪器，使得图形环境中可以灵活地测试、测量及控制应用程序的仪器。
1.2Multisim在理论教学中的应用
这里通过序列信号发生器的例子说明Multisim在数字电路理论教学中的应用。从传统的教学结果来看，学生对序列信号发生器的掌握并不理想，对其序列信号产生的方法也理解得不够透彻。
序列信号是指在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号。序列信号发生器在数字设备中具有重要的作用，它分为2种类型：一种为计数型，它由计数器辅以组合电路组成；另一种为移存型，它由移位寄存器辅以组合电路组成[6]。
下面通过具体实例说明Multisim13在数字电路教学中的应用。
实例1：试设计一个能产生序列信号为0101101的计数型序列信号发生器。
方法1：利用计数器和组合逻辑电路实现序列信号发生器
由状态表可得输出方程。Z=Qn2Qn0。由Multisim13搭建仿真电路，如图1所示。图1中74LS160采用同步置数法构成模7计数，在计数脉冲作用下，其输出Z依次输出0101101。
为了让学生能直观地看到输出是0还是1，这里用探针指示0或1，亮为1，灭为0（下同）。仿真结果与理论分析一致。
图174LS160构成序列发生器仿真图（一）方法2：利用计数器和数据选择器来实现序列信号发生器
原理是利用计数器（74LS160）的输出作为8选1数据选择器（74LS151）的地址变量控制端，将要产生的序列依次接入74LS151的7个数据输入端，在脉冲信号的作用下，74LS151依次输出0101101。仿真电路如图2所示，仿真结果也与理论分析相符。
图274LS160构成序列发生器仿真图（二）实例2：试设计一个能产生序列为00011101的移存型序列信号发生器。
由于该序列长度为8，故考虑采用3位移位寄存器。若选用双向4位移位寄存器74LS194，则仅用其中的3位：Q0，Q1和 Q2。由于该序列最左边3位为000，故电路中必包含一个状态为Q0Q1Q2=000，设为S1，依次右移一位，得到S2=001，S3=011，……，S8=001。由此知该电路具有8个状态，其状态转移表如表2所示，表2中Y表示移位寄存器所需的右移串行输入信号（即DSR）。Q2依次输出所需序列信号00011101。
综合上述2种类型序列信号发生器的仿真演示，既能让学生直观看到仿真过程与结果，又能让学生很清晰地理解掌握以上几个电路的工作原理，并能进一步对所学过的芯片功能加深印象。在不知不觉中，激发了学生的学习兴趣，使学习不再是枯燥乏味的行为。这样长期下去，教学质量将会有很大提高。
2结语
实践表明，将Multisim 13仿真软件用于《数字电路与逻辑设计》理论课程的辅助教学，能把较为复杂难懂的电路设计过程形象直观地展现学生面前，对提高学生的学习兴趣和效果，提高教师的教学质量等方面都有重要意义。同时，促使教师不断地将理论与实践相结合，从而提高老师的教学水平。
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Abstract： The traditional teaching method of digital logic course is mainly dominated by theoretical teaching. This paper mainly analyzes the questions existing in the traditional teaching， focusing on how to improve student's ability of logical thinking， ability of designing and analyzing problems， and professional competence， and how to strengthen the cultivation of applied technical personnel， and so on， discusses the teaching reform of the course from theory， experiment， curriculum design and assessment methods， and other aspects.
