引論：我們?yōu)槟砹?3篇數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
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“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”是電氣信息類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程是后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的先修課程和基礎(chǔ)，是學(xué)生開展課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的必備知識(shí)，是解決工程實(shí)際問題的重要理論和方法，結(jié)合目前的實(shí)際情況，對(duì)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行改革。
1 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的本質(zhì)
數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)必修的一門重要課程。該課程中介紹了與數(shù)字系統(tǒng)相關(guān)的知識(shí)，體系等。設(shè)置這門課程的重要性在于讓學(xué)生能夠更好地了解數(shù)字計(jì)算機(jī)和其他系統(tǒng)的基本邏輯電路，能夠熟練運(yùn)用課程中所學(xué)到的知識(shí)并在實(shí)際操作中對(duì)案例進(jìn)行分析，客觀地提出要求。
通過這門課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以加強(qiáng)同學(xué)的邏輯思維能力，落實(shí)到具體工作中，可以解決具體問題，可以對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行檢測(cè)，并有一定的創(chuàng)新能力。數(shù)字電路課程教學(xué)之所以進(jìn)行改革是為了提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施的了解，為日后的學(xué)習(xí)做鋪墊。我們從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度劃分，可以把其課程分為：分析電路，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)，微機(jī)原理等。從這些課程不難看出，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)起的是承上啟下的作用。
2 電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用加快了數(shù)字電路的發(fā)展
現(xiàn)階段，是科技的時(shí)代，電子技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用廣泛，電子元素是計(jì)算機(jī)和電路不可缺少的構(gòu)成元素。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防各領(lǐng)域的逐漸滲透，使得數(shù)字電子技術(shù)在相關(guān)專業(yè)的地位越來(lái)越重要。通過探討，認(rèn)為要對(duì)以前的教程進(jìn)行革新，減少理論性過強(qiáng)的內(nèi)容，著重掌握數(shù)字集成電路器的特性與實(shí)際運(yùn)用，將重點(diǎn)放在學(xué)生的實(shí)際操作上面。
此外要加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生們多進(jìn)行課外實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生們把課堂上所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)踐，這樣讓學(xué)生們?cè)趯?shí)踐中總結(jié)理論知識(shí)，有利于學(xué)生們知識(shí)的全面掌握。多媒體技術(shù)可以形象并明了地展示復(fù)雜的圖表，便于老師課堂上的教學(xué)，還方便了學(xué)生們觀看和理解。更重要的一點(diǎn)是，它節(jié)約了課堂信息量，增加了課堂上的教學(xué)內(nèi)容。以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為主線，堅(jiān)持“三個(gè)結(jié)合”，實(shí)現(xiàn)“二個(gè)轉(zhuǎn)變”，達(dá)到“一個(gè)提高”。堅(jiān)持實(shí)踐內(nèi)容與理論知識(shí)相結(jié)合，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究相結(jié)合，課堂教學(xué)與課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合；實(shí)現(xiàn)由基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)向創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變；達(dá)到學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的提高。提高教學(xué)的工作環(huán)境，利于開展實(shí)踐教學(xué)，從而有利于人才的培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量的提高。圍繞實(shí)踐這個(gè)中心，增加新的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)電子信息技術(shù)的專業(yè)特點(diǎn)，制定科學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程，在內(nèi)容中多以實(shí)驗(yàn)為主，增加教學(xué)模板，提高教學(xué)方法，總結(jié)出一套科學(xué)性、系統(tǒng)性的教學(xué)體系。
3 數(shù)字電路教學(xué)的改革方向
由于數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的實(shí)踐性很強(qiáng)，所以，在實(shí)際的教學(xué)改革中要做到周全考慮，針對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容都要做出調(diào)整。還需要注意的是，做到書本上所學(xué)的知識(shí)配套進(jìn)行實(shí)踐。理論結(jié)合實(shí)際，多結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行訓(xùn)練。其內(nèi)容包括：工具運(yùn)用能力，繪制電路，電路分析能力，項(xiàng)目綜合能力等。
3.1 課程體系的調(diào)整
為了更好地適應(yīng)電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)的總體要求出發(fā)，進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，使數(shù)字電路與邏輯課程內(nèi)容體系具有系統(tǒng)性，科學(xué)性，先進(jìn)性等。
數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)從課程內(nèi)容上被分為兩大塊。數(shù)字電路介紹了數(shù)字系統(tǒng)的組成，數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)等；在內(nèi)容上先邏輯電路，邏輯部件，先單元電路后系統(tǒng)電路等等。數(shù)字電路多以理論為重點(diǎn)，在講解中多涉及外部邏輯功能。數(shù)字電路部分多以運(yùn)用為主。這樣的課程組合可以讓學(xué)生對(duì)數(shù)字電路更加了解。
3.2 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的課程很多，為了讓學(xué)生在有限的實(shí)踐內(nèi)把課程學(xué)好，要求教師掌握基本理論的同時(shí)有效地組織課程教學(xué)。在介紹運(yùn)用時(shí)，要根據(jù)其不同的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)從隨堂實(shí)驗(yàn)到改革教學(xué)后進(jìn)行獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，這其中包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)等。
通過有效的組織，可以增加學(xué)生們的實(shí)踐操作，調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性，從而有助于知識(shí)能力的提高。
3.3 加大實(shí)踐的內(nèi)容與次數(shù)
數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)在教學(xué)中需要增加實(shí)踐內(nèi)容，這有利于課程的安排，更提高了學(xué)生們的動(dòng)手能力。在實(shí)踐中發(fā)揮良好的教學(xué)效果，要合理地拆分實(shí)踐內(nèi)容：①基本實(shí)驗(yàn)；②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。我們來(lái)了解一下這兩種實(shí)驗(yàn)的概念：基本實(shí)驗(yàn)室使用電子儀器的能力；而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)則是為了實(shí)現(xiàn)邏輯功能，而采用的是數(shù)字系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中鼓勵(lì)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，并將課外活動(dòng)結(jié)合進(jìn)來(lái)，使學(xué)生的思維更加廣闊。
目前的電子大賽就是為高校的改革服務(wù)，它是結(jié)合了電子信息的專業(yè)內(nèi)容，這種比賽在教學(xué)改革中起到了引導(dǎo)的作用。這十多年來(lái)，在全國(guó)開展了很多電子計(jì)算機(jī)的競(jìng)賽，這些競(jìng)賽對(duì)高校體系改革幫助十分明顯，它有助于有才能的年輕人展示自己的能力與專業(yè)水平。在電子竟賽出題中增大數(shù)字電路EDA的內(nèi)容可以引導(dǎo)高校建設(shè)EDA的實(shí)驗(yàn)室，例如：SOPC（系統(tǒng)集成芯片）是我國(guó)“十一五”制定的重大專項(xiàng)，目前全國(guó)已在12個(gè)高校中成立了集成電路人才培養(yǎng)基地。
4 結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)階段是電子化的時(shí)代，科學(xué)的進(jìn)步帶動(dòng)了電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。大量的可編程器件被采用，這使得傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯方法明顯變化。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越高，使得人們對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)逐漸深刻，計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)理念開始突破原有的范圍。數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)在各種現(xiàn)代技術(shù)的合力推動(dòng)之下，得到了明顯的提升，可以做到使學(xué)生緊跟在市場(chǎng)的前沿。所以，數(shù)字電路和邏輯設(shè)計(jì)的改革加快了這門科學(xué)的發(fā)展，提高了學(xué)生們解決實(shí)際問題的能力，給學(xué)生們的就業(yè)和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李曉輝.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)[J].
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三本學(xué)生中多才多藝的較多，平時(shí)開展各種社團(tuán)活動(dòng)比較頻繁，學(xué)生自主創(chuàng)新思維活躍，但能夠有條不紊自主學(xué)習(xí)的學(xué)生可能只有一少部分，許多學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)沒有興趣，課余時(shí)間幾乎不學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中，剛開始學(xué)生還可以接受一些新知識(shí)，但隨著教學(xué)的深入，學(xué)習(xí)難度的增大，學(xué)生感到了困難，隨之學(xué)習(xí)的興趣也越來(lái)越低，主動(dòng)學(xué)習(xí)便是一句空話，學(xué)生也就是為了應(yīng)付考試，甚至不少學(xué)生都是考前突擊。這一特點(diǎn)在《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)中也同樣存在。要提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)诙ㄎ唤虒W(xué)目標(biāo)，設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，采用教學(xué)手段和方法的時(shí)候都必須以這一實(shí)際情況為前提。
二、教學(xué)理念，教育目標(biāo)
三本教學(xué)有別于一本和二本，教學(xué)注重于學(xué)生應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)過程中突出培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)，分析解決實(shí)際問題的能力，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以教學(xué)為主線，樹立能力培養(yǎng)目標(biāo)為重中之重的思想，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)模式多元化，努力培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”，適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。三本教育要加強(qiáng)通識(shí)教育，注重文理滲透理工結(jié)合，體現(xiàn)本科教育的基礎(chǔ)性和可發(fā)展性。努力探索人才培養(yǎng)新舉措，深入推進(jìn)人才培養(yǎng)模式改革，實(shí)現(xiàn)多元化人才培養(yǎng)新格局，大力實(shí)施“育人為本，全面發(fā)展”的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，拓寬基礎(chǔ)學(xué)科的范圍和基礎(chǔ)教學(xué)的內(nèi)涵。
三、教材選取
考慮到三本學(xué)生理論基礎(chǔ)較差，教材選取不應(yīng)選擇理論研究或理論推導(dǎo)比較復(fù)雜的教
材，否則會(huì)讓學(xué)生還未涉及到重要的知識(shí)點(diǎn)就已經(jīng)因?yàn)殡y度過大而喪失信心。教材選取要以應(yīng)用為宗旨，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，重點(diǎn)和難點(diǎn)采取闡述與比喻相結(jié)合，例題與習(xí)題相結(jié)合，實(shí)例與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，針對(duì)數(shù)字電路課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，增加了與教材相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容。
四、教學(xué)內(nèi)容
在三本的《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》教學(xué)中，應(yīng)該注重基礎(chǔ)教學(xué)，要求學(xué)生熟悉布爾代數(shù)的基本定律，掌握卡諾圖與公式化簡(jiǎn)法；掌握數(shù)字電路中常用的基本單元電路和典型電路構(gòu)成、原理與應(yīng)用；掌握常用的中小規(guī)模組合邏輯電路和集成電路功能和設(shè)計(jì)方法。具有查閱集成電路器件手冊(cè)，合理選用集成電路器件的能力。對(duì)集成芯片，重點(diǎn)分析電路的外特性和邏輯功，以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊(cè)、資料等，使學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中正確選擇和使用集成芯片[11]。
對(duì)于三本學(xué)生而言，在電路設(shè)計(jì)中要求學(xué)生掌握基本的設(shè)計(jì)方法，但可以適當(dāng)降低對(duì)電路設(shè)計(jì)的要求，增強(qiáng)電路分析方法的教學(xué)。學(xué)生可以分析較復(fù)雜的電路，并且能夠利用已有的電路進(jìn)行修改，使電路滿足自己設(shè)計(jì)的需要。
五、教學(xué)手段與教學(xué)方法
（一）采用現(xiàn)代化教學(xué)
《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程的特點(diǎn)就是電路圖、邏輯圖特別多，如果采用板書形式教學(xué)，既浪費(fèi)課堂時(shí)間也達(dá)不到好的教學(xué)效果。教學(xué)過程中采用多媒體教學(xué)，可以使一些抽象的、難以解決的概念變得形象，易于學(xué)生接受。對(duì)于集成電路的分析和設(shè)計(jì)，為了增強(qiáng)演示效果，除了在PPT中添加更多的動(dòng)畫效果外，還可以采用Flash或Authorware軟件制作動(dòng)畫效果，使電路的變化過程一目了然。
