关于数字电路技术基础的教学研究
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摘 要 为使学生更好地掌握数字电路技术基础知识，分析传统数字电路技术基础教学现状，在现代科技发展的大背景中，进行仔细研究分析，将现实教学中存在的问题一一列举出来，并且提出相应的可实行的新技术教学方法。
关键词 数字电路技术基础；实验教学；仿真技术
中图分类号：G652 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）14-0077-02
Teaching Research about Digital Circuit Technology//XU Tianhe， LIU Jinjin， WANG Yaru， Zhu Mengchao
Abstract To better equip students with the basics of digital circuit technology， this paper reviews the status quo of the traditional teaching of this technology， enumerates and analyses its existing problems， and proposes， accordingly， some feasible new teaching methods in the context of modern technology development.
Key words basics of digital circuit technology； experiment teaching；
simulation technology
1 前言
数字电路技术基础课程是一门介绍门电路、数字电路的逻辑分析、组合逻辑电路、时序逻辑电路及脉冲波形的产生和整形的学科。其涉及的集成电路主要有编码器、译码器、加法器、寄存器和计数器等[1]。数字电路技术基础课程的性质是“电子技术方面入门性质的技术基础课”，其任务在于使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，能为学生全面掌握各种基本电路，进而为继续深入学习数字电子技术以及在专业中的应用打下良好的基础。
随着计算机科学技术不断地发展进步，数字电路教学已经被引入大多数高校的计算机辅助教学中。计算机信息工程专业的数字电路技术基础课程，其教学重点是让学生能够很好地理解逻辑电路并且进行分析，让学生能在实际生活中应用数字电路的逻辑与设计功能。
同时，它是一门实践和操作性比较强的课程，直接影响计算机专业后续课程的学习，如计算机组成与结构、微机原理与接口技术等。而在数字电路的操作实验设计这一方面存在不同的方法，目前大多高校用的是小规模和中规模集成电路的实验箱进行验证实验。但是，随着大规模集成电路逻辑器件的出现，实际生活中现代数字电路系统的操作实验设计要求也越来越高。因此，为了使学生更好地掌握数字电路技术基础知识，并且能够很好地完成数字电路的操作实验，进行数字电路技术基础课程的教学改革十分必要。
2 目前存在的问题
教学形式单一 在校教师大多采取传统的教学模式。在之前的传统教学过程中，教师在黑板上直接板书，并且绘制电路设计图，这种方法十分麻烦，不仅浪费时间，还不能让学生直观地接触电路设计，教学效果不是特别理想。目前，虽然大多数教师采用PowerPoint进行授课，这种授课形式在一定程度上增强了教学效果，提高了讲课效率，让学生可以大致了解数字电路基础，但是PowerPoint课件教课仍然达不到数字电路这门课程的高教学要求。因为这是一门实践性较强的技术科学课程，教师在平时的教学中采用PowerPoint只能满足针对学生的理论教学[2]。教师达到课本的理论层面教学，学生可以听懂课堂上所讲解的内容，但是并不能很好地将其应用到验证实践中。
并且传统教学中，教师的电路实验设计教学一般遵循由低向上的设计方法，这样就限制了学生对实验方法的认知，也限制了学生的实验创新设计思路，导致学生的认知停留在中小集成电路器件上，限制了学生对复杂电路设计的思路以及设计创新能力的培养。
学生自身限制
1）理解程度限制。大多数学生都是初次接触数字电路技术基础课程，数字电路涉及计算机的其他知识，如数制和码制，这些知识都是计算机基础学科中的知识，教师会一带而过，有些学生基础没打牢固，难免会出现问题。当学生听不懂教师所讲的某些难以理解的内容时，他们便会觉得课堂无趣，无法集中注意力。一旦有这种情况出现，那么这位学生在以后的课程中便会丧失兴趣，以后再想跟上教师的课程进度，就会更加困难，如此便形成一种恶性循环。
2）没有严密的逻辑思维。学生在课堂上能听懂教师的讲课内容，但是课后作业不知从何下手，没有做到及时理解消化课堂知识，这远远达不到教学要求。