Key words： digital logic； application-oriented； teaching reform
0 引言
电子产业正处在高速发展的时代，其中数字电路与逻辑设计是电子信息类的专业必修课，更是电子、计算机等专业的基础课程。福建农林大学东方学院是一所独立院校，与一些以科研为主的研究型高校有所不同，研究型高校以科研项目为基础，用研究成果服务于社会，而本校的电子类专业教学目的主要是为了适应社会日益发展，根据企业对专业性人才的需求，为企业培养可以适应企业发展的电子技术专业人才，也就是向职业化方向发展，侧重于向企业输送应用型的技术人才。目前本校采用的“数字逻辑”教材虽然与研究型高校的基本一致，但是在教学方法上还需要进行一些针对性的改革，让学生学以致用，可以更好地适应企业的技术要求，尽快融入社会，从而为社会做出应有的贡献。
1 数字逻辑课程教学现状
结合本校的实际，分析现行数字逻辑教学过程中存在的一些问题。
1.1 师资及教学模式
本校大部分年轻教师是由硕士毕业后直接进入高校任教，基本都没有企业的相关工作经验，因此采取的教学模式基本都是根据书本理论进行知识点归纳，制作成PPT，对所授内容的工作原理、重点、难点等逐一进行讲解，教学内容基本以理论分析为主。这就导致了该课程与电子技术快速发展的要求脱节，这样不能使学生真正理解整个数字电路的系统设计流程，不能将理论和实践很好地结合在一起。
1.2 实验教学
本校该课程安排的实验课时基本在8-10节左右，实验课时少，且实验成绩占期末考核的比例也很小。学生实践少，会有两个问题：一是学生在心理上轻视实验，认为实验对期末考试没什么影响；二是不能很好的将理论与实践结合起来，继而不能深刻的去理解课程内容。
1.3 课程考核方式
课程的考核方式为：期末考试成绩占70%，平时分占30%。平时分基本是由课堂签到、回答问题及实验成绩组成。这种比例导致的问题是：学生过于看重期末成绩，从而重视理论，忽略课程的实用性，有些学生上课的时候不好好听课，到期末考试的时候根据教师给出的重点突击复习，同样可以通过考试。学生虽然拿到了课程学分，但实际上并没有真正学好课程，动手能力很差，最终成为了应试的牺牲品，而课程也随着考试的结束而结束。
1.4 学生问题
互联网及手机的使用很普及，一些学生上课也离不开手机，游戏、小说、新闻等等无所不看。这就给教师的教学工作带来了很大的困难。学生在心态上相对浮躁，在学习上与传统的学生相比已经少了许多学习的执着，大部分学生为了一纸文凭而学习，忽视了大学学习的重要性。数字逻辑这门课程作为电子信息类专业的理论基础课程，具有极强的逻辑性和抽象性、单从理论上讲解会使学生感觉枯燥无味，学生缺乏学习的兴趣，被动的学习，将导致最终的教学目的很难达到[1]。
2 教学改革的研究
福建农林大学东方学院作为一所独立学院，其培养人才的目标主要以应用型技术人才为主，不断向社会和企业输送专业性技术人才。应用型技术人才的培养方向主要是向职业化发展，培养以个性发展为中心的多元化应用型创新人才[2]。
数字逻辑是本科电子信息类专业的一门必修的专业基础课程，是电子类专业的重要工程技术和系统设计的入门课程。通过这门课程的学习，培养学生分析电路以及设计电路的基本能力，更重要的是培养学生自主学习的能力，理论联系实际，运用学习的知识综合解决实际问题和实践创新的能力。因此，数字逻辑这门课程的教学方法也需要不断改革，这就要求教师改变教学思想，从之前的照本宣科，逐渐过渡到利用现代化教学手段，利用各种专业工具与实验设备，合理并系统的安排教学内容，以学生为主导，将理论与实践相结合，培养真正的懂原理、巧动手、会设计，爱创新的职业化人才[3]。
针对数字逻辑教学的现状和问题，本文主要从师资、理论教学、实践教学、教学考核等方面探讨该课程的教学改革方向。
2.1 教师自身知识的储备
作为授课教师，首先要让学生明白学习数字逻辑这门课程的目的，该课程在整个专业知识学习中的地位。要让学生明白以下几个问题：该课程对今后的工作生活能有怎样的帮助；适用于哪些类型的工作；这些工作对社会可以产生哪些价值。这就要求任课教师自身清楚的认识这些问题。而本校大部分任课教师都是从学校毕业后直接进入教学岗位，缺乏相关项目开发的经验，本身并未真正了解本门课程的社会价值所在。因此，需要为教师开辟学习的途径，如与企业合作，让教师了解一个完整的项目开发流程。