（二）結(jié)合實(shí)際教學(xué)
在授課過程中，針對(duì)三本學(xué)生可以結(jié)合生活中的應(yīng)用舉例，如目前LCD顯示、數(shù)字溫度計(jì)、十字路通燈控制、數(shù)字頻率計(jì)、多媒體PC機(jī)里的顯示卡、聲卡是用數(shù)電中的數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)圖像顯示和聲音播放、制造業(yè)中的數(shù)控機(jī)床等都應(yīng)用了數(shù)電技術(shù)。通過這些實(shí)例的介紹，可以使學(xué)生真正了解數(shù)字電路課程的重要性，從而提高對(duì)數(shù)字電路學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)積極性。
（三）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可有兩種方式，一是上傳教師課堂教學(xué)過程的視頻到校園網(wǎng)；二是教師制作圖文并茂的課件，以及與該課程有緊密關(guān)系的資料一起上傳到網(wǎng)上。目前大部分三本學(xué)生宿舍都可以登錄校園網(wǎng)，學(xué)生可以在任何時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式解決了學(xué)生傳統(tǒng)的看書自學(xué)枯燥無(wú)味的問題。
六、實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)一般分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩大部分。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。教師給出實(shí)驗(yàn)步驟、電路圖，學(xué)生按部就班、驗(yàn)證結(jié)果，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生對(duì)于課堂所學(xué)基本概念和方法的理解和掌握更加透徹，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精神和方法，訓(xùn)練嚴(yán)格嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是理論和實(shí)際相互聯(lián)系的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，但是僅僅是這種以教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑荒芗ぐl(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)生仍然不善于綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題。課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是為了加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬知識(shí)面、增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Αl(fā)展個(gè)性、啟發(fā)創(chuàng)新、加強(qiáng)理論與實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，自行設(shè)計(jì)電路和測(cè)試方案，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生既動(dòng)腦又動(dòng)手，解決問題的能力大大提高[12]。
除此之外，還可以設(shè)置一些電子設(shè)計(jì)大賽，成立電子設(shè)計(jì)興趣小組，在教師的指導(dǎo)下開展設(shè)計(jì)性和專題研究性實(shí)驗(yàn)，為希望進(jìn)一步發(fā)展的學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和創(chuàng)新研究場(chǎng)所，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。
七、結(jié)束語(yǔ)
隨著高等教育的普及，三本學(xué)生的數(shù)量和質(zhì)量也在日益增高，同時(shí)隨著數(shù)字技術(shù)的廣泛
普及，數(shù)字化社會(huì)已經(jīng)到來(lái)，大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)字集成電路以其低功耗、高速度等特點(diǎn)， 應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此如何在有限的時(shí)間內(nèi)使三本的學(xué)生扎實(shí)掌握數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)理論和基本操作技能，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，是教師在教學(xué)過程中需要認(rèn)真思考的問題。使學(xué)生在傳統(tǒng)的數(shù)字電路邏輯分析、邏輯設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立起現(xiàn)代數(shù)字電路的應(yīng)用與設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代電子技術(shù)的新技術(shù)和新器件，為走向?qū)嶋H工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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在高速發(fā)展的電子產(chǎn)業(yè)中數(shù)字電路具有較簡(jiǎn)單又容易集成的特點(diǎn)，是集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。數(shù)字電路又是現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件電路、通信電路、信息與自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》是電子、通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，其理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)。
在當(dāng)今信息數(shù)字化時(shí)代，隨著CMOS工藝的發(fā)展，式子電子技術(shù)中TTL的主導(dǎo)地位被撼動(dòng)。在工程實(shí)踐中，數(shù)字電路的文本描述已逐漸取代圖形描述。FPGA/CPLD器件的大量應(yīng)用，也改變了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，使數(shù)字電子技術(shù)開創(chuàng)了新局面，不僅規(guī)模大，而且將硬件與軟件結(jié)合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。因而，數(shù)字電路的教學(xué)內(nèi)容也需要不斷更新與改進(jìn)，已適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。
對(duì)以電工基礎(chǔ)及電子電路為基本的理論基礎(chǔ)知識(shí)，由于其邏輯性極強(qiáng)、極具抽象性、并枯燥無(wú)味，對(duì)該門課程有極大興趣的學(xué)生不多，大部分學(xué)生都感到難學(xué)、學(xué)不懂、不會(huì)學(xué)，對(duì)各種電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特別是在電路結(jié)構(gòu)、電路工作原理分析方面，更是覺得困難重重。由于缺乏學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)純粹是―種被動(dòng)學(xué)習(xí)，也就是為了應(yīng)付考試，最終的教學(xué)目的很難達(dá)到。
目前，大部分年輕老師都是直接從學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)槔蠋煹摹Ｔ谥v授這門課之前完全沒有任何教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，更談不上實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)了。所以在教學(xué)過程中只是在簡(jiǎn)單完成教學(xué)任務(wù)，照搬書上的內(nèi)容，沒有將這門課程與當(dāng)今科研技術(shù)結(jié)合起來(lái)，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也并未起到積極的作用。在學(xué)校，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)分為兩部分教學(xué)，分別為理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作。大部分老師只承擔(dān)某一部分的教學(xué)工作，很少同時(shí)從事兩部分的教學(xué)工作。這樣的話，會(huì)使理論與實(shí)踐脫節(jié)，老師各講各的，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率也會(huì)相應(yīng)降低。因此，教師應(yīng)該重視這一狀況。教師是否了解當(dāng)前學(xué)科技術(shù)的前沿，能否更多地將當(dāng)前新工藝、新電子元件、新儀器產(chǎn)品的使用等內(nèi)容融入課堂教學(xué)是至關(guān)重要的。
考慮到上述現(xiàn)狀，針對(duì)學(xué)校專業(yè)特點(diǎn)和有關(guān)課程設(shè)置，改革數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程體系已經(jīng)成為大家的共識(shí)。
2 提高教學(xué)質(zhì)量和效果的策略
2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)與提高
課堂教學(xué)是學(xué)校教育的基本途徑，面對(duì)有些學(xué)生注意力不夠集中，自律能力較弱的狀況，怎么樣使自己的講課更有吸引力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這是很多教師關(guān)心的問題。針對(duì)以上問題，具體實(shí)施方案如下：
調(diào)研。采用無(wú)記名答卷調(diào)查以及課間交談等方式，及時(shí)了解學(xué)生心理狀態(tài)和學(xué)習(xí)狀態(tài)信息，對(duì)學(xué)生的電路基礎(chǔ)知識(shí)、學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)獲得取向等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，為制定合適的教學(xué)計(jì)劃、選取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式打下基礎(chǔ)。充分了解學(xué)生的心理狀態(tài)和學(xué)習(xí)狀態(tài)、現(xiàn)有的教學(xué)條件和實(shí)驗(yàn)條件，為課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供理論依據(jù)。
激發(fā)動(dòng)機(jī)，學(xué)以致用。具體內(nèi)容的授課過程中，盡量將理論內(nèi)容和實(shí)際結(jié)合，尋找與人們實(shí)際生活息息相關(guān)的數(shù)字電路，讓學(xué)生有種數(shù)字電路就在身邊的感覺，拉近與數(shù)字電路的距離，而不是將數(shù)字電路作為一門距離很遠(yuǎn)的知識(shí)來(lái)學(xué)。
營(yíng)造生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)氣氛。不論是在課堂教學(xué)中還是課后與同學(xué)們的交流中，盡量從學(xué)生的角度出發(fā)，走到學(xué)生身邊，拉近與學(xué)生的距離，在教學(xué)過程中穿插一些幽默的語(yǔ)氣，適當(dāng)?shù)淖寣W(xué)生放松。
創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生廣開思路。在教學(xué)過程中，不是老師一味的講，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可以引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生自己思考。
關(guān)注學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生品嘗成功。積極關(guān)注學(xué)生參與學(xué)習(xí)的程度是教學(xué)成功的重要因素。沒有學(xué)生積極參與的教學(xué)應(yīng)該是失敗的。教師在關(guān)注學(xué)生的同時(shí)，要積極創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)讓學(xué)生體驗(yàn)成功的。
2.2 教學(xué)過程中教學(xué)相長(zhǎng)的互動(dòng)性教學(xué)模式研究
這其實(shí)是一個(gè)在教學(xué)過程中以誰(shuí)為主的問題，也是很多教師一直在探索的問題，大學(xué)專業(yè)課程基礎(chǔ)較寬、內(nèi)容較豐富，要完全實(shí)施互動(dòng)式教學(xué)模式會(huì)與課堂人數(shù)眾多以及課時(shí)的限制之間發(fā)生矛盾。目前一般數(shù)字電路基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，基本仍采用教師詳細(xì)講解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)和例題的模式，這是解決上述矛盾的最方便直接但卻不是最好的方法。鑒于課時(shí)的限制，挑選合適的內(nèi)容和時(shí)間逐步進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)還是切實(shí)可行的。除此之外，最大限度地將重要知識(shí)點(diǎn)、特別是在工程實(shí)際和深造過程中應(yīng)用較多的知識(shí)點(diǎn)以應(yīng)用實(shí)例體現(xiàn)出來(lái)，解決學(xué)生“有沒有用”和“怎樣用”的疑問，也調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；條件允許還可進(jìn)行實(shí)物演示，或提供多媒體材料（如教學(xué)錄像、flash等）、書面參考資料及電子資源，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S方式，達(dá)到互教互學(xué)、學(xué)有所用、輕松愉快的學(xué)習(xí)效果。
在“教”環(huán)節(jié)，充分借鑒現(xiàn)有教改科研成果，形成本課程特色的教學(xué)方式，并在內(nèi)容上恰當(dāng)加入相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的科研成果、科研思想來(lái)豐富理論內(nèi)容、拓寬知識(shí)面以掌握本專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，力求把枯燥無(wú)味的理論公式、物理概念和科研思路通過具體的數(shù)字電路實(shí)例表現(xiàn)出來(lái)；在“學(xué)”環(huán)節(jié)，積極引導(dǎo)學(xué)生在掌握好理論知識(shí)前提下，發(fā)展分析和設(shè)計(jì)數(shù)字電路的能力，形成“學(xué)有所用、學(xué)以致用”的科研思維方式，選取合適的內(nèi)容在合適的時(shí)機(jī)采取學(xué)生分組討論并鼓勵(lì)他們走上講臺(tái)講述各自的理解，教師則加以肯定和補(bǔ)充，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，逐步形成互動(dòng)式教學(xué)模式。
對(duì)這門課程的知識(shí)體系、教學(xué)方法作進(jìn)一步的研究，充分利用網(wǎng)絡(luò)資料，掌握數(shù)字電路領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，了解并借鑒相關(guān)學(xué)科的現(xiàn)有科研成果，并恰當(dāng)運(yùn)用于本課程教學(xué)過程、課后習(xí)題布置以及課程考核過程中，使其跟得上科學(xué)發(fā)展的步伐。借鑒國(guó)內(nèi)外高校的先進(jìn)教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，選擇內(nèi)容進(jìn)行分組討論并鼓勵(lì)學(xué)生走上講臺(tái)、輔以教師補(bǔ)充，建立教學(xué)相長(zhǎng)的互動(dòng)性教學(xué)模式。
2.3 課程設(shè)計(jì)強(qiáng)化實(shí)踐能力的研究
本課程的突出特點(diǎn)是其應(yīng)用性和工程實(shí)踐性，因此需要通過各種實(shí)踐教學(xué)手段和措施提高學(xué)生的認(rèn)知和應(yīng)用能力。在課程快結(jié)束時(shí)可安排課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能，獨(dú)立地解決實(shí)際問題。可以設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的一些數(shù)字電路，例如：聲控器、溫控器、交通控制燈、序列碼發(fā)生器和頻分計(jì)等。學(xué)生也可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造力對(duì)這些題目進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)展它們的功能，或者學(xué)生可以對(duì)自己感興趣的數(shù)字電路進(jìn)行研究以及利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)某種功能的數(shù)字電路。通過課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行電路調(diào)試和分析能力，培養(yǎng)學(xué)生接受新事物的能力，開發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的技能。
