1加強(qiáng)實(shí)驗教學(xué)的目的

數(shù)字電路是理工科很多專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，也是學(xué)生以后從事科學(xué)技術(shù)研究和開發(fā)工作的一門重要課程，其目的既要培養(yǎng)學(xué)生良好的基本實(shí)驗素養(yǎng)和基本實(shí)驗技能，也要為學(xué)生在理論與應(yīng)用之間架起一座橋梁，使它成為培養(yǎng)應(yīng)用復(fù)合型人才的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。

2數(shù)字電路教學(xué)現(xiàn)狀

(1)數(shù)字電路目前在很多學(xué)校仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教學(xué)的重點(diǎn)仍然是傳統(tǒng)的基本教學(xué)內(nèi)容。而隨著信息時代的到來，教育的重心由以往的注重傳授知識向注重培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。該課程作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對人才培養(yǎng)的要求。如今教學(xué)改革應(yīng)該遵循“理論夠用，實(shí)踐為重”的原則，將培養(yǎng)能力的思想作為核心。力求為社會培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，理論聯(lián)系實(shí)際、綜合素質(zhì)高的新一代建設(shè)人才。

(2)傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗是按課程的開設(shè)順序逐一設(shè)置基本實(shí)驗項目和課程設(shè)計實(shí)驗，也就是主要圍繞相關(guān)的理論課程來設(shè)計的一種實(shí)驗?zāi)Ｊ健?shí)驗以中小規(guī)模電路為主，大規(guī)模數(shù)字電路實(shí)驗較少，也很少考慮各實(shí)驗課內(nèi)容相互之間的銜接與綜合，以至學(xué)生往往缺少大型數(shù)字電路實(shí)驗的訓(xùn)練機(jī)會，難以培養(yǎng)出綜合電路設(shè)計的能力。這樣的實(shí)驗結(jié)構(gòu)已落后于當(dāng)代學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、實(shí)驗技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求?，F(xiàn)在新型的實(shí)驗結(jié)構(gòu)不僅是實(shí)驗內(nèi)容的深化、強(qiáng)化，而且還需要體現(xiàn)實(shí)驗的系統(tǒng)性綜合性和創(chuàng)新性。

(3)目前開設(shè)的數(shù)字電路實(shí)驗內(nèi)容，大多是對理論教學(xué)的簡單驗證和基礎(chǔ)實(shí)驗的技能訓(xùn)練，內(nèi)容老化，手段單一。傳統(tǒng)的驗證性實(shí)驗雖然可以加深學(xué)生對理論知識的理解，但仍屆于獲取間接知識的渠道。當(dāng)學(xué)生進(jìn)行傳統(tǒng)的驗證性實(shí)驗時知識結(jié)論已先入為主地占據(jù)了學(xué)生的頭腦，當(dāng)實(shí)驗數(shù)據(jù)與理論不相符合時，學(xué)生往往不去追求事實(shí)的真相，而是違背認(rèn)識以理論為本，去修正實(shí)驗數(shù)據(jù)，重蹈理論第一的覆轍的規(guī)律。而高校人才的培養(yǎng)則應(yīng)使學(xué)生通過實(shí)驗親身體驗直接知識的獲取，并從中接受和理解間接知識，真正懂得實(shí)踐才是獲取真知的主要渠道。所以應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗中去發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識事物運(yùn)用已學(xué)到的知識去進(jìn)行解釋、檢驗和總結(jié)，有的客觀規(guī)律效地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。只有進(jìn)行這樣的實(shí)驗教學(xué)才可以培養(yǎng)學(xué)生自我獲取知識和探索未知新知識的能力，為真正成為有用的人才打下良好的基礎(chǔ)。

摘要：為了培養(yǎng)適合社會發(fā)展的機(jī)電類應(yīng)用型人才，介紹《數(shù)字電路》課程的教學(xué)方法。《數(shù)字電路》課程的理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)。從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，突出能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。提出選擇合適的教材，以教學(xué)要求分層，考核形式分類的方式評價教學(xué)。同時采取傳統(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)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路教學(xué)方法教學(xué)目標(biāo)教學(xué)要求

“數(shù)字電子技術(shù)”是高職高專電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。它的任務(wù)是通過學(xué)習(xí)數(shù)字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學(xué)生在數(shù)字電路方面具有一定的理論水平和實(shí)踐技能,它是《微機(jī)原理與應(yīng)用》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》和《PLC原理與應(yīng)用》等主要專業(yè)課程必不可少的基礎(chǔ)知識。該課程對于學(xué)好后繼專業(yè)課程以及提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力都有著極其重要的作用。