2.2 理论改革
数字逻辑课程教学目的是通过学习本课程，掌握数字电路的原理、分析和设计方法，为其他相关课程的的学习打下基础。为了培养应用型技术人才，除了使学生掌握理论和分析设计方法以外，还需要让学生了解这门课程在社会上的应用以及最新技术情况，培养学生的逻辑设计和运用所学知识综合地发现问题分析并解决问题的能力，从而实现职业化目标。为了实现这一目标，理论教学方面需要在以下几个方面进行改革：
⑴ 多用现代化教学工具，一是播放相关的视频图片等，二是制作图文并茂的精美PPT，采取动静结合，使课堂不再枯燥，引导学生主动思考，活跃气氛，在内容上从现成的社会应用领域进行讲解，比如智能技术、精密仪器等，讲解数字电路在其中所扮演的角色，用社会当前的相关热点激发学生对本门课的初步认识以及兴趣。
⑵ 从整个专业各课程进行关系梳理，对数字电路课程的整体知识点进行归纳总结，多用图表、流程图形式，让学生从系统上了解数字电路所处的地位以及本课程自身所需要学习的相关知识，擅用图表、实例、流程图等现代化教学方式，可以让学生容易记忆与理解。
⑶ 实际教学过程中，需要采用系统-单章-系统的教学模式，也就是从系统上了解本课程的内容，然后每一章节设计的理论及实用价值，然后再将本章与整个课程进行系统关联，以便了解每一章节与前后章的关联以及在整个课程中的地位与作用等。
⑷ 引导学生主动思考。由于数字电路是一门逻辑思维能力要求很高且课本内容比较枯燥的课程，教师在课堂教学过程中，需要不断设置各种问题，引导学生主动思考，激发学生的求知欲，采取随意提问或让学生主动讲解等多种互动方式，培养学生主动思考，发现、分析并解决问题的能力。
2.3 实践改革
⑴ 实验：安排实验课时10节左右，实验课时较少，因此在保证教学计划内实验课时的同时，周末或晚上可以开放实验室，同时配备一个指导老师，让学生在实验室操作，学生动手时间的增加，有助于实践能力的提高，也能更好的理解课堂所学的知识在实验室中的应用。另外，在实验过程中，大部分学生只会按照实验指导书的步骤依葫芦画瓢，并不明白该实验的真正原理，不能将课堂上的理论知识与实验结合起来，因此，教师在实验前要抛出问题，让学生带着问题做实验，在实验过程中如果遇到困难，要鼓励学生自己思考，或者和同学探讨，自己动手解决问题，而不是遇到问题就找教师解决。这样实验结束后才能更深入地总结并理解实验的意义并和所学的理论知识联系起来。重视实验，只有保证足够的实验课时，学生才能将理论与实验相结合，做到从理论知识的积累到动手能力的提高，进而加深对知识点的理解，故实验不能减少，更不能作为应付的任务，应该让其成为培养学生的兴趣与提高学生理解力的最有效方式。
⑵ 课程设计：为了培养应用型的职业化人才，经过专业基础课学习后，在大二下学期阶段，可以安排学生进行系统的数字逻辑课程设计，将数字电路与各科的关系进行梳理，从整体上了解各科专业课的关系，以提高学生对知识的理解能力和动手能力。课程设计可以项目化，即对学生分组，每组内学生有明确分工，组长负责制。要求组内学员协调合作，相互配合，共同探讨和解决问题。在理论与实践相结合的基础上，更加深刻地理解理论知识，提高职业化能力，又能提高企业所需要的团队合作等经验。
总之，理论是内功，实验是招式，那么课程设计就是整套的武林秘籍。要让学生真正理解数字逻辑，课程设计能锻炼学生对整个课程综合理解能力，通过对生活常见和实用的设计，让学生对整个课程系统加深理解，进而学到实用的知识，提高了动手及合作能力等。这对学生今后的发展十分有益。
2.4 考核方式改革
目前数字逻辑课程考核是期末成绩70%，平时成绩30%的方式，这不利于学生动手能力的培养。针对此问题，可以改变考核的方式：一是增加实验测试的考核比例，将比重增到30%，使学生熟悉实验流程，提高动手能力；二是期末闭卷考试的成绩降到50%；三是平时成绩降到20%，重点考核逃课等违反纪律比较严重的方面，从纪律上约束，以达到让学生静心学习的目的。
3 结束语