根據(jù)教學(xué)大綱要求，課程配套實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這對(duì)學(xué)生科研動(dòng)手能力和知識(shí)掌握程度的要求并不高，而學(xué)生對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)的掌握理解和興趣不盡相同，對(duì)課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樣，因此按照學(xué)生的上課情況及基礎(chǔ)掌握程度進(jìn)行分組課程設(shè)計(jì)，并針對(duì)各組按情況給出難度適中的課程設(shè)計(jì)題目或要求，通過團(tuán)隊(duì)合作來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字電路系統(tǒng)并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和解決，這樣非常有助于學(xué)生加深理論知識(shí)理解和鍛煉理論聯(lián)系實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。
大量引入實(shí)際范例以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)向主動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)變，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、勇于探索、勤于實(shí)踐，利用所學(xué)理論知識(shí)，能對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析和解釋，從而加深對(duì)課堂理論知識(shí)的理解，達(dá)到“在課堂上學(xué)理論，在實(shí)踐中習(xí)真知”的效果；通過增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)特定功能器件的能力。
2.4 合理靈活的考試機(jī)制探索
篇4
“數(shù)字邏輯電路”課程在高等院校電氣信息類學(xué)科各專業(yè)教育中的作用舉足輕重,一方面,它是電氣信息類學(xué)科最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,是學(xué)生鞏固理論知識(shí),學(xué)好眾多專業(yè)課程的基礎(chǔ),將影響學(xué)生對(duì)以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣;另一方面,它具有極強(qiáng)的邏輯性和實(shí)用性,通過這門課程的學(xué)習(xí),可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。目前,懂?dāng)?shù)字電路設(shè)計(jì)、FPGA的專業(yè)人才備受用人單位青睞,這賦予了“數(shù)字邏輯電路”課程教學(xué)更加重要的現(xiàn)實(shí)意義。
然而,高等院校“數(shù)字邏輯電路”教學(xué)存在教學(xué)效果不明顯,學(xué)生收獲甚小等問題。理論課的學(xué)習(xí)最終是為培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。但不少學(xué)生反映,他們?cè)谶@門課程上花費(fèi)了很多時(shí)間,認(rèn)為“學(xué)得不錯(cuò)”,課本中較難的題目也都能很快作答,只是到了實(shí)踐環(huán)節(jié),特別遇到實(shí)際工程,就感覺束手無(wú)策。
教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)給學(xué)生留有足夠的想象空間,引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)邏輯思維能力和創(chuàng)新應(yīng)用、開發(fā)數(shù)字邏輯電路器件的能力。通過課程的教學(xué),使學(xué)生掌握邏輯代數(shù)和邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論,掌握數(shù)字邏輯電路分析和數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的基本方法,為他們今后在信息技術(shù)天地中馳騁奠定堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。為此,我們以“實(shí)用、有趣、建立學(xué)生自信”為指導(dǎo)思想,探索數(shù)字邏輯電路理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法。從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面對(duì)“數(shù)字邏輯電路”教學(xué)進(jìn)行大膽改革,摒棄陳舊的教學(xué)內(nèi)容和落后的教學(xué)手段,在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),以活潑的實(shí)驗(yàn)來(lái)促進(jìn)理論教學(xué),調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性。
1傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路教學(xué)存在問題分析
我們?cè)?jīng)設(shè)計(jì)了一些數(shù)字邏輯電路工程應(yīng)用中較為基礎(chǔ)的例子,通過多種形式向多所院校相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生做過一次非正式調(diào)查,要求被調(diào)查者使用數(shù)字電路邏輯模塊,實(shí)現(xiàn)如下設(shè)計(jì):
(1) 設(shè)計(jì)電子開關(guān),當(dāng)鍵盤按下,LED燈亮,再次按下LED燈滅,再按下亮。要求采用3種以上方式,需要考慮消除按鍵信號(hào)中的毛刺。
(2) 用8路撥碼開關(guān)和一個(gè)按鍵設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖,通過撥碼開關(guān)設(shè)置密碼,按下按鍵作為確認(rèn),如果密碼輸入3次錯(cuò)誤,密碼鎖失效。
(3) 實(shí)現(xiàn)一個(gè)秒表,已知:6個(gè)共陽(yáng)極七段碼的a,b,c,d,e,f,g分別相連,其中各七段碼的共陽(yáng)端分別引出。
(4) 給定一段樂譜,用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)樂譜的播放。
(5) 設(shè)計(jì)一個(gè)串行通信模塊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到PC的傳輸,要求9600波特率,無(wú)校驗(yàn)位。
(6) 以555電路為基礎(chǔ),用手指作為啟動(dòng)源,當(dāng)手觸摸電路后,LED燈亮10秒后熄滅。
(7) 一塊8x8的點(diǎn)陣LED,設(shè)行為x,列為y,(0≤x≤7,0≤y≤7),當(dāng)y0為高,x0為低,坐標(biāo)為(x0,y0)對(duì)應(yīng)的LED燈亮,請(qǐng)實(shí)現(xiàn)不斷變化的英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字的顯示。
(8) 控制DAC0832實(shí)現(xiàn)一個(gè)鋸齒波、三角波,要求信號(hào)周期可調(diào)。
調(diào)查結(jié)果顯示,只有少數(shù)可以使用數(shù)字邏輯模塊實(shí)現(xiàn)其中的個(gè)別設(shè)計(jì);多數(shù)學(xué)生對(duì)上述工程實(shí)例束手無(wú)策;部分學(xué)生表示如果借助“硬件描述語(yǔ)言”可以實(shí)現(xiàn)。基礎(chǔ)的工程應(yīng)用設(shè)計(jì)尚且如此,可以想象實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的數(shù)字邏輯電路工程的情況。經(jīng)過分析,我們認(rèn)為原因在于“數(shù)字邏輯電路”教學(xué)存在如下問題:
(1) 理論課內(nèi)容充斥以技巧性解題為目標(biāo)的題型,學(xué)生很難把抽象知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合應(yīng)用;
(2) 現(xiàn)有教材的內(nèi)容多與其它課程孤立,很少注重和其它課程的聯(lián)系和延伸;
(3) 教材內(nèi)容滯后于科學(xué)技術(shù)發(fā)展,和實(shí)際工作嚴(yán)重脫節(jié);
(4) 以舊式實(shí)驗(yàn)箱、接線板實(shí)驗(yàn)設(shè)備為代表的傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備仍舊廣泛地在高校使用,實(shí)驗(yàn)手段落后。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備是采用固定數(shù)字邏輯電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按教科書設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按固定的套路做驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),無(wú)法支持綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn),學(xué)生把大部分時(shí)間都花在接線連線上,實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而已,很難真正提高數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)能力。
針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字電路的不足,我們從優(yōu)化理論教學(xué)手段和內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和建設(shè)兩方面著手,對(duì)數(shù)字電路理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大膽改革。
2優(yōu)化理論教學(xué)手段和內(nèi)容
傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路理論教學(xué)最明顯的特征是和實(shí)踐脫鉤,內(nèi)容生硬,學(xué)生很難把抽象的知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合并具體應(yīng)用,為解決這一問題,我們拋棄傳統(tǒng)的教科書主要或純粹考學(xué)生做題能力為目的的教學(xué)思路,大量引入活潑生動(dòng)的教學(xué)實(shí)例和相關(guān)的工程應(yīng)用。
同時(shí),項(xiàng)目組從工程實(shí)踐中總結(jié)大量素材,設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容力求接近工程實(shí)踐,又帶有一定的趣味性和啟發(fā)性,讓學(xué)生知道如何將學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到工程實(shí)踐中,這是本項(xiàng)目與傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路理論教學(xué)的不同之處,具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
2.1內(nèi)容活潑,摒棄呆板的教學(xué)描述
案例1:教材講述74138和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用時(shí)引用的是“8路脈沖分配器電路”的例子,“脈沖分配器”名稱描述過于抽象和呆板。如果把這個(gè)電路稍微改造一下,把圖1中74138的輸出端都接入LED燈,那么這個(gè)電路就是一個(gè)很形象直觀的“跑馬燈”控制電路,學(xué)生理解起來(lái)會(huì)更容易,同時(shí)也能明確“脈沖分配”概念。
案例2:教材講述74151以及計(jì)數(shù)器的應(yīng)用時(shí),引用的是“11100100序列產(chǎn)生器”的例子,如圖2所示。“11100100序列產(chǎn)生器”本身就是一個(gè)古板的名詞,如果把這個(gè)電路稍微改造一下,74151的輸出接蜂鳴器,74151的八路數(shù)據(jù)輸入端接樂音頻率,那么這個(gè)電路就可以播放一段音樂,如果結(jié)合存儲(chǔ)樂譜的ROM就成了一個(gè)能播放音樂的音樂盒,學(xué)生對(duì)這樣的例子往往表現(xiàn)出濃厚的興趣和“動(dòng)手”實(shí)現(xiàn)的欲望。
2.2突出實(shí)踐意義,注重聯(lián)系實(shí)際,并通過展開引導(dǎo)來(lái)啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新
案例3:教材在說(shuō)明555電路的作用時(shí),其中有一個(gè)555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的實(shí)例,如圖3所示,學(xué)生學(xué)后經(jīng)常反映印象不深刻,不知如何應(yīng)用。
在授課時(shí),為幫助學(xué)生理解,我們是這樣提示學(xué)生的:
(1) 如果你的手指摸一下VI處會(huì)有什么情況發(fā)生?
――因?yàn)槿耸值撵o電,會(huì)導(dǎo)致Vo產(chǎn)生一個(gè)高電平寬度為Tw的信號(hào)。
(2)Tw這個(gè)信號(hào)如果接一個(gè)LED燈呢,可以應(yīng)用在什么地方?
――原來(lái)可以手一摸VI,就可以讓一個(gè)LED燈亮Tw秒,這正是觸摸開關(guān)啊。
(3) 我們知道Tw=RCln3,假設(shè)我們不知道電容C的值,那么這個(gè)電路可否用于測(cè)量電容容值的方法呢?
――通過公式可以說(shuō)明,如果知道R以及Tw,電容值就確定下來(lái),這個(gè)電路可以用于某些電容式傳感器的測(cè)量中。
2.3注重與其它課程的聯(lián)系
案例4:在講授移位寄存器的時(shí)候,傳統(tǒng)教材一般都只說(shuō)明移位寄存器的級(jí)聯(lián)方法,并沒有通過聯(lián)系其它課程突出移位寄存器的應(yīng)用價(jià)值。
在授課時(shí),通過74198級(jí)聯(lián)構(gòu)成的16位左移寄存器,如圖4所示,如果結(jié)合計(jì)算機(jī)通信原理的異步串行通信協(xié)議對(duì)這個(gè)電路稍微修改一下,那么這個(gè)電路就是一個(gè)和PC機(jī)串口通信接口的電路。學(xué)生原本覺得玄奧的與PC機(jī)通信以及異步通信協(xié)議原來(lái)這么容易實(shí)現(xiàn)。
2.4聯(lián)系PC機(jī)的軟件開發(fā)語(yǔ)言鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)軟硬件結(jié)合作品
在教學(xué)過程,鼓勵(lì)學(xué)生制作軟硬件結(jié)合的作品,如讓學(xué)生學(xué)習(xí)Delphi、C++builder等軟件開發(fā)工具設(shè)計(jì)軟件,并把軟件和數(shù)字電路平臺(tái)結(jié)合起來(lái)。例如把電位器作為游戲中飛機(jī)的方向盤,其AD值通過串口傳輸?shù)絇C機(jī)的游戲軟件中,實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)飛行的控制;撥碼開關(guān)值傳輸?shù)絇C軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的選擇播放。
2.5改善課堂教學(xué)手段,關(guān)注新技術(shù)發(fā)展,引入新的設(shè)計(jì)手段
在理論教學(xué)初期,設(shè)計(jì)了很多模擬數(shù)字電路功能的“軟件芯片”,通過在課堂PC機(jī)演示“芯片”功能,幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和課程入門;隨后逐漸通過EDA工具仿真,來(lái)幫助學(xué)生加深對(duì)課程的印象。與實(shí)際工程應(yīng)用聯(lián)系不大且難于理解的內(nèi)容,我們適當(dāng)取舍,甚至略棄,減少學(xué)生學(xué)習(xí)課程時(shí)的挫折感。
現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)模式影響深遠(yuǎn),很多傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被淘汰甚至被徹底顛覆。在教學(xué)中,我們適當(dāng)加大硬件描述語(yǔ)言的學(xué)習(xí)比重,鼓勵(lì)學(xué)生采用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì),并要求學(xué)生掌握EDA工具QuartusII軟件,讓學(xué)生體會(huì)現(xiàn)代的數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)改革和建設(shè)
電子技術(shù)實(shí)驗(yàn),大部分院校采用各類實(shí)驗(yàn)箱(或面包版),實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生要完成電路搭建、結(jié)果驗(yàn)證,可擴(kuò)展性差,實(shí)驗(yàn)種類是固定的、功能也十分有限。對(duì)于一些小型電路,各類實(shí)驗(yàn)箱還能完成實(shí)驗(yàn),但對(duì)于稍微復(fù)雜一些的電路就難以支持了,往往由于芯片短缺、實(shí)驗(yàn)箱長(zhǎng)期使用導(dǎo)致接觸不良,加上電路連接過于復(fù)雜,使得故障難以查找。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生往往把大部分時(shí)間浪費(fèi)在接線上,看到的卻是單一枯燥的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,學(xué)生難以發(fā)揮主動(dòng)性,開展綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),而且電路搭建成功率低,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣下降,影響實(shí)際教學(xué)效果。因此如果沒有良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備支撐,學(xué)生無(wú)法真正掌握理論知識(shí),更談不上規(guī)模較大的工程實(shí)例。