1立足于教學(xué)目標(biāo)，展開教學(xué)

1.1知識目標(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。

摘要：常規(guī)的數(shù)字電路課程實(shí)驗教學(xué)多以驗證性實(shí)驗為主，學(xué)生的創(chuàng)新能力很難被激發(fā)。為培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，增加課程設(shè)計實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)置以學(xué)生為主體的實(shí)踐項目。通過設(shè)計、仿真、實(shí)物制作、撰寫報告、答辯驗收等實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生鞏固了課堂所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)了探索創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路課程；課程設(shè)計；實(shí)踐環(huán)節(jié)；“學(xué)生中心”；能力培養(yǎng)

數(shù)字電路是電子信息類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，可以為單片機(jī)原理及應(yīng)用和數(shù)字集成電路設(shè)計等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，在整個專業(yè)課程體系中占有重要地位[1]。該課程由理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)兩部分組成。理論教學(xué)主要涉及組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖單元電路三個知識點(diǎn)，實(shí)驗教學(xué)是理論教學(xué)的輔助。常規(guī)的數(shù)字電路實(shí)驗教學(xué)一般使用集成電路套件或?qū)嶒炏?，學(xué)生按照實(shí)驗手冊搭建電路，完成數(shù)據(jù)測量并進(jìn)行結(jié)果分析。此類實(shí)驗多屬于驗證性實(shí)驗，以驗證電路功能為目的，實(shí)驗項目單一，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難以進(jìn)一步提升學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力[1]。因此，通過增加綜合設(shè)計性實(shí)踐課程，即課程設(shè)計，搭建理論知識與實(shí)際工程設(shè)計之間的橋梁，這對于完善現(xiàn)有課程體系、調(diào)動學(xué)生的積極性、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力提升具有十分重要的意義[2]。

1數(shù)字電路課程設(shè)計選題

數(shù)字電路課程設(shè)計的選題應(yīng)將理論知識和系統(tǒng)設(shè)計融為一體，把數(shù)字電路的核心知識點(diǎn)最大限度地綜合在一起[3]。選題應(yīng)具有一定的實(shí)用性、可擴(kuò)展性、實(shí)現(xiàn)方案多樣性等特點(diǎn)，如數(shù)碼管循環(huán)顯示電路、多路數(shù)顯報警器、汽車尾燈控制電路、多路搶答器設(shè)計等，可以讓學(xué)生在課程設(shè)計實(shí)踐過程中充分發(fā)揮探索創(chuàng)新精神。以數(shù)碼管循環(huán)顯示電路為例。該設(shè)計要求實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管循環(huán)顯示數(shù)字，同時點(diǎn)亮相應(yīng)的彩燈。系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)框圖中的四個模塊最大限度地將數(shù)字電路的三個主要知識點(diǎn)：組合邏輯電路、時序邏輯電路和脈沖單元電路融合在一起。模塊1振蕩電路(屬于脈沖單元電路)可以輸出頻率可調(diào)的脈沖波；模塊2循環(huán)計數(shù)分頻電路(屬于時序邏輯電路)用于計數(shù)分頻且分頻值可調(diào)；模塊3譯碼顯示電路(屬于組合邏輯電路)驅(qū)動數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字；模塊4彩燈循環(huán)顯示電路實(shí)現(xiàn)LED燈循環(huán)點(diǎn)亮。圖2是參考電路原理圖。在圖2所示電路中，模塊1使用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖波，通過調(diào)整R1、R2、C2的參數(shù)值，獲得不同頻率的輸出波；模塊2使用四位二進(jìn)制計數(shù)器(如74LS161)進(jìn)行計數(shù)，實(shí)現(xiàn)五分頻；模塊3使用譯碼顯示驅(qū)動模塊(如74LS47)譯碼驅(qū)動共陽數(shù)碼管顯示數(shù)字；模塊4使用譯碼器(如3/8線譯碼器74LS138)驅(qū)動LED燈循環(huán)點(diǎn)亮。在實(shí)踐過程中，每個模塊都有多種不同的實(shí)現(xiàn)方案，學(xué)生可自主選擇，有能力的學(xué)生還可以進(jìn)行電路功能的擴(kuò)展。