本文根据应用型的职业化人才培养方向进行数字逻辑课程教学方式改革探讨。从传统的以理论教学为主，实验为辅的方式进行分析，提出针对理论、实验、课程设计、考核方式的方向进行深入探讨及改进，目的是激发学生学习的兴趣，提高学生掌握理论知识的能力，增强其动手能力，培养团队协作的精神，从系统到实践，从学生到职业化发展起到实际的作用，从而促进独立学院数字逻辑课程教学水平的提高。
参考文献（Reference）：
[1] 王红玉，朱敏.浅谈《数字电路与逻辑设计》教学改革[J].科技
资讯，2009.11：172-173
[2] 张丹，介龙梅，董雷刚.应用型本科院校数字逻辑课程教学改
篇10
在20世纪80年代，的高等院校计算机科学与技术专业都相继开设了“数字逻辑”这门课程，至今开设的有《数字逻辑基础》、《数字逻辑设计》、《数字逻辑与数字电路》、《数字逻辑与数字系统》专科及高职是以选修课的形式开设，本科是以必修课的形式开设；讲授的内容也相同，有的则侧重于数字逻辑理论知识的介绍，有的则侧重于数字逻辑实验及电路设计的介绍，有的则兼顾两者。虽然各院校讲授的内容各不相同，但是他们对该课程的性质、地位、作用及重要性都有了一定的认识。由于“数字逻辑”课程已开设二十多年，而且其覆盖的专业门类较多，涉及的学校类型各异，因此各校在进行“数字逻辑”教学时在一些问题上还存在不同的认识，其中的有些问题还需要进一步研究与探索。
1 “数字逻辑”课程的地位及作用
学生对“数字逻辑”课程的掌握程度，将直接影响到其自身以后的学习、工作及其职业发展方向。他是计算机科学与应用技术及相关专业的一门重要课程。
2 “数字逻辑”课程体系的构建
我们在分析和研究部分高等院校“数字逻辑”课程教学实践的基础上，结合民族学院教育的特点，构建了民族学院“数字逻辑”课程的课程体系。
2.1 “数字逻辑”课程概述
“数字逻辑”课程作为高等院校计算机科学与应用技术及相关专业一门重要的课程，其目的是使学生了解和掌握计算机技术的发展历史、现状、未来及研究方法，为学生今后从事相关的技术研究及相关工作奠定基础。
2.2 “数字逻辑”课程性质
适用专业类：计算机科学与技术应用及相关专业。
授课时数：54学时；
实践时数：36学时；
实训时数：10学时；
先修课程：计算机组成原理、逻辑学、数字电子技术、计算机语言（其一）。
2.3 “数字逻辑”课程内容
“数字逻辑”课程体系应由数字逻辑理论知识、实验及实训三大部分组成。
2.3.1 理论知识
通过对理论知识的学习使学生系统了解数字逻辑的发展历史、现状、未来及研究方法，从而全面了解掌握数字逻辑概貌。
从学科特点、学科形态、历史渊源、发展变化及知识组织结构考虑，“数字逻辑”课程理论知识应涵盖以下几方面内容。
（1）数字逻辑基本概念；
（2）数字逻辑发展简史；
（3）数字逻辑硬件技术与软件技术介绍。
具体学时分配如表1所示。
2.3.2 实验
数字逻辑技术和电路设计方法是实验环节需要学生掌握的主要内容。具体内容如下。
（1）TTL集成电路的逻辑功能及参数测试；
（2）集成逻辑门的连接和驱动；
（3）组合逻辑电路的设计-采用小规模集成器件；
（4）数据选择器的应用；
（5）触发器的逻辑功能测试；
（6）计数器及其应用；
（7）移位寄存器及其应用；
（8）555定时器电路及其应用；
（9）计数译码显示电路的设计（如表1）。
2.3.3 实训“自动电子钟”
实训环节的主要目的是训练学生掌握本系统利用8254定时/计数器产生的固定频率的脉冲作为8255可编程芯片的中断信号，来控制数码管的显示及小键盘的按键处理，实现电子钟的计时、按键控制等功能。具体内容如下。
（1）电子钟基本功能的实现；
（2）电子钟按键功能的实验；
（3）显示的实现。
3 结语
该课程体系是在分析和研究部分高等院校“数字逻辑”等课程教学实践基础上构建的，但是由于各院校开设“数字逻辑”、《数字逻辑基础》、《数字逻辑设计》、《数字逻辑与数字电路》、《数字逻辑与数字系统》等课程时间不同，并且各个环节的教学都还处于探索研究的阶段，因此，该课程的合理性、科学性及其实用性还需要我们进一步的检验和不断的完善。
参考文献
[1] 袁东明，史晓东，陈凌霄.现代数字电路与逻辑设计实验教程[M].北京：北京邮电大学出版社，2013.