針對(duì)這一情況,我們以教材為依據(jù),開發(fā)以綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為目的的基于FPGA的數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的大部分實(shí)驗(yàn),卻具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的大部分功能,如圖5所示,該平臺(tái)具有如下特點(diǎn):
(1) 該平臺(tái)以FPGA為核心,以綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為導(dǎo)向,具有豐富的外設(shè)接口、豐富的設(shè)計(jì)資源,可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的大多功能,卻有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備所不具備的大部分功能,不僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),另外我們?cè)谠撈脚_(tái)的基礎(chǔ)上做了很多特色的開發(fā),供學(xué)生學(xué)習(xí)和提高。該平臺(tái)可以支持如AD轉(zhuǎn)換、DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn),555電路等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn);提供了豐富的外設(shè)接口,如串口、
VGA顯示器接口、PS2接口;借助該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以做出很多活潑的功能實(shí)驗(yàn),如音樂播放功能、紅外報(bào)警功能、觸摸燈等。
(2) 該平臺(tái)借助EDA工具,學(xué)生得以從繁重的插線工作解脫出來(lái),具有靈活的設(shè)計(jì)風(fēng)格、高效的設(shè)計(jì)效率,這是傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱無(wú)法比擬的。
(3) 該平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)置是專門針對(duì)高校數(shù)字邏輯電路課程和大學(xué)生心理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。
實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生可以借助EDA工具直接通過仿真實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),并下載到平臺(tái)運(yùn)行,脫離傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)過程中的硬件的干擾,把學(xué)生從繁重的插線中解脫出來(lái)。另外各種豐富的數(shù)字邏輯模塊以及表達(dá)豐富的硬件描述語(yǔ)言給了學(xué)生良好的發(fā)揮空間,配合理論教學(xué)方法,學(xué)生很快就能夠進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用開發(fā)。
4結(jié)語(yǔ)
“數(shù)字邏輯電路”教學(xué)改革進(jìn)行以來(lái),我院數(shù)字電路教學(xué)收效明顯,在我院受訓(xùn)班級(jí)中起到了意想不到的效果,學(xué)生的動(dòng)手能力明顯增強(qiáng),許多本科學(xué)生能夠作出讓研究生都汗顏的作品來(lái)。另外基于FPGA的數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)批量生產(chǎn),在該平臺(tái)接受訓(xùn)練的班級(jí)、學(xué)生人數(shù)不斷增多,許多兄弟院校使用了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后,也取得了不錯(cuò)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
篇5
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世紀(jì)90年代，國(guó)際上電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)較為先進(jìn)的國(guó)家，一直在積極探索新的電子電路設(shè)計(jì)方法，并在設(shè)計(jì)方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）的應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的靈活性。這些器件可以通過類似軟件編程的方式對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使硬件設(shè)計(jì)像軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。這就極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)觀念，促進(jìn)了數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展。本文通過幾個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例的對(duì)比闡述一個(gè)道理，隨著數(shù)字電路中先進(jìn)設(shè)計(jì)方法的引入，高等學(xué)校中數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容必須隨之得到改善，使之與技術(shù)進(jìn)步相互適應(yīng)[1?3]。
數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能的特點(diǎn)，分成兩類，一類叫組合邏輯電路（簡(jiǎn)稱組合電路），另一類是時(shí)序邏輯電路（簡(jiǎn)稱時(shí)序電路）。組合邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，與電路初態(tài)無(wú)關(guān)。而時(shí)序邏輯電路任意時(shí)刻的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還取決于電路原來(lái)的狀態(tài)。本文從這兩方面就傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行討論。
1 組合邏輯設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與可編程邏輯
設(shè)計(jì)方法的對(duì)比
列真值表，邏輯關(guān)系式，邏輯化簡(jiǎn)是組合邏輯設(shè)計(jì)的幾個(gè)重要步驟。但這一經(jīng)典的組合邏輯設(shè)計(jì)步驟并不總是必須的。實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能的邏輯電路也是多種多樣的。為了使邏輯電路的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔，通過各種方法對(duì)邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)是必要的。組合電路設(shè)計(jì)就是用最簡(jiǎn)單的邏輯電路實(shí)現(xiàn)給定邏輯表達(dá)式。在滿足邏輯功能和技術(shù)要求基礎(chǔ)上，力求電路簡(jiǎn)單、可靠。實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)可采用基本門電路，也可采用中、大規(guī)模集成電路。
例1：三個(gè)人表決一件事情，結(jié)果按“少數(shù)服從多數(shù)”的原則決定這一邏輯問題[4?5]。在“三人表決”問題中，將三個(gè)人的意見分別設(shè)置為邏輯變量A、B、C，只能有同意或不同意兩種意見。將表決結(jié)果設(shè)置為邏輯函數(shù)F，結(jié)果也只有“通過”與“不通過”兩種情況。
傳統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)需要由下面的4個(gè)步驟完成：
（1） 列真值表
對(duì)于邏輯變量A、B、C，設(shè)同意為邏輯1，不同意為邏輯0。對(duì)于邏輯函數(shù)F，設(shè)表決通過為邏輯1，不通過為邏輯0。
根據(jù)“少數(shù)服從多數(shù)”的原則，將輸入變量不同取值組合與函數(shù)值間的對(duì)應(yīng)關(guān)系列成表，得到函數(shù)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） 列邏輯函數(shù)表達(dá)式
三人表決器的邏輯表達(dá)式為：
[F=ABC+ABC+ABC+ABC] （1）
設(shè)N為上式中的邏輯項(xiàng)數(shù)，這時(shí)，共有邏輯項(xiàng)[N=C23+C33=4]項(xiàng)。
（3） 邏輯化簡(jiǎn)
三人表決器的邏輯表達(dá)式可化簡(jiǎn)為：
[F=BC+AC+AB]
（4） 畫出邏輯電路圖如圖1所示。
盡管上面的分析看上去沒有錯(cuò)誤，但上例中的“三人表決器”設(shè)計(jì)給學(xué)生一個(gè)誤導(dǎo)，好像按照上述的設(shè)計(jì)步驟就可以進(jìn)行組合邏輯設(shè)計(jì)了。可以推導(dǎo)，若表決人數(shù)用[p]來(lái)表示，邏輯表達(dá)式的項(xiàng)數(shù)為[Np=k=p2+1pCkp，]其中[Ckp]為邏輯項(xiàng)的組合數(shù)。以[p=7]為例，這時(shí)表1中的表項(xiàng)為27=128項(xiàng)，式（1）中的邏輯項(xiàng)數(shù)N變?yōu)閇N7=C47+C57+C67+C77=64]。
圖1 例1的邏輯圖
顯然，隨著表決者數(shù)量的增加，邏輯項(xiàng)數(shù)急劇增加，真值表不易繪制，邏輯公式無(wú)法手工書寫，邏輯化簡(jiǎn)也非常困難。
多數(shù)表決器的邏輯公式由于過多的項(xiàng)數(shù)不易采用公式法化簡(jiǎn)。如果采用卡諾圖化簡(jiǎn)法也會(huì)因輸入變量過多而導(dǎo)致傳統(tǒng)化簡(jiǎn)方法失效。
標(biāo)準(zhǔn)邏輯設(shè)計(jì)語(yǔ)言的出現(xiàn)給大規(guī)模邏輯設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的希望。硬件描述語(yǔ)言（HDL）的采用可以使設(shè)計(jì)者的精力集中于所設(shè)計(jì)的邏輯本身，不必過多的考慮如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯以及需要用哪些定型的邏輯模塊。這在以往中小規(guī)模集成電路邏輯設(shè)計(jì)與大規(guī)模可編程邏輯設(shè)計(jì)方法上產(chǎn)生了本質(zhì)的差別。Verilog是一種以文本形式來(lái)描述數(shù)字系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和行為的語(yǔ)言，用它可以表示邏輯電路圖、邏輯表達(dá)式，還可以表示數(shù)字邏輯系統(tǒng)所完成的邏輯功能。在此，用Verilog設(shè)計(jì)一個(gè)“七人表決”邏輯，以考察采用現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)方法較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)。
在表決器的設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是對(duì)輸入變量中為1的表決結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果把全部的邏輯狀態(tài)列表分析，勢(shì)必存在冗余的設(shè)計(jì)資源。根據(jù)多數(shù)表決的性質(zhì)，考慮采用加法邏輯來(lái)統(tǒng)計(jì)表決結(jié)果，之后再判決加法器輸出中1的個(gè)數(shù)即可實(shí)現(xiàn)該邏輯。Verilog設(shè)計(jì)如圖2所示。
圖2 七人表決的Verilog邏輯
在“七人表決”邏輯中，不再專注于每個(gè)邏輯變量狀態(tài)的變化，只抓住關(guān)鍵問題多數(shù)表決有效，并用條件操作符“？”設(shè)計(jì)出所需的Verilog行為邏輯，剩下的實(shí)現(xiàn)問題交由計(jì)算機(jī)綜合（synthesis）。可以看到，采用標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語(yǔ)言，能有效地避開以往組合邏輯設(shè)計(jì)中逐一考察每個(gè)輸入邏輯狀態(tài)所帶來(lái)的邏輯狀態(tài)分析的爆炸，從而可以用較短的設(shè)計(jì)時(shí)間得到正確的邏輯輸出。眾所周知，加法器、比較器都是傳統(tǒng)的組合邏輯教學(xué)內(nèi)容，但以往的教學(xué)中由于采用手工分析方法，很難把這些不同的邏輯設(shè)計(jì)內(nèi)容綜合考慮進(jìn)來(lái)。筆者認(rèn)為，現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)方法的引入將逐漸轉(zhuǎn)化人們對(duì)傳統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)中的關(guān)注點(diǎn)，勢(shì)必引起邏輯設(shè)計(jì)教學(xué)方法的更新。有必要加大邏輯功能綜合設(shè)計(jì)的內(nèi)容，減少元器件級(jí)邏輯單元選型在教學(xué)中的比例。
2 時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代可編程
邏輯設(shè)計(jì)方法的對(duì)比
數(shù)字電路的另一類設(shè)計(jì)內(nèi)容是時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)。時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)分為同步與異步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)。一般地，同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)的難度要高于異步時(shí)序邏輯。因此，也在時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)上占有較多的學(xué)時(shí)。如果在教學(xué)改革中僅把可編程邏輯設(shè)計(jì)作為傳統(tǒng)時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)內(nèi)容的補(bǔ)充，不但不能使學(xué)生體會(huì)到先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助邏輯設(shè)計(jì)所帶來(lái)的便捷，還可能使學(xué)生按照傳統(tǒng)的手工時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)步驟去理解可編程時(shí)序邏輯，導(dǎo)致時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)的復(fù)雜化，增加邏輯驗(yàn)證的成本。因此，有必要探討傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)方法之間的差別。下面根據(jù)一個(gè)典型的時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明。
例2：試設(shè)計(jì)一個(gè)序列編碼檢測(cè)器[6?7]，當(dāng)檢測(cè)到輸入信號(hào)出現(xiàn)110序列時(shí)，電路輸出1，否則輸出0。
這個(gè)序列編碼檢測(cè)器如果按照傳統(tǒng)的時(shí)序設(shè)計(jì)步驟，將會(huì)異常繁瑣：
（1） 由給定的邏輯功能建立原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表
從給定的邏輯功能可知，電路有一個(gè)輸入信號(hào)A和一個(gè)輸出信號(hào)Y，電路功能是對(duì)輸入信號(hào)A的編碼序列進(jìn)行檢測(cè)，一旦檢測(cè)到信號(hào)A出現(xiàn)連續(xù)編碼為110的序列時(shí)，輸出為1，檢測(cè)到其他編碼序列時(shí)，輸出為0。
設(shè)電路的初始狀態(tài)為a，如圖3中箭頭所指。在此狀態(tài)下，電路輸出[Y=0，]這時(shí)可能的輸入有[A=0]和[A=1]兩種情況。當(dāng)CP脈沖相應(yīng)邊沿到來(lái)時(shí)，若[A=0，]則是收到0，應(yīng)保持在狀態(tài)a不變；若[A=1，]則轉(zhuǎn)向狀態(tài)[b，]表示電路收到一個(gè)1。當(dāng)在狀態(tài)[b]時(shí)，若輸入[A=0，]則表明連續(xù)輸入編碼為10，不是110，則應(yīng)回到初始狀態(tài)[a，]重新開始檢測(cè)；若[A=1，]則進(jìn)入狀態(tài)[c，]表示已連續(xù)收到兩個(gè)1。在狀態(tài)[c]時(shí)，若A=0，表明已收到序列編碼110，則輸出[Y=1，]并進(jìn)入狀態(tài)d；若[A=1，]則收到的編碼為111，應(yīng)保持在狀態(tài)[c]不變，看下一個(gè)編碼輸入是否為[A=0；]由于尚未收到最后的0，故輸出仍為0。在狀態(tài)[d，]若輸入[A=0，]則應(yīng)回到狀態(tài)[a，]重新開始檢測(cè)；若[A=1，]電路應(yīng)轉(zhuǎn)向狀態(tài)[b，]表示在收到110之后又重新收到一個(gè)1，已進(jìn)入下一輪檢測(cè)；在[d]狀態(tài)下，無(wú)論[A]為何值，輸出[Y]均為0。根據(jù)上述分析，可以得出如圖3所示的原始狀態(tài)圖和表2所示的原始狀態(tài)表。