3）动手实验能力差。一部分学生的课堂理论理解非常到位，理论基础也非常牢固，但是动手能力不能同步，实验课上往往不知怎么进行连线，理论不能应用到实践上是没有成果的。
实验环节受限 实验环节基本是在实验箱上进行的，而大多高校的实验箱设备都是有一定局限性的。学生在实验室进行的实验一般都是课本上较为简单明了的，简单的实验可以在传统的中小规模集成电路的实验箱上完成。而复杂的数字系统则需要大量的芯片和连线，中小型实验箱无法完成。受到实验条件的限制，大多数学生不能进行更深层次的实验，他们的实验能力得不到更好的培养和锻炼。教师在课堂上强调课程的基础理论性，过于注重基本原理和设计的一些推导过程，而对于验证实验这一环节，大多数教师没有给予应有的重视。在实验课堂上，实验器材数量有限，并且器材很容易被毁坏，教师会严格要求学生在实验过程中连线的准确性，因此，很多学生不敢轻易动手做实验。 3 教学改进方法
教学模式的改进 随着现代电子技术的发展，数字电路原有的教学模式已经不再适应现在应用型人才的培养，教学要融入新的技术方法，突破传统教学模式，如引入EDA技术或者MATLAB/Simulink仿真技术。MATLAB/Simulink采用直观的图形化形式进行电路图输入，界面友好，操作方便，简单易学[3]。
以引入EDA技术详细举例。EDA是Electronic Design Automatic的简称。EDA技术涉及面广，内容丰富，从教学和实用的层面上，主要有以下四大要素：
1）大规模可编程逻辑器件；
2）硬件描述语言；
3）软件开发工具；
4）实验开发系统[4]。
将EDA软件应用在设计、仿真实验课题上，进行形象直接的虚拟实验，可以使学生在进行真实实验之前就了解实验内容、熟悉实验步骤过程。这样在做实验时，可以降低许多设计型实验的难度，同时能节约时间，让学生做不同的实验，探讨更深层次的数字电路实验问题，从而提高实验效率，加强和锻炼学生动手设计实验的能力。因此，将EDA仿真软件应用到数字电路技术基础教学中，是一种教学手段的创新，同时也提高了数字电路的实验教学质量。
变被动为主动，驱动教学 教师要采用先进有趣的教学模式，激发出学生的课堂兴趣。让学生的态度转变，由教师逼着学习到学生自主学习。了解学生的学习需要，培养新时代需要的新型技术人才，而不是只教给学生理论，应该把理论与实践相结合。除了课程学习以外，教师需要给学生布置相应的学习任务。教师在教学过程中应当转变观念，充当课程的设计者、学生的引导者。教师布置的每一项任务都要经过精心的设计，能够较全面地考查学生对知识的掌握程度，难易得当，并对任务进行必要的提示，以免学生在操作过程中出现无从着手的情况，而挫伤学生的学习积极性。
分阶段实验教学设计 为了达到良好的实验效果，在此采用分阶段的实验教学方法，该方法将实验教学过程分为三部分：实验前辅导、实验过程中以及实验成果验收。
实验前辅导，在进行实验之前，教师会对实验内容进行讲解，学生能更进一步地理解实验原理。并且教师会给学生进行实验演示，一边演示一边讲解，让学生清楚实验步骤和实验过程，有助于学生自己动手。
实验过程中，让学生组成团队小组进行实验，在实验过程中小组成员可以相互探讨研究，相互借鉴长处，能调动学生的积极性，发挥学生的最大能力。同时，教师要在旁边悉心指导，指出学生实验过程中存在的优点与不足，提高学生对知识的理解和重点的掌握。
实验成果验收，学生在完成任务后，要对完成的情况进行检查，并要求对实验的结果进行展示，检查实验结果的正确性，提出问题让学生及时改正，给予一定的表扬，增加学生的学习兴趣。布置相应的作业，让学生就实验课进行总结，按照团队小组上交实验报告。
4 总结
数字电路技术基础是计算机专业的一门重要课程，通过仔细研究分析，提出存在的问题，及时探讨改正，并提出不同的教学创新方法。数字电路的教学改革能很好地帮助学生学习这门课程，锻炼学生的实验设计和动手能力，也能帮助学生熟悉先进的电路设计软件，掌握先进的技术和方法。实验效果表明，数字电路教学改革激发了学生的学习兴趣，提高了学生的实验能力，在掌握课程学习和实验验证等方面都起到良好的促进作用。
参考文献
[1]毕春跃，万忠，孙荣高，等.基于EDA技术的数字电路教学研究[J].计算机教育，2011（9）：89-92.
[2]李兴山.EDA在数字电路教学中的应用[J].中国现代教育装备，2006（12）：73-74，79.
[3]彭晗，林永和，杨奕琦.MATLAB/Simulink仿真技术在模拟与数字电路教学中的应用[J].计算机时代，2010（10）：
69-71.
[4]刘晓静.EDA技术及其应用[J].咸宁学院学报，2006（6）：
84-85.
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