[2] 李景宏.数字逻辑与数字系统[M].4版.北京：电子工业出版社出版社，2012.
[3] 何建新.数字逻辑设计基础[M].北京：高等教育出版社，2012.
[4] 徐尚中，崔仲远.高校《数字逻辑》课程教学改革的思考与探讨[J].现代计算机：专业版，2010（9）.
[5] 陶黄林，帅晓勇.虚拟现实技术在《数字逻辑》实验教学中的应用探究[J].科技经济市场，2007（12）.
[6] 孙怀东，饶连周.基于EDA技术的电子技术教学研究[J].机电技术，2011（2）：143-146.
[7] 孙建国，武俊鹏，张国印，等.数字逻辑虚拟实验教学研究[J].计算机教育，2009（8）.
篇11
物联网工程包括在工学类里面。
物联网工程一般指高校开设物联网相关专业之一（物联网工程，传感网技术，智能电网）。本科，学制四年，授工学学士学位。
其主干学科与课程如下：
信息与通信工程，电子科学技术，计算机科学与技术。物联网概论，电路分析基础，信号与系统，模拟电子技术，数字电路与逻辑设计，微机原理与接口技术，工程电磁场，通信原理，计算机网络，现代通信网，传感器原理，嵌入式系统设计，无线通信原理，无线传感器网络，近距无线传输技术，二维条码技术，数据采集与处理，物联网安全技术，物联网组网技术等。
（来源：文章屋网 ）
篇12
1立足于教学目标，展开教学
1.1知识目标
熟悉布尔代数的基本定律，掌握卡诺图与公式化简法；掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用；掌握常用的中小规模集成电路功能。
1.2能力目标
具有查阅集成电路器件手册，合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片，重点分析电路的外特性和逻辑功，以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等，使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片。
具有识读和分析一般典型应用电路的能力。增强电路分析的内容，弱化电路设计。传统数字电路教学往往注重电路设计内容的教学，好像只有电路设计的能力，才能代表水平，而电路分析代表技能，是低技术的。不过技能却正符合了高职高专的教学目标，所以在教学过程中，应注重电路分析方法的教学，让学生学会分析较复杂电路，能修改已有电路服务于自己的设计目标。
具有逻辑分析问题与解决问题的方法。随着数字技术的广泛普及,数字化社会已经到来,大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点,应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能,培养分析问题、解决问题的能力,是教师在教学过程中需要认真思考的问题。并使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想，掌握现代电子技术的新技术和新器件，在专业学习中适应当代硬件技术与信息技术的发展，为走向实际工作岗位打下坚实的基础，为拓宽就业市场寻求一条全新之路。
1.3思想教育目标
（1）树立热爱科学、实事求是的学风和创新精神、创新意识。（2）具有一定的自学能力和获取新知识、新技术的基本素质。（3）提高逻辑思维能力、养成认真细致的工作作风。
总之，专科教学不同于本科教学,专科教学注重于学生能力和综合素质的培养，教学过程中突出培养学生应用知识,分析解决实际问题的能力,以学生为主体,以教师为主导,以教学为主线，树立能力培养目标为重中之重的思想。
2选择合适的教材，以教学要求分层、考核形式分类的方式评价教学
2.1教材的选择