圖3 例2的原始狀態(tài)圖
表2 例2的原始狀態(tài)表
[現(xiàn)態(tài)
[（Sn）]＼&次態(tài)/輸出[Sn+1Y]＼&現(xiàn)態(tài)
[（Sn）]＼&次態(tài)/輸出[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） 狀態(tài)化簡(jiǎn)
觀察表2現(xiàn)態(tài)欄中[a]和[d]兩行可以看出，當(dāng)[A=0]和[A=1]時(shí)，分別具有相同的次態(tài)[a、][b]及相同的輸出0，因此，[a]和[d]是等價(jià)狀態(tài)，可以合并。最后得到化簡(jiǎn)后的狀態(tài)表，見表3。
表3 例2經(jīng)化簡(jiǎn)的狀態(tài)表
[現(xiàn)態(tài)
[（Sn）]＼&次態(tài)/輸出[Sn+1Y]＼&現(xiàn)態(tài)
[（Sn）]＼&次態(tài)/輸出[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） 狀態(tài)分配
化簡(jiǎn)后的狀態(tài)有三個(gè)，可以用2位二進(jìn)制代碼組合（00，01，10，11）中的任意三個(gè)代碼表示，用兩個(gè)觸發(fā)器組成電路。觀察表3，當(dāng)輸入信號(hào)A=1時(shí)，有abc的變化順序，當(dāng)A=0時(shí)，又存在ca的變化。綜合兩方面考慮，這里采取00011100的變化順序，會(huì)使其中的組合電路相對(duì)簡(jiǎn)單。于是，令a=00，b=01，c=11，得到狀態(tài)分配后的狀態(tài)圖，如圖4所示。
圖4 例2狀態(tài)分配后的狀態(tài)圖
（4） 選擇觸發(fā)器類型
這里選用邏輯功能較強(qiáng)的JK觸發(fā)器可以得到較簡(jiǎn)化的組合電路。
（5） 確定激勵(lì)方程組和輸出方程組
用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)時(shí)序電路時(shí)，電路的激勵(lì)方程需要間接導(dǎo)出。表4所示的JK觸發(fā)器特性表提供了在不同現(xiàn)態(tài)和輸入條件下所對(duì)應(yīng)的次態(tài)。而在時(shí)序電路設(shè)計(jì)時(shí)，狀態(tài)表已列出現(xiàn)態(tài)到次態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，希望推導(dǎo)出觸發(fā)器的激勵(lì)條件。所以需將特性表做適當(dāng)變換，以給定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為條件，列出所需求的輸入信號(hào)，稱為激勵(lì)表。根據(jù)表4建立的JK觸發(fā)器激勵(lì)表如表5所示。表中的[x]表示其邏輯值與該行的狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)關(guān)。
表4 JK觸發(fā)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觸發(fā)器的激勵(lì)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＼&]
根據(jù)圖4和表5可以列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表及兩個(gè)觸發(fā)器所要求的激勵(lì)信號(hào)，見表6。
表6 例2的狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表及激勵(lì)信號(hào)
[[Qn1]＼&[Qn0]＼&[A]＼&[Qn+11]＼&[Qn+10]＼&[Y]＼& 激勵(lì)信號(hào)＼&[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＼&]
據(jù)此，分別畫出兩個(gè)觸發(fā)器的輸入J、K和電路輸出Y的卡諾圖，如圖5所示。圖中，不使用的狀態(tài)均以無(wú)關(guān)項(xiàng)x填入。
圖5 激勵(lì)信號(hào)及輸出信號(hào)的卡諾圖
化簡(jiǎn)后得到激勵(lì)方程組和輸出方程。
[J1=Q0AK1=AJ0=AK0=AY=Q1A]
（6） 畫出邏輯圖，并檢查自啟動(dòng)能力
根據(jù)激勵(lì)方程組和輸出方程畫出邏輯圖，如圖6所示。
圖6 例2的邏輯圖
如果發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的電路不能自啟動(dòng)，還應(yīng)修改設(shè)計(jì)，直到能自啟動(dòng)為止。
由上面所列舉的設(shè)計(jì)方法可以想見，繼續(xù)增加檢測(cè)位數(shù)會(huì)使邏輯設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。
從上例可以看到，傳統(tǒng)的時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)方法盡管可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯的設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)步驟不僅復(fù)雜且需要設(shè)計(jì)者大費(fèi)周折。可以預(yù)見，使用傳統(tǒng)的時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)復(fù)雜時(shí)序電路的難度很大。那么，采用什么方法才能使教學(xué)與現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)技術(shù)接軌呢？
時(shí)序電路也被稱為有限狀態(tài)機(jī)（FSM）[6，8]，因?yàn)樗鼈兊墓δ苄袨榭梢杂糜邢薜臓顟B(tài)個(gè)數(shù)來(lái)表示。在與可編程邏輯設(shè)計(jì)的對(duì)比分析中，這里采用FSM設(shè)計(jì)這個(gè)序列檢測(cè)器。
根據(jù)圖3的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（采用圖4中化簡(jiǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖亦可），給邏輯狀態(tài)[a，b，c，d]分別分配以Gray編碼（00，01，11，10）。之所以采用Gray編碼方法，是可以省掉序列檢測(cè)中的計(jì)數(shù)檢測(cè)。序列檢測(cè)器的FSM邏輯如圖7所示。經(jīng)仿真驗(yàn)證，符合設(shè)計(jì)要求。
圖7 例2的FSM實(shí)現(xiàn)
從上面的對(duì)比可以看出，傳統(tǒng)時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)以人工邏輯分析為基礎(chǔ)，現(xiàn)有邏輯器件為基礎(chǔ)構(gòu)件，歷經(jīng)基本邏輯方程轉(zhuǎn)換及最后的狀態(tài)驗(yàn)證等多個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，僅適合設(shè)計(jì)小規(guī)模、時(shí)序簡(jiǎn)單的邏輯單元[9]；現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)邏輯設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)方法以邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換本身為要點(diǎn)，從邏輯門與觸發(fā)器級(jí)邏輯設(shè)計(jì)上升的行為邏輯設(shè)計(jì)，更易于用來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)雜的現(xiàn)代大規(guī)模時(shí)序邏輯。
3 結(jié) 論
現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)方法的引入將逐漸轉(zhuǎn)化人們對(duì)傳統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)，大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中邏輯電路的設(shè)計(jì)方法也應(yīng)隨著這一技術(shù)的引入更新它的內(nèi)容，改變傳統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)占主導(dǎo)地位的現(xiàn)狀。可以預(yù)見，大規(guī)模可編程邏輯器件的引入將會(huì)從根本上改變數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)模式。現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)概念的引入，減少手工邏輯設(shè)計(jì)方法的比重、增加現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法，注重基本概念的靈活運(yùn)用都是數(shù)字電路教學(xué)改革的選題。廣泛開展現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)方法的研究，勢(shì)必帶來(lái)邏輯設(shè)計(jì)方法教學(xué)的變革。對(duì)于高等學(xué)校的教師來(lái)說(shuō)，做好改革的思想準(zhǔn)備已經(jīng)是刻不容緩的了。
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篇6
中圖分類號(hào)：G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
1課程概況
“數(shù)字電子技術(shù)與邏輯設(shè)計(jì)”是計(jì)算機(jī)及信息類各專業(yè)必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是信息學(xué)科各專業(yè)的主干課程。本課程的主要目的是：使學(xué)生了解組成數(shù)字計(jì)算機(jī)和其它數(shù)字系統(tǒng)的各種基本邏輯電路；能熟練地運(yùn)用有關(guān)知識(shí)和理論對(duì)各類邏輯電路進(jìn)行分析；能針對(duì)客觀提出的各種設(shè)計(jì)要求，綜合運(yùn)用多種方法和技術(shù)完成邏輯部件的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。通過本課程的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生邏輯思維能力、邏輯抽象能力、解決實(shí)際問題能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生真正掌握對(duì)數(shù)字系統(tǒng)硬件進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)的基本技能，為信息學(xué)科培養(yǎng)高素質(zhì)人才奠定扎實(shí)寬厚的學(xué)科基礎(chǔ)。
2精品課程創(chuàng)新點(diǎn)
引入現(xiàn)代化多媒體輔助教學(xué)手段能夠提高教學(xué)效果，增大課堂信息量。同時(shí)還應(yīng)注意發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)方式的諸多優(yōu)點(diǎn)，比如教師應(yīng)在課堂上充分發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)授課表達(dá)方式的優(yōu)點(diǎn)，做好課堂講解和師生之間的相互交流工作，并根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容，使得教和學(xué)同步進(jìn)行。
多媒體教學(xué)會(huì)給學(xué)生帶來(lái)課堂筆記不便、課后復(fù)習(xí)困難的缺點(diǎn)，為此我們利用校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立了電子技術(shù)課程復(fù)習(xí)指導(dǎo)欄目，將教學(xué)大綱、電子教案、電子習(xí)題集等上傳。學(xué)生可以下載每一章節(jié)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)指導(dǎo)及作業(yè)題目，使他們能夠把握住學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。另外，還把電子技術(shù)的一些仿真軟件放到網(wǎng)上，供學(xué)生下載自學(xué)使用。課程實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)思想是基于提高設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)比重，開展多層次、模塊化、開放式的實(shí)踐教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。
3具體實(shí)施辦法
我們?cè)诔浞终{(diào)研的基礎(chǔ)上結(jié)合電子技術(shù)課程教學(xué)特點(diǎn)，提出“著重基礎(chǔ)、開拓視野、加強(qiáng)實(shí)踐”三條原則，并以教學(xué)改革的觀點(diǎn)重新修訂了教學(xué)大綱。
著重基礎(chǔ)，就是在教學(xué)大綱中必須保證基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本分析方法的內(nèi)容和授課學(xué)時(shí)。只有先培育出牢固的根基，才能經(jīng)受住各種考驗(yàn)，才能具有自我發(fā)展的潛力，若再為其創(chuàng)造發(fā)展條件和空間，最終會(huì)枝繁葉茂、開花結(jié)果。
開拓視野，是指結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)學(xué)科的發(fā)展，在教學(xué)大綱中增加介紹現(xiàn)代電子技術(shù)的新知識(shí)等內(nèi)容。電子技術(shù)發(fā)展一日千里，新的器件、新的設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)方式層出不窮，對(duì)一些已經(jīng)成熟、比較關(guān)鍵的新技術(shù)和新器件要及時(shí)引進(jìn)到教學(xué)計(jì)劃中來(lái)，目的是使學(xué)生多掌握一些新的電子科技先進(jìn)的理論和實(shí)踐方法。
加強(qiáng)實(shí)踐，指的是增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)力度，在教學(xué)大綱中提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求和比重。電子技術(shù)的實(shí)踐性很強(qiáng)，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求很高，要做到課堂理論教學(xué)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，就要給予實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)有的地位，對(duì)實(shí)踐課程的內(nèi)容和學(xué)時(shí)應(yīng)合理安排，確保實(shí)踐課程的教學(xué)質(zhì)量。
4精品課程相關(guān)教材介紹
精品課程相關(guān)教材正在編寫中，教材暫定名《數(shù)字電子技術(shù)與邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。該教材是為電子類和非計(jì)算機(jī)高職學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)和邏輯設(shè)計(jì)編寫的。教材本著使用性強(qiáng)、內(nèi)容簡(jiǎn)練、通俗易懂原則，介紹數(shù)字電子技術(shù)原理、邏輯設(shè)計(jì)方法等。主要章節(jié)如下：
第1章：數(shù)字電路基礎(chǔ)
第2章：邏輯代數(shù)基礎(chǔ)
第3章：基本邏輯門電路概述
第4章：集成邏輯門電路
第5章：組合邏輯電路
第6章：集成觸發(fā)器
第7章：時(shí)序邏輯電路
第8章：脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路
第9章：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件
第10章：模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路
課程負(fù)責(zé)人：沈克永，南昌理工學(xué)院計(jì)算機(jī)系主任、教授、江西省計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)理事、江西省青年骨干教師。擔(dān)任過的本科課程有：數(shù)字電路基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)組成原理，數(shù)字通信原理等；專科課程有：數(shù)字電路基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。主編的教材包括：《C/C++程序設(shè)計(jì)》(北京郵電大學(xué)出版社)，《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》(中國(guó)宇航出版社)，《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)上機(jī)指導(dǎo)》(中國(guó)宇航出版社)，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》(人民郵電出版社)，《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》(人民郵電出版社)，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》(人民郵電出版社)。
篇7
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The Exploration of Study-based Teaching Applying in Digital Circuit Course
ZHANG Dan, CHENG Shu-wei, JIE Long-mei
篇8
0引言