2實(shí)踐教學(xué)方法和手段

摘要：為了培養(yǎng)適合社會發(fā)展的機(jī)電類應(yīng)用型人才，介紹《數(shù)字電路》課程的教學(xué)方法?！稊?shù)字電路》課程的理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)。從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，突出能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。提出選擇合適的教材，以教學(xué)要求分層，考核形式分類的方式評價教學(xué)。同時采取傳統(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)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路教學(xué)方法教學(xué)目標(biāo)教學(xué)要求

“數(shù)字電子技術(shù)”是高職高專電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。它的任務(wù)是通過學(xué)習(xí)數(shù)字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學(xué)生在數(shù)字電路方面具有一定的理論水平和實(shí)踐技能,它是《微機(jī)原理與應(yīng)用》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》和《PLC原理與應(yīng)用》等主要專業(yè)課程必不可少的基礎(chǔ)知識。該課程對于學(xué)好后繼專業(yè)課程以及提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力都有著極其重要的作用。

1立足于教學(xué)目標(biāo)，展開教學(xué)

1.1知識目標(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。

一、教學(xué)內(nèi)容及方式的創(chuàng)新

（一）教學(xué)改革基本思路

將EDA技術(shù)最新的科研成果融于課堂教學(xué)中，這也是數(shù)字電路教學(xué)革新最基本的思路，呈現(xiàn)課堂教學(xué)方式現(xiàn)代化，并構(gòu)建非常先進(jìn)的教學(xué)平臺以及現(xiàn)代化課堂教學(xué)環(huán)境。以現(xiàn)代化教學(xué)平臺為基礎(chǔ)，展開課堂教學(xué)內(nèi)容以及方式的革新，構(gòu)建能提升學(xué)生創(chuàng)新精神與能力良好培養(yǎng)的課堂。數(shù)字電路課程理論性教學(xué)內(nèi)容是講關(guān)于集成度的，該標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件是中小規(guī)模集成電路。因為標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件所設(shè)計的傳統(tǒng)數(shù)字體系是使用自下向上的設(shè)計方式，總體所需的器件較多，并且其電路連接非常復(fù)雜，對應(yīng)的可靠性也不高。用戶不能對相關(guān)器件功能進(jìn)行修改，這也就促使修改體系設(shè)計難度提升。

（二）教學(xué)內(nèi)容及方式的創(chuàng)新

近年來，電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)發(fā)展飛速，隨著EDA技術(shù)的出現(xiàn)及不斷應(yīng)用，促使數(shù)字體系設(shè)計進(jìn)入新的階段。實(shí)際上基于標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件數(shù)字電路有著諸多缺陷，不過運(yùn)用其展開相關(guān)教學(xué)也仍是有好處的，其能促使學(xué)生很好的了解掌握對應(yīng)基本原理及知識，教學(xué)者也能夠很好的向?qū)W生講解其組合邏輯電路與時序邏輯電路的最原始電路，并合理的講述與其對應(yīng)的分析及設(shè)計方式。想要幫該專業(yè)學(xué)生打下穩(wěn)固的基礎(chǔ)，還要掌握該學(xué)科的最新研究成果及發(fā)展趨勢，并合理的結(jié)合科研成果進(jìn)行課堂調(diào)整及教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，找尋可行性較高的實(shí)施方法以及教學(xué)方式。將各類分類元件及較小規(guī)模的集成電路內(nèi)容進(jìn)行合理精簡，重點(diǎn)講述中規(guī)模的對應(yīng)集成電路和運(yùn)用，將EAD技術(shù)學(xué)習(xí)列為重點(diǎn)，并將其軟件融入課堂教學(xué)過程中，進(jìn)行現(xiàn)場仿真直接性概念演示、分析進(jìn)程及驗證、設(shè)計結(jié)果，很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提升教學(xué)效果。全方位的引進(jìn)多媒體教學(xué)，并將其與傳統(tǒng)方式合理有效的結(jié)合，呈現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)的良好效果。

二、革新課堂教學(xué)理念并確立教學(xué)新目標(biāo)

摘要：在疫情影響下，高等學(xué)校教育教學(xué)面臨諸多挑戰(zhàn)，針對“數(shù)字電路”課程教學(xué)模式，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果和就業(yè)競爭力為落腳點(diǎn)，建議采用線上線下混合式教學(xué)，并以課程思政為背景，將思想政治教育融入線上和線下教學(xué)各環(huán)節(jié)，旨在通過行之有效的教學(xué)模式改革手段，幫助學(xué)生在順利完成課程學(xué)習(xí)的同時，實(shí)現(xiàn)課程培養(yǎng)“四有”目標(biāo)，即理論知識有含量，專業(yè)學(xué)習(xí)有興趣，綜合能力有提升，人生目標(biāo)有方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；課程思政；線上線下混合式教學(xué)