目前我校选择的教材充分体现了高职高专教育的特点，以应用为宗旨，强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深，通俗易懂，便于自学，力争做到“讲，学，做”统一协调，重点和难点采取阐述与比喻相结合，例题与习题相结合，实例与实验相结合，针对数字电路课程实践性强的特点，增加了与教材相应的实践环节教学内容。
针对数字电路教学过程中存在教学内容与学时数的矛盾，根据国家教委课程指导委员会的提议:EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向。我校及时修订课程大纲、调整教学内容。把EDA技术和PLD器件纳入教学计划。将教学内容分为数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件和脉冲信号的产生与整形五大模块。
2.2教学要求分层
教学要求分为五个层次A．知道、了解。学生对教学内容有感性的、初步的认识或只要能识别它B．领会、理解。学生对概念、规律、基本操作等有理性的认识，即能自述、解释和举例说明，并在教师的指导下能顺利地完成基本操作C．掌握、运用。学生在理解教学内容后，通过练习，形成技能；运用概念、方法、规则进行常规运算求解、论述和简单运用、自主操作等D．熟练掌握、灵活运用。学生能综合运用某个知识解决问题，综合运用某项技能进行熟练操作或小规模技术设计等，从而形成某种能力E．思想素质的提高。如态度、意识、精神、毅力等的培养。
同时，采取了以创新能力的培养为核心的“四位一体”教学法,即旨在通过学生自学、讨论、答辩、考查四个阶段,培养学生的自学能力以及分析问题和解决问题的能力,彻底解决传统教法中“满堂灌”的现象。
2.3考核形式分类
考核形式分为五种：笔试：传统的拟卷考试；操作：通过学生动手操作来考核；答辩：教师出题或学生自拟题，经一段时间的实践，学生以报告形式完成答卷并根据需要答辩；社会化考核：参加由国家有权部门认定的考试考核机构或组织进行的考试考核；社会评判：由社会评定结果如实习鉴定等。
通过多种考核形式达到综合评价学生的效果。
3采取传统和现代化教学手段结合方式，运用实例灵活教学
3.1传统和现代化教学手段相结合
教学课件是教材内容的提升和精炼,是将教材中的概念、定律及应用内容转化为形象逼真的映像展示给学生。多媒体教学进入课堂是对传统教学方法的改革,它是教学过程的一个有力工具,但决不能成为课堂教学的主宰,过于详细的课件使学生上课注意力不集中,一些学生觉得课程内容包含在课件中,便在课堂上不记笔记、注意力分散、交头接耳、甚至逃课。可以想象,教学中教师盯着显示器,学生盯着大屏幕,这样的教学情景很难调动教学气氛、影响教师配以肢体语言等的热情发挥,更谈不上师生间的互动。只有将多媒体教学方法和传统教学方法有机的结合起来,相互补充,并在教学实践中不断完善,才能取得完美的效果。
EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的英文缩写,将EDA技术引入数字电路课程教学,可以使教师在讲述理论的同时,利用EDA技术软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观,使数字电路课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。
3.2运用实例灵活教学
数字电路的授课可以结合生活中的应用举例,如目前多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数——模(D/A)转换实现图像显示和声音播放的;制造业中的数控机床,交通信号灯的转向时间显示,家电产品中的CD、VCD、DVD等也都应用了数电技术。通过这些实例的介绍,可以使学生真正了解数字电路课程的重要性,从而能更加主动的去掌握所学知识。