數(shù)字電路是通信工程、電子信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)數(shù)字電路的教學(xué)也提出了越來(lái)越高的要求，而數(shù)字電路本身又是一門理論性和實(shí)踐性都極強(qiáng)的課程[1]。學(xué)生對(duì)該課程的理解掌握程度直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法主要在課堂上進(jìn)行，由于不能搭建具體的電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，遇到一些功能原理復(fù)雜的電路，學(xué)生對(duì)其理解掌握就顯得力不從心了，慢慢地就會(huì)失去學(xué)習(xí)的興趣。作者所在的學(xué)校是一個(gè)三本院校，相對(duì)于一本、二本的學(xué)生，三本院校的學(xué)生基礎(chǔ)較差，而且學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也較差。針對(duì)上述問題，如何改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，成為教師亟待解決的問題[2]。
近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的進(jìn)步，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化已成為數(shù)字電路分析和設(shè)計(jì)的重要工具。其中Multisim仿真軟件以其形象直觀、簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，尤為適用于數(shù)字電路教學(xué)。它的引入讓傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生只能想象的東西變得形象直觀。這樣既能讓學(xué)生容易理解掌握，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。還能讓學(xué)生有意識(shí)地親自動(dòng)手學(xué)會(huì)一種仿真工具，從而提高其創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力[3]。
1Multisim簡(jiǎn)介
Multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為平臺(tái)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的仿真設(shè)計(jì)。它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真分析[4]。目前為止，Multisim已經(jīng)推出了多種版本，本文以最新版本Multisim 13仿真軟件結(jié)合課堂實(shí)例進(jìn)行仿真演示。
1.1Multisim13主要特點(diǎn)
1） 直觀的圖形界面。整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，可以靈活、直觀地創(chuàng)建和修改電路。
2）豐富的元器件。它提供了超過17000多種元件，同時(shí)能方便地對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能創(chuàng)建自己的元器件。
3）強(qiáng)大的仿真能力。支持模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)模混合電路以及射頻電路的設(shè)計(jì)仿真，支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言，使得虛擬仿真顯得更加靈活[5]。
4）豐富的測(cè)試儀器。該軟件提供了22種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量：如Multimeter（萬(wàn)用表），F(xiàn)unction Generatoer（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器），Oscilloscope（示波器） ，Bode Plotter（波特儀），Logic Converter（邏輯轉(zhuǎn)換儀）等，這些儀器的設(shè)置和使用與真實(shí)的一樣，可以動(dòng)態(tài)交互顯示。除了Multisim提供的默認(rèn)的儀器外，還可以創(chuàng)建LabVIEW的自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地測(cè)試、測(cè)量及控制應(yīng)用程序的儀器。
1.2Multisim在理論教學(xué)中的應(yīng)用
這里通過序列信號(hào)發(fā)生器的例子說(shuō)明Multisim在數(shù)字電路理論教學(xué)中的應(yīng)用。從傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)果來(lái)看，學(xué)生對(duì)序列信號(hào)發(fā)生器的掌握并不理想，對(duì)其序列信號(hào)產(chǎn)生的方法也理解得不夠透徹。
序列信號(hào)是指在時(shí)鐘脈沖作用下產(chǎn)生的一串周期性的二進(jìn)制信號(hào)。序列信號(hào)發(fā)生器在數(shù)字設(shè)備中具有重要的作用，它分為2種類型：一種為計(jì)數(shù)型，它由計(jì)數(shù)器輔以組合電路組成；另一種為移存型，它由移位寄存器輔以組合電路組成[6]。
下面通過具體實(shí)例說(shuō)明Multisim13在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用。
實(shí)例1：試設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生序列信號(hào)為0101101的計(jì)數(shù)型序列信號(hào)發(fā)生器。
方法1：利用計(jì)數(shù)器和組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)發(fā)生器
由狀態(tài)表可得輸出方程。Z=Qn2Qn0。由Multisim13搭建仿真電路，如圖1所示。圖1中74LS160采用同步置數(shù)法構(gòu)成模7計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)脈沖作用下，其輸出Z依次輸出0101101。
為了讓學(xué)生能直觀地看到輸出是0還是1，這里用探針指示0或1，亮為1，滅為0（下同）。仿真結(jié)果與理論分析一致。
圖174LS160構(gòu)成序列發(fā)生器仿真圖（一）方法2：利用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)發(fā)生器
原理是利用計(jì)數(shù)器（74LS160）的輸出作為8選1數(shù)據(jù)選擇器（74LS151）的地址變量控制端，將要產(chǎn)生的序列依次接入74LS151的7個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，在脈沖信號(hào)的作用下，74LS151依次輸出0101101。仿真電路如圖2所示，仿真結(jié)果也與理論分析相符。
圖274LS160構(gòu)成序列發(fā)生器仿真圖（二）實(shí)例2：試設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生序列為00011101的移存型序列信號(hào)發(fā)生器。
由于該序列長(zhǎng)度為8，故考慮采用3位移位寄存器。若選用雙向4位移位寄存器74LS194，則僅用其中的3位：Q0，Q1和 Q2。由于該序列最左邊3位為000，故電路中必包含一個(gè)狀態(tài)為Q0Q1Q2=000，設(shè)為S1，依次右移一位，得到S2=001，S3=011，……，S8=001。由此知該電路具有8個(gè)狀態(tài)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)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輸入信號(hào)（即DSR）。Q2依次輸出所需序列信號(hào)00011101。
綜合上述2種類型序列信號(hào)發(fā)生器的仿真演示，既能讓學(xué)生直觀看到仿真過程與結(jié)果，又能讓學(xué)生很清晰地理解掌握以上幾個(gè)電路的工作原理，并能進(jìn)一步對(duì)所學(xué)過的芯片功能加深印象。在不知不覺中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)不再是枯燥乏味的行為。這樣長(zhǎng)期下去，教學(xué)質(zhì)量將會(huì)有很大提高。
2結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐表明，將Multisim 13仿真軟件用于《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》理論課程的輔助教學(xué)，能把較為復(fù)雜難懂的電路設(shè)計(jì)過程形象直觀地展現(xiàn)學(xué)生面前，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果，提高教師的教學(xué)質(zhì)量等方面都有重要意義。同時(shí)，促使教師不斷地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而提高老師的教學(xué)水平。
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篇9
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
電子產(chǎn)業(yè)正處在高速發(fā)展的時(shí)代，其中數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)是電子信息類的專業(yè)必修課，更是電子、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院是一所獨(dú)立院校，與一些以科研為主的研究型高校有所不同，研究型高校以科研項(xiàng)目為基礎(chǔ)，用研究成果服務(wù)于社會(huì)，而本校的電子類專業(yè)教學(xué)目的主要是為了適應(yīng)社會(huì)日益發(fā)展，根據(jù)企業(yè)對(duì)專業(yè)性人才的需求，為企業(yè)培養(yǎng)可以適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的電子技術(shù)專業(yè)人才，也就是向職業(yè)化方向發(fā)展，側(cè)重于向企業(yè)輸送應(yīng)用型的技術(shù)人才。目前本校采用的“數(shù)字邏輯”教材雖然與研究型高校的基本一致，但是在教學(xué)方法上還需要進(jìn)行一些針對(duì)性的改革，讓學(xué)生學(xué)以致用，可以更好地適應(yīng)企業(yè)的技術(shù)要求，盡快融入社會(huì)，從而為社會(huì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
1 數(shù)字邏輯課程教學(xué)現(xiàn)狀
結(jié)合本校的實(shí)際，分析現(xiàn)行數(shù)字邏輯教學(xué)過程中存在的一些問題。
1.1 師資及教學(xué)模式
本校大部分年輕教師是由碩士畢業(yè)后直接進(jìn)入高校任教，基本都沒有企業(yè)的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，因此采取的教學(xué)模式基本都是根據(jù)書本理論進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)歸納，制作成PPT，對(duì)所授內(nèi)容的工作原理、重點(diǎn)、難點(diǎn)等逐一進(jìn)行講解，教學(xué)內(nèi)容基本以理論分析為主。這就導(dǎo)致了該課程與電子技術(shù)快速發(fā)展的要求脫節(jié)，這樣不能使學(xué)生真正理解整個(gè)數(shù)字電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，不能將理論和實(shí)踐很好地結(jié)合在一起。
1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
本校該課程安排的實(shí)驗(yàn)課時(shí)基本在8-10節(jié)左右，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，且實(shí)驗(yàn)成績(jī)占期末考核的比例也很小。學(xué)生實(shí)踐少，會(huì)有兩個(gè)問題：一是學(xué)生在心理上輕視實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)對(duì)期末考試沒什么影響；二是不能很好的將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，繼而不能深刻的去理解課程內(nèi)容。
1.3 課程考核方式
課程的考核方式為：期末考試成績(jī)占70%，平時(shí)分占30%。平時(shí)分基本是由課堂簽到、回答問題及實(shí)驗(yàn)成績(jī)組成。這種比例導(dǎo)致的問題是：學(xué)生過于看重期末成績(jī)，從而重視理論，忽略課程的實(shí)用性，有些學(xué)生上課的時(shí)候不好好聽課，到期末考試的時(shí)候根據(jù)教師給出的重點(diǎn)突擊復(fù)習(xí)，同樣可以通過考試。學(xué)生雖然拿到了課程學(xué)分，但實(shí)際上并沒有真正學(xué)好課程，動(dòng)手能力很差，最終成為了應(yīng)試的犧牲品，而課程也隨著考試的結(jié)束而結(jié)束。
1.4 學(xué)生問題
互聯(lián)網(wǎng)及手機(jī)的使用很普及，一些學(xué)生上課也離不開手機(jī)，游戲、小說(shuō)、新聞等等無(wú)所不看。這就給教師的教學(xué)工作帶來(lái)了很大的困難。學(xué)生在心態(tài)上相對(duì)浮躁，在學(xué)習(xí)上與傳統(tǒng)的學(xué)生相比已經(jīng)少了許多學(xué)習(xí)的執(zhí)著，大部分學(xué)生為了一紙文憑而學(xué)習(xí)，忽視了大學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。數(shù)字邏輯這門課程作為電子信息類專業(yè)的理論基礎(chǔ)課程，具有極強(qiáng)的邏輯性和抽象性、單從理論上講解會(huì)使學(xué)生感覺枯燥無(wú)味，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣，被動(dòng)的學(xué)習(xí)，將導(dǎo)致最終的教學(xué)目的很難達(dá)到[1]。
2 教學(xué)改革的研究
福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院作為一所獨(dú)立學(xué)院，其培養(yǎng)人才的目標(biāo)主要以應(yīng)用型技術(shù)人才為主，不斷向社會(huì)和企業(yè)輸送專業(yè)性技術(shù)人才。應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)方向主要是向職業(yè)化發(fā)展，培養(yǎng)以個(gè)性發(fā)展為中心的多元化應(yīng)用型創(chuàng)新人才[2]。
數(shù)字邏輯是本科電子信息類專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是電子類專業(yè)的重要工程技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的入門課程。通過這門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析電路以及設(shè)計(jì)電路的基本能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用學(xué)習(xí)的知識(shí)綜合解決實(shí)際問題和實(shí)踐創(chuàng)新的能力。因此，數(shù)字邏輯這門課程的教學(xué)方法也需要不斷改革，這就要求教師改變教學(xué)思想，從之前的照本宣科，逐漸過渡到利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，利用各種專業(yè)工具與實(shí)驗(yàn)設(shè)備，合理并系統(tǒng)的安排教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為主導(dǎo)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)真正的懂原理、巧動(dòng)手、會(huì)設(shè)計(jì)，愛創(chuàng)新的職業(yè)化人才[3]。
針對(duì)數(shù)字邏輯教學(xué)的現(xiàn)狀和問題，本文主要從師資、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)考核等方面探討該課程的教學(xué)改革方向。
2.1 教師自身知識(shí)的儲(chǔ)備
作為授課教師，首先要讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯這門課程的目的，該課程在整個(gè)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中的地位。要讓學(xué)生明白以下幾個(gè)問題：該課程對(duì)今后的工作生活能有怎樣的幫助；適用于哪些類型的工作；這些工作對(duì)社會(huì)可以產(chǎn)生哪些價(jià)值。這就要求任課教師自身清楚的認(rèn)識(shí)這些問題。而本校大部分任課教師都是從學(xué)校畢業(yè)后直接進(jìn)入教學(xué)崗位，缺乏相關(guān)項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，本身并未真正了解本門課程的社會(huì)價(jià)值所在。因此，需要為教師開辟學(xué)習(xí)的途徑，如與企業(yè)合作，讓教師了解一個(gè)完整的項(xiàng)目開發(fā)流程。
2.2 理論改革