2020年年初，疫情席卷全國，在嚴(yán)峻的形勢之下，各高校不得不采用線上教學(xué)模式，從授課、考勤到作業(yè)、測試等，各個環(huán)節(jié)都采用線上形式來完成，可以說這一翻天覆地的變化給高校教學(xué)帶來極大的挑戰(zhàn)，但是事物都有兩面性，線上教學(xué)是挑戰(zhàn)，又何嘗不是機(jī)遇。通過實(shí)踐不難發(fā)現(xiàn)，線上教學(xué)一定程度上有其局限性，例如：教學(xué)效果受師生端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響；教師通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)平臺授課，因此無法完全掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)；廣大師生早已習(xí)慣傳統(tǒng)的線下教學(xué)，對于這種全新的線上教學(xué)模式未能很快適應(yīng)，從而影響了教學(xué)效果……顯然這些問題在線下教學(xué)中是可以避免的。當(dāng)然，線上教學(xué)也具有很多優(yōu)勢，例如：線上教學(xué)過程中師生互動形式更為豐富多樣；因為無需實(shí)體教室，所以在上課地點(diǎn)上不受約束，時間也相對靈活，在很大程度上節(jié)省了人力物力……而這些又是線下教學(xué)無法比擬的。結(jié)合高等教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，課程思政建設(shè)已經(jīng)成為高校教育教學(xué)不可或缺的一部分。在高校的課程體系中，不管是專業(yè)思政，還是課程思政，都發(fā)揮著重要的育人功能。實(shí)踐證明，教育的意義絕不僅僅是向?qū)W生傳授科學(xué)文化知識和技能，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生具有良好的品格，這就是所謂的“時代新人”。在大學(xué)校園里，大學(xué)生參與度最高的莫過于課堂教學(xué)。如果可以充分利用課堂教學(xué)這一環(huán)節(jié)，將課程思政常態(tài)化、制度化，便可有針對性地引導(dǎo)大學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，樹立正確的人生觀和價值觀，使大學(xué)生擁有強(qiáng)烈的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。綜合以上分析，既然線上線下各有利弊，那么在高校教學(xué)中讓哪一個孤立存在都是不明智的，何不借此契機(jī)，將二者有機(jī)地結(jié)合起來，互補(bǔ)短長，只有這樣，才能收獲更加理想的教學(xué)效果；與此同時，如果能將課程思政真正融入到線上線下教學(xué)全過程，積極培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀，雙管齊下，對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，優(yōu)化課程設(shè)置，甚至于提升專業(yè)良性發(fā)展空間都將有著極其深遠(yuǎn)的影響。為了達(dá)到上述目的，需要從以下幾方面做起。

一、將課程思政理念融入

“數(shù)字電路”課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確人生觀和價值觀一提到思想政治教育，人們就會覺得它遙不可及，其實(shí)，只要我們勤于思考善于捕捉，就不難發(fā)現(xiàn)它與課程之間的必然聯(lián)系。以“數(shù)字電路”課程為例，課程思政的育人素材其實(shí)無處不在。當(dāng)我們講數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展歷史時會介紹前人集體智慧的結(jié)晶奠定今日數(shù)字電子技術(shù)的扎實(shí)理論基礎(chǔ)及廣闊的發(fā)展前景。授課教師可以以此作為融入點(diǎn)，采用長驅(qū)直入的方式告訴學(xué)生當(dāng)世界上很多國家面臨肺炎的嚴(yán)峻形勢時，中國經(jīng)濟(jì)正迅速恢復(fù)，人民生活逐漸步入正軌。這正是在中國共產(chǎn)黨的正確領(lǐng)導(dǎo)下，無數(shù)先輩熱血付出奠定了今日中國穩(wěn)定的政治局面，縱然經(jīng)歷再大的風(fēng)浪也巍然屹立于世界民族之林。每個中國人都應(yīng)該為自己能夠生活在這樣一個政治穩(wěn)定、生活安樂的國家而感到驕傲。通過這樣的方式可以培養(yǎng)學(xué)生擁有強(qiáng)烈的愛國情懷以及有國才有家的主人翁自豪感。再比如說，當(dāng)我們講到數(shù)、模和模、數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用時會介紹數(shù)、模和模、數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬電路和數(shù)字電路的橋梁和紐帶，沒有二者，將無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路和模擬電路之間信號的順利傳遞。授課教師可以以此作為融入點(diǎn)，采取隱形滲透的方式，針對當(dāng)代部分大學(xué)生心理脆弱、人際關(guān)系緊張等特點(diǎn)，教育學(xué)生在生活中要善于運(yùn)用合理的方式和方法與他人進(jìn)行溝通和交流，很多誤會和矛盾往往都是因為缺少溝通而造成的。任何一個個體都不能離開集體獨(dú)自生存，因此要學(xué)會溝通，學(xué)會融入。通過這種方式可以幫助學(xué)生疏通負(fù)面情緒，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會建立良好健康的人際關(guān)系，愉快地度過大學(xué)四年的生活。課程思政一定是今后高校教育教學(xué)的主線，它的影響是深遠(yuǎn)的，而它在課程中的滲透和融入也絕不是一朝一夕的事，因此需要建立課程思政長效機(jī)制，將其制度化規(guī)范化，這樣才能真正發(fā)揮它的重要作用。