培养创新型人才,就要实施创新教育,重视实验教学,改变以教师为主导的教育模式,充分发挥实验教学的作用,使之成为引导学生从实践来获取和应用理论知识的主要渠道,在完成验证性实验的基础上，实验大纲中安排智力竞赛抢答器和电子秒表等一系列的综合性实验，使学生在由简到繁的设计过程中了解设计工作的思路、方法，通过让学生实际制作，使学生懂得如何进行理论和实践相结合，加深对知识点的理解。
4结语
总之，我们只有立足于教学目标，选择合适的教材，采取传统和现代化教学手段结合方式，运用实例灵活教学，培养学生的创新能力，才能搞好教学，才能为学生走向实际工作岗位打下坚实的基础。
篇13
在数字逻辑电路中，逻辑函数的化简是进行数字电路分析与设计的重要环节。逻辑函数的化简一般有两种方法：一种是代数法，此方法有其局限性，它不仅要求熟记公式，还要有一定的化简技巧，其最大弊端在于不易判断化简结果是否为最简。另一种是卡诺图法。用卡诺图化简逻辑函数是一种既简单，又直观的方法。它可以直接写出最简逻辑函数，避免了繁琐的逻辑代数运算。
常见教材卡诺图化简只介绍到四个变量，当变量增加到五个及五个以上时，卡诺图的方格数目增多、输入变量取值之间的相邻关系变得复杂，使得作图和填写都十分繁琐，这在一定程度上削弱了卡诺图的优势。因此，采用适当的方法用较少变量的卡诺图表示多变量逻辑函数，使多变量逻辑函数的卡诺图化简变得简单，有助于数字逻辑电路的分析与设计。
1 卡诺图的特点
卡诺图是将函数的最小项用方格来表示的一种逻辑函数表示方法。一个方格对应一个最小项，为保证几何位置相邻的两个小方块的变量取值有一个是相反的，行列变量的取值必须按格雷码规律排列。由于格雷码任意相邻的两项之间，其变量取值只有一个是互补的，其余变量的取值完全相同。按此规律画出的卡诺图中，任意两个相邻方格的变量取值中只有一个变量取值是互补的，根据[AB+AB=A]，可消去互补变量，使两个相邻的方格合并为一项，达到化简的目的。
2 卡诺图化简多变量逻辑函数
对含有五个及五个以上变量的卡诺图化简可有以下方法。
2.1 降维卡诺图法化简多变量逻辑函数
卡诺图中的每个方格是逻辑函数的一个最小项，这种全变量卡诺图，用于四个及四个以下变量的逻辑函数化简较方便。由于函数中的变量数量决定卡诺图的方格数，对于多变量函数而言，若卡诺图的变量数少于其函数的变量数，卡诺图的方格数就会减少，有利于进行卡诺图化简，这种减少了变量数的降维卡诺图，其图中的每个方格是一个部分化简的积项。
1）降维卡诺图的填法
降维卡诺图的填法是以四变量卡诺图为基础，当给定逻辑函数为五个及五个以上变量时，可以转换填成四变量以下的降维卡诺图（维数即变量数）。
首先根据给定函数确定降维卡诺图的变量，或者说要确定哪个是要去掉的变量（降维变量）。一般来讲，选择给定函数式中各“与”项里出现次数较多的变量作为降维卡诺图的变量，出现次数较少的变量作为要去掉的变量即降维变量，由于降维变量出现次数少，降维卡诺图方格中的降维变量或降维变量的“与”项组合少，降维卡诺图就比较简单。若给定函数式中各“与”项中变量出现次数相同均较少，可画出几组不同降维变量的降维卡诺图进行比较后确定。
因此，降维卡诺图的化简除与卡诺图化简相同步骤外
1）根据原始逻辑函数进行分幅，填写分幅后的卡诺图。
2）化简分幅卡诺图，按分幅的互补变量将卡诺图重叠，完全重合的消去互补变量，不重合的保留。
3）将多次重叠后的结果写出最简逻辑表达式。
3 结束语
综上所述，多变量逻辑函数卡诺图化简的方法很多，其本质都是利用卡诺图中逻辑变量取值具有相邻性的特点，使卡诺图的面积减小，消去互补变量，达到化简的目的。比较上述几种多变量逻辑函数的卡诺图化简方法，对折法和分幅法虽然简单，但画图量较大。降维法选择降维变量后，只需画降维卡诺图即可，卡诺图简单，且降维变量选择灵活。无论哪种方法，都有其规律，只要对各种方法理解透彻，在数字逻辑电路的分析与设计中，不管多变量逻辑函数以何种形式出现，都可以比较方便地对其进行化简，最终达到简化电路的目的。
参考文献：