數(shù)字邏輯課程教學(xué)目的是通過學(xué)習(xí)本課程，掌握數(shù)字電路的原理、分析和設(shè)計(jì)方法，為其他相關(guān)課程的的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。為了培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才，除了使學(xué)生掌握理論和分析設(shè)計(jì)方法以外，還需要讓學(xué)生了解這門課程在社會(huì)上的應(yīng)用以及最新技術(shù)情況，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯設(shè)計(jì)和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合地發(fā)現(xiàn)問題分析并解決問題的能力，從而實(shí)現(xiàn)職業(yè)化目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，理論教學(xué)方面需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革：
⑴ 多用現(xiàn)代化教學(xué)工具，一是播放相關(guān)的視頻圖片等，二是制作圖文并茂的精美PPT，采取動(dòng)靜結(jié)合，使課堂不再枯燥，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，活躍氣氛，在內(nèi)容上從現(xiàn)成的社會(huì)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行講解，比如智能技術(shù)、精密儀器等，講解數(shù)字電路在其中所扮演的角色，用社會(huì)當(dāng)前的相關(guān)熱點(diǎn)激發(fā)學(xué)生對(duì)本門課的初步認(rèn)識(shí)以及興趣。
⑵ 從整個(gè)專業(yè)各課程進(jìn)行關(guān)系梳理，對(duì)數(shù)字電路課程的整體知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，多用圖表、流程圖形式，讓學(xué)生從系統(tǒng)上了解數(shù)字電路所處的地位以及本課程自身所需要學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)，擅用圖表、實(shí)例、流程圖等現(xiàn)代化教學(xué)方式，可以讓學(xué)生容易記憶與理解。
⑶ 實(shí)際教學(xué)過程中，需要采用系統(tǒng)-單章-系統(tǒng)的教學(xué)模式，也就是從系統(tǒng)上了解本課程的內(nèi)容，然后每一章節(jié)設(shè)計(jì)的理論及實(shí)用價(jià)值，然后再將本章與整個(gè)課程進(jìn)行系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，以便了解每一章節(jié)與前后章的關(guān)聯(lián)以及在整個(gè)課程中的地位與作用等。
⑷ 引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考。由于數(shù)字電路是一門邏輯思維能力要求很高且課本內(nèi)容比較枯燥的課程，教師在課堂教學(xué)過程中，需要不斷設(shè)置各種問題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲，采取隨意提問或讓學(xué)生主動(dòng)講解等多種互動(dòng)方式，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考，發(fā)現(xiàn)、分析并解決問題的能力。
2.3 實(shí)踐改革
⑴ 實(shí)驗(yàn)：安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)10節(jié)左右，實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，因此在保證教學(xué)計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)的同時(shí)，周末或晚上可以開放實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)配備一個(gè)指導(dǎo)老師，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室操作，學(xué)生動(dòng)手時(shí)間的增加，有助于實(shí)踐能力的提高，也能更好的理解課堂所學(xué)的知識(shí)在實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用。另外，在實(shí)驗(yàn)過程中，大部分學(xué)生只會(huì)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟依葫蘆畫瓢，并不明白該實(shí)驗(yàn)的真正原理，不能將課堂上的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，因此，教師在實(shí)驗(yàn)前要拋出問題，讓學(xué)生帶著問題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中如果遇到困難，要鼓勵(lì)學(xué)生自己思考，或者和同學(xué)探討，自己動(dòng)手解決問題，而不是遇到問題就找教師解決。這樣實(shí)驗(yàn)結(jié)束后才能更深入地總結(jié)并理解實(shí)驗(yàn)的意義并和所學(xué)的理論知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。重視實(shí)驗(yàn)，只有保證足夠的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，學(xué)生才能將理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，做到從理論知識(shí)的積累到動(dòng)手能力的提高，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，故實(shí)驗(yàn)不能減少，更不能作為應(yīng)付的任務(wù)，應(yīng)該讓其成為培養(yǎng)學(xué)生的興趣與提高學(xué)生理解力的最有效方式。
⑵ 課程設(shè)計(jì)：為了培養(yǎng)應(yīng)用型的職業(yè)化人才，經(jīng)過專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)后，在大二下學(xué)期階段，可以安排學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)，將數(shù)字電路與各科的關(guān)系進(jìn)行梳理，從整體上了解各科專業(yè)課的關(guān)系，以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力和動(dòng)手能力。課程設(shè)計(jì)可以項(xiàng)目化，即對(duì)學(xué)生分組，每組內(nèi)學(xué)生有明確分工，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制。要求組內(nèi)學(xué)員協(xié)調(diào)合作，相互配合，共同探討和解決問題。在理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，更加深刻地理解理論知識(shí)，提高職業(yè)化能力，又能提高企業(yè)所需要的團(tuán)隊(duì)合作等經(jīng)驗(yàn)。
總之，理論是內(nèi)功，實(shí)驗(yàn)是招式，那么課程設(shè)計(jì)就是整套的武林秘籍。要讓學(xué)生真正理解數(shù)字邏輯，課程設(shè)計(jì)能鍛煉學(xué)生對(duì)整個(gè)課程綜合理解能力，通過對(duì)生活常見和實(shí)用的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)課程系統(tǒng)加深理解，進(jìn)而學(xué)到實(shí)用的知識(shí)，提高了動(dòng)手及合作能力等。這對(duì)學(xué)生今后的發(fā)展十分有益。
2.4 考核方式改革
目前數(shù)字邏輯課程考核是期末成績(jī)70%，平時(shí)成績(jī)30%的方式，這不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。針對(duì)此問題，可以改變考核的方式：一是增加實(shí)驗(yàn)測(cè)試的考核比例，將比重增到30%，使學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)流程，提高動(dòng)手能力；二是期末閉卷考試的成績(jī)降到50%；三是平時(shí)成績(jī)降到20%，重點(diǎn)考核逃課等違反紀(jì)律比較嚴(yán)重的方面，從紀(jì)律上約束，以達(dá)到讓學(xué)生靜心學(xué)習(xí)的目的。
3 結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)應(yīng)用型的職業(yè)化人才培養(yǎng)方向進(jìn)行數(shù)字邏輯課程教學(xué)方式改革探討。從傳統(tǒng)的以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)為輔的方式進(jìn)行分析，提出針對(duì)理論、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、考核方式的方向進(jìn)行深入探討及改進(jìn)，目的是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生掌握理論知識(shí)的能力，增強(qiáng)其動(dòng)手能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，從系統(tǒng)到實(shí)踐，從學(xué)生到職業(yè)化發(fā)展起到實(shí)際的作用，從而促進(jìn)獨(dú)立學(xué)院數(shù)字邏輯課程教學(xué)水平的提高。
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在20世紀(jì)80年代，的高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)都相繼開設(shè)了“數(shù)字邏輯”這門課程，至今開設(shè)的有《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》專科及高職是以選修課的形式開設(shè)，本科是以必修課的形式開設(shè)；講授的內(nèi)容也相同，有的則側(cè)重于數(shù)字邏輯理論知識(shí)的介紹，有的則側(cè)重于數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)及電路設(shè)計(jì)的介紹，有的則兼顧兩者。雖然各院校講授的內(nèi)容各不相同，但是他們對(duì)該課程的性質(zhì)、地位、作用及重要性都有了一定的認(rèn)識(shí)。由于“數(shù)字邏輯”課程已開設(shè)二十多年，而且其覆蓋的專業(yè)門類較多，涉及的學(xué)校類型各異，因此各校在進(jìn)行“數(shù)字邏輯”教學(xué)時(shí)在一些問題上還存在不同的認(rèn)識(shí)，其中的有些問題還需要進(jìn)一步研究與探索。
1 “數(shù)字邏輯”課程的地位及作用
學(xué)生對(duì)“數(shù)字邏輯”課程的掌握程度，將直接影響到其自身以后的學(xué)習(xí)、工作及其職業(yè)發(fā)展方向。他是計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的一門重要課程。
2 “數(shù)字邏輯”課程體系的構(gòu)建
我們?cè)诜治龊脱芯坎糠指叩仍盒！皵?shù)字邏輯”課程教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合民族學(xué)院教育的特點(diǎn)，構(gòu)建了民族學(xué)院“數(shù)字邏輯”課程的課程體系。
2.1 “數(shù)字邏輯”課程概述
“數(shù)字邏輯”課程作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)一門重要的課程，其目的是使學(xué)生了解和掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)及研究方法，為學(xué)生今后從事相關(guān)的技術(shù)研究及相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。
2.2 “數(shù)字邏輯”課程性質(zhì)
適用專業(yè)類：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)專業(yè)。
授課時(shí)數(shù)：54學(xué)時(shí)；
實(shí)踐時(shí)數(shù)：36學(xué)時(shí)；
實(shí)訓(xùn)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí)；
先修課程：計(jì)算機(jī)組成原理、邏輯學(xué)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（其一）。
2.3 “數(shù)字邏輯”課程內(nèi)容
“數(shù)字邏輯”課程體系應(yīng)由數(shù)字邏輯理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)三大部分組成。
2.3.1 理論知識(shí)
通過對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)使學(xué)生系統(tǒng)了解數(shù)字邏輯的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)及研究方法，從而全面了解掌握數(shù)字邏輯概貌。
從學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)科形態(tài)、歷史淵源、發(fā)展變化及知識(shí)組織結(jié)構(gòu)考慮，“數(shù)字邏輯”課程理論知識(shí)應(yīng)涵蓋以下幾方面內(nèi)容。
（1）數(shù)字邏輯基本概念；
（2）數(shù)字邏輯發(fā)展簡(jiǎn)史；
（3）數(shù)字邏輯硬件技術(shù)與軟件技術(shù)介紹。
具體學(xué)時(shí)分配如表1所示。
2.3.2 實(shí)驗(yàn)
數(shù)字邏輯技術(shù)和電路設(shè)計(jì)方法是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)需要學(xué)生掌握的主要內(nèi)容。具體內(nèi)容如下。
（1）TTL集成電路的邏輯功能及參數(shù)測(cè)試；
（2）集成邏輯門的連接和驅(qū)動(dòng)；
（3）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)-采用小規(guī)模集成器件；
（4）數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用；
（5）觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試；
（6）計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用；
（7）移位寄存器及其應(yīng)用；
（8）555定時(shí)器電路及其應(yīng)用；
（9）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)（如表1）。
2.3.3 實(shí)訓(xùn)“自動(dòng)電子鐘”
實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的主要目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握本系統(tǒng)利用8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的固定頻率的脈沖作為8255可編程芯片的中斷信號(hào)，來(lái)控制數(shù)碼管的顯示及小鍵盤的按鍵處理，實(shí)現(xiàn)電子鐘的計(jì)時(shí)、按鍵控制等功能。具體內(nèi)容如下。
（1）電子鐘基本功能的實(shí)現(xiàn)；
（2）電子鐘按鍵功能的實(shí)驗(yàn)；
（3）顯示的實(shí)現(xiàn)。
3 結(jié)語(yǔ)
該課程體系是在分析和研究部分高等院校“數(shù)字邏輯”等課程教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上構(gòu)建的，但是由于各院校開設(shè)“數(shù)字邏輯”、《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》、《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》等課程時(shí)間不同，并且各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)都還處于探索研究的階段，因此，該課程的合理性、科學(xué)性及其實(shí)用性還需要我們進(jìn)一步的檢驗(yàn)和不斷的完善。
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篇11
物聯(lián)網(wǎng)工程包括在工學(xué)類里面。
物聯(lián)網(wǎng)工程一般指高校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)之一（物聯(lián)網(wǎng)工程，傳感網(wǎng)技術(shù)，智能電網(wǎng)）。本科，學(xué)制四年，授工學(xué)學(xué)士學(xué)位。
其主干學(xué)科與課程如下：
信息與通信工程，電子科學(xué)技術(shù)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)概論，電路分析基礎(chǔ)，信號(hào)與系統(tǒng)，模擬電子技術(shù)，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)，微機(jī)原理與接口技術(shù)，工程電磁場(chǎng)，通信原理，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)代通信網(wǎng)，傳感器原理，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，無(wú)線通信原理，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，近距無(wú)線傳輸技術(shù)，二維條碼技術(shù)，數(shù)據(jù)采集與處理，物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)等。
（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）
篇12
1立足于教學(xué)目標(biāo)，展開教學(xué)