二、充分整合線上和線下資源，將二者有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短

摘要：在計算機(jī)類專業(yè)數(shù)字電路的實(shí)驗教學(xué)中，存在硬件基礎(chǔ)相對薄弱、動手操作相對少、工程能力受限等問題。針對以上現(xiàn)狀，應(yīng)從實(shí)驗教學(xué)方法進(jìn)行探究、編撰實(shí)驗報告書、以“電賽”促學(xué)習(xí)三個方面對數(shù)字電路的實(shí)驗課程進(jìn)行教學(xué)改革，使得學(xué)生能在做中學(xué)，在學(xué)中做，不斷提高實(shí)踐技能，取得較好的實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路;實(shí)驗教學(xué);實(shí)踐能力

一、引言

《數(shù)字電路》課是計算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是所有硬件課程的基礎(chǔ)課、入門課，是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。內(nèi)容涉及數(shù)字技術(shù)的基本理論、分析方法和設(shè)計方法，是一門工程實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，對于計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生而言，在其所學(xué)知識體系中占有相當(dāng)重要的地位。它能培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力，可使學(xué)生建立工程的觀念、科技進(jìn)步的觀念、創(chuàng)新意識，形成正確的認(rèn)識論，為將來成為應(yīng)用型人才打好基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.實(shí)驗課學(xué)時數(shù)壓縮。我院有網(wǎng)絡(luò)工程及軟件工程兩個本科專業(yè)，相應(yīng)的數(shù)字電路課程總學(xué)時數(shù)為64個學(xué)時（包括理論課、實(shí)驗課以及課程設(shè)計）。由于學(xué)時數(shù)有限，真正安排在實(shí)驗教學(xué)的時間不足12個學(xué)時，無法安排更多的設(shè)計性和綜合性實(shí)驗，大部分是芯片的驗證性實(shí)驗，學(xué)生無法真正得到電路設(shè)計的系統(tǒng)訓(xùn)練。2.實(shí)驗課程內(nèi)容相對固化。在實(shí)驗內(nèi)容的安排上，基礎(chǔ)性實(shí)驗涉及較多，設(shè)計類和綜合性實(shí)驗相對較少。因為總課時有限，理論課時僅能安排36個左右的課時。且計算機(jī)類專業(yè)受專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)時限制，沒有開設(shè)相應(yīng)的電路課程和EDA設(shè)計課程，導(dǎo)致理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)出現(xiàn)嚴(yán)重脫節(jié)，上課內(nèi)容偏重于組合邏輯電路的設(shè)計以及時序邏輯電路的部分設(shè)計，大部分側(cè)重在基礎(chǔ)性、驗證性實(shí)驗，留給后面的綜合性設(shè)計實(shí)驗的課時較少，影響了學(xué)生設(shè)計電路的主動性和創(chuàng)新性。一些學(xué)生被動完成實(shí)驗內(nèi)容，缺乏學(xué)習(xí)的興趣和主動性，使“數(shù)字電路”課程的教學(xué)效果較低。3.實(shí)驗報告內(nèi)容老化，撰寫流于形式。目前，一些高校的數(shù)字電路實(shí)驗報告內(nèi)容過于老化，實(shí)驗手段過于單一。一些實(shí)驗