1.1知識(shí)目標(biāo)
熟悉布爾代數(shù)的基本定律，掌握卡諾圖與公式化簡(jiǎn)法；掌握數(shù)字電路中常用的基本單元電路和典型電路構(gòu)成、原理與應(yīng)用；掌握常用的中小規(guī)模集成電路功能。
1.2能力目標(biāo)
具有查閱集成電路器件手冊(cè)，合理選用集成電路器件的能力。對(duì)集成芯片，重點(diǎn)分析電路的外特性和邏輯功，以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊(cè)、資料等，使學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中正確選擇和使用集成芯片。
具有識(shí)讀和分析一般典型應(yīng)用電路的能力。增強(qiáng)電路分析的內(nèi)容，弱化電路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)數(shù)字電路教學(xué)往往注重電路設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)，好像只有電路設(shè)計(jì)的能力，才能代表水平，而電路分析代表技能，是低技術(shù)的。不過技能卻正符合了高職高專的教學(xué)目標(biāo)，所以在教學(xué)過程中，應(yīng)注重電路分析方法的教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析較復(fù)雜電路，能修改已有電路服務(wù)于自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
具有邏輯分析問題與解決問題的方法。隨著數(shù)字技術(shù)的廣泛普及,數(shù)字化社會(huì)已經(jīng)到來(lái),大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)字集成電路以其低功耗、高速度等特點(diǎn),應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此如何在有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生扎實(shí)掌握數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)理論和基本操作技能,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力,是教師在教學(xué)過程中需要認(rèn)真思考的問題。并使學(xué)生在傳統(tǒng)的數(shù)字電路邏輯分析、邏輯設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立起現(xiàn)代數(shù)字電路的應(yīng)用與設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代電子技術(shù)的新技術(shù)和新器件，在專業(yè)學(xué)習(xí)中適應(yīng)當(dāng)代硬件技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，為走向?qū)嶋H工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為拓寬就業(yè)市場(chǎng)尋求一條全新之路。
1.3思想教育目標(biāo)
（1）樹立熱愛科學(xué)、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)。（2）具有一定的自學(xué)能力和獲取新知識(shí)、新技術(shù)的基本素質(zhì)。（3）提高邏輯思維能力、養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。
總之，專科教學(xué)不同于本科教學(xué),專科教學(xué)注重于學(xué)生能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)過程中突出培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí),分析解決實(shí)際問題的能力,以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),以教學(xué)為主線，樹立能力培養(yǎng)目標(biāo)為重中之重的思想。
2選擇合適的教材，以教學(xué)要求分層、考核形式分類的方式評(píng)價(jià)教學(xué)
2.1教材的選擇
目前我校選擇的教材充分體現(xiàn)了高職高專教育的特點(diǎn)，以應(yīng)用為宗旨，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，便于自學(xué)，力爭(zhēng)做到“講，學(xué)，做”統(tǒng)一協(xié)調(diào)，重點(diǎn)和難點(diǎn)采取闡述與比喻相結(jié)合，例題與習(xí)題相結(jié)合，實(shí)例與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，針對(duì)數(shù)字電路課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，增加了與教材相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容。
針對(duì)數(shù)字電路教學(xué)過程中存在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾，根據(jù)國(guó)家教委課程指導(dǎo)委員會(huì)的提議:EDA技術(shù)是電子技術(shù)類課程教學(xué)改革的重要方向。我校及時(shí)修訂課程大綱、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。把EDA技術(shù)和PLD器件納入教學(xué)計(jì)劃。將教學(xué)內(nèi)容分為數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、可編程邏輯器件和脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形五大模塊。
2.2教學(xué)要求分層
教學(xué)要求分為五個(gè)層次A．知道、了解。學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有感性的、初步的認(rèn)識(shí)或只要能識(shí)別它B．領(lǐng)會(huì)、理解。學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律、基本操作等有理性的認(rèn)識(shí)，即能自述、解釋和舉例說(shuō)明，并在教師的指導(dǎo)下能順利地完成基本操作C．掌握、運(yùn)用。學(xué)生在理解教學(xué)內(nèi)容后，通過練習(xí)，形成技能；運(yùn)用概念、方法、規(guī)則進(jìn)行常規(guī)運(yùn)算求解、論述和簡(jiǎn)單運(yùn)用、自主操作等D．熟練掌握、靈活運(yùn)用。學(xué)生能綜合運(yùn)用某個(gè)知識(shí)解決問題，綜合運(yùn)用某項(xiàng)技能進(jìn)行熟練操作或小規(guī)模技術(shù)設(shè)計(jì)等，從而形成某種能力E．思想素質(zhì)的提高。如態(tài)度、意識(shí)、精神、毅力等的培養(yǎng)。
同時(shí)，采取了以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心的“四位一體”教學(xué)法,即旨在通過學(xué)生自學(xué)、討論、答辯、考查四個(gè)階段,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力以及分析問題和解決問題的能力,徹底解決傳統(tǒng)教法中“滿堂灌”的現(xiàn)象。
2.3考核形式分類
考核形式分為五種：筆試：傳統(tǒng)的擬卷考試；操作：通過學(xué)生動(dòng)手操作來(lái)考核；答辯：教師出題或?qū)W生自擬題，經(jīng)一段時(shí)間的實(shí)踐，學(xué)生以報(bào)告形式完成答卷并根據(jù)需要答辯；社會(huì)化考核：參加由國(guó)家有權(quán)部門認(rèn)定的考試考核機(jī)構(gòu)或組織進(jìn)行的考試考核；社會(huì)評(píng)判：由社會(huì)評(píng)定結(jié)果如實(shí)習(xí)鑒定等。
通過多種考核形式達(dá)到綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的效果。
3采取傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合方式，運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)
3.1傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合
教學(xué)課件是教材內(nèi)容的提升和精煉,是將教材中的概念、定律及應(yīng)用內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象逼真的映像展示給學(xué)生。多媒體教學(xué)進(jìn)入課堂是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革,它是教學(xué)過程的一個(gè)有力工具,但決不能成為課堂教學(xué)的主宰,過于詳細(xì)的課件使學(xué)生上課注意力不集中,一些學(xué)生覺得課程內(nèi)容包含在課件中,便在課堂上不記筆記、注意力分散、交頭接耳、甚至逃課。可以想象,教學(xué)中教師盯著顯示器,學(xué)生盯著大屏幕,這樣的教學(xué)情景很難調(diào)動(dòng)教學(xué)氣氛、影響教師配以肢體語(yǔ)言等的熱情發(fā)揮,更談不上師生間的互動(dòng)。只有將多媒體教學(xué)方法和傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái),相互補(bǔ)充,并在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善,才能取得完美的效果。
EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation)的英文縮寫,將EDA技術(shù)引入數(shù)字電路課程教學(xué),可以使教師在講述理論的同時(shí),利用EDA技術(shù)軟件進(jìn)行仿真、演示,使學(xué)生消除“抽象感”,增加學(xué)習(xí)的興趣。使課堂教學(xué)更生動(dòng)、直觀,使數(shù)字電路課程中一些基本理論和基本概念更加容易理解。
3.2運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)
數(shù)字電路的授課可以結(jié)合生活中的應(yīng)用舉例,如目前多媒體PC機(jī)里的顯示卡、聲卡是用數(shù)電中的數(shù)——模(D/A)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)圖像顯示和聲音播放的;制造業(yè)中的數(shù)控機(jī)床,交通信號(hào)燈的轉(zhuǎn)向時(shí)間顯示,家電產(chǎn)品中的CD、VCD、DVD等也都應(yīng)用了數(shù)電技術(shù)。通過這些實(shí)例的介紹,可以使學(xué)生真正了解數(shù)字電路課程的重要性,從而能更加主動(dòng)的去掌握所學(xué)知識(shí)。
培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,就要實(shí)施創(chuàng)新教育,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),改變以教師為主導(dǎo)的教育模式,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用,使之成為引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐來(lái)獲取和應(yīng)用理論知識(shí)的主要渠道,在完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)大綱中安排智力競(jìng)賽搶答器和電子秒表等一系列的綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在由簡(jiǎn)到繁的設(shè)計(jì)過程中了解設(shè)計(jì)工作的思路、方法，通過讓學(xué)生實(shí)際制作，使學(xué)生懂得如何進(jìn)行理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
4結(jié)語(yǔ)
總之，我們只有立足于教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的教材，采取傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合方式，運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，才能搞好教學(xué)，才能為學(xué)生走向?qū)嶋H工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
篇13
在數(shù)字邏輯電路中，邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)是進(jìn)行數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)一般有兩種方法：一種是代數(shù)法，此方法有其局限性，它不僅要求熟記公式，還要有一定的化簡(jiǎn)技巧，其最大弊端在于不易判斷化簡(jiǎn)結(jié)果是否為最簡(jiǎn)。另一種是卡諾圖法。用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)是一種既簡(jiǎn)單，又直觀的方法。它可以直接寫出最簡(jiǎn)邏輯函數(shù)，避免了繁瑣的邏輯代數(shù)運(yùn)算。
常見教材卡諾圖化簡(jiǎn)只介紹到四個(gè)變量，當(dāng)變量增加到五個(gè)及五個(gè)以上時(shí)，卡諾圖的方格數(shù)目增多、輸入變量取值之間的相鄰關(guān)系變得復(fù)雜，使得作圖和填寫都十分繁瑣，這在一定程度上削弱了卡諾圖的優(yōu)勢(shì)。因此，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ幂^少變量的卡諾圖表示多變量邏輯函數(shù)，使多變量邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)變得簡(jiǎn)單，有助于數(shù)字邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)。
1 卡諾圖的特點(diǎn)
卡諾圖是將函數(shù)的最小項(xiàng)用方格來(lái)表示的一種邏輯函數(shù)表示方法。一個(gè)方格對(duì)應(yīng)一個(gè)最小項(xiàng)，為保證幾何位置相鄰的兩個(gè)小方塊的變量取值有一個(gè)是相反的，行列變量的取值必須按格雷碼規(guī)律排列。由于格雷碼任意相鄰的兩項(xiàng)之間，其變量取值只有一個(gè)是互補(bǔ)的，其余變量的取值完全相同。按此規(guī)律畫出的卡諾圖中，任意兩個(gè)相鄰方格的變量取值中只有一個(gè)變量取值是互補(bǔ)的，根據(jù)[AB+AB=A]，可消去互補(bǔ)變量，使兩個(gè)相鄰的方格合并為一項(xiàng)，達(dá)到化簡(jiǎn)的目的。
2 卡諾圖化簡(jiǎn)多變量邏輯函數(shù)
對(duì)含有五個(gè)及五個(gè)以上變量的卡諾圖化簡(jiǎn)可有以下方法。
2.1 降維卡諾圖法化簡(jiǎn)多變量邏輯函數(shù)
卡諾圖中的每個(gè)方格是邏輯函數(shù)的一個(gè)最小項(xiàng)，這種全變量卡諾圖，用于四個(gè)及四個(gè)以下變量的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)較方便。由于函數(shù)中的變量數(shù)量決定卡諾圖的方格數(shù)，對(duì)于多變量函數(shù)而言，若卡諾圖的變量數(shù)少于其函數(shù)的變量數(shù)，卡諾圖的方格數(shù)就會(huì)減少，有利于進(jìn)行卡諾圖化簡(jiǎn)，這種減少了變量數(shù)的降維卡諾圖，其圖中的每個(gè)方格是一個(gè)部分化簡(jiǎn)的積項(xiàng)。
1）降維卡諾圖的填法
降維卡諾圖的填法是以四變量卡諾圖為基礎(chǔ)，當(dāng)給定邏輯函數(shù)為五個(gè)及五個(gè)以上變量時(shí)，可以轉(zhuǎn)換填成四變量以下的降維卡諾圖（維數(shù)即變量數(shù)）。
首先根據(jù)給定函數(shù)確定降維卡諾圖的變量，或者說(shuō)要確定哪個(gè)是要去掉的變量（降維變量）。一般來(lái)講，選擇給定函數(shù)式中各“與”項(xiàng)里出現(xiàn)次數(shù)較多的變量作為降維卡諾圖的變量，出現(xiàn)次數(shù)較少的變量作為要去掉的變量即降維變量，由于降維變量出現(xiàn)次數(shù)少，降維卡諾圖方格中的降維變量或降維變量的“與”項(xiàng)組合少，降維卡諾圖就比較簡(jiǎn)單。若給定函數(shù)式中各“與”項(xiàng)中變量出現(xiàn)次數(shù)相同均較少，可畫出幾組不同降維變量的降維卡諾圖進(jìn)行比較后確定。
因此，降維卡諾圖的化簡(jiǎn)除與卡諾圖化簡(jiǎn)相同步驟外
1）根據(jù)原始邏輯函數(shù)進(jìn)行分幅，填寫分幅后的卡諾圖。
2）化簡(jiǎn)分幅卡諾圖，按分幅的互補(bǔ)變量將卡諾圖重疊，完全重合的消去互補(bǔ)變量，不重合的保留。
3）將多次重疊后的結(jié)果寫出最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，多變量邏輯函數(shù)卡諾圖化簡(jiǎn)的方法很多，其本質(zhì)都是利用卡諾圖中邏輯變量取值具有相鄰性的特點(diǎn)，使卡諾圖的面積減小，消去互補(bǔ)變量，達(dá)到化簡(jiǎn)的目的。比較上述幾種多變量邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)方法，對(duì)折法和分幅法雖然簡(jiǎn)單，但畫圖量較大。降維法選擇降維變量后，只需畫降維卡諾圖即可，卡諾圖簡(jiǎn)單，且降維變量選擇靈活。無(wú)論哪種方法，都有其規(guī)律，只要對(duì)各種方法理解透徹，在數(shù)字邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)中，不管多變量邏輯函數(shù)以何種形式出現(xiàn)，都可以比較方便地對(duì)其進(jìn)行化簡(jiǎn)，最終達(dá)到簡(jiǎn)化電路的目的。
參考文獻(xiàn)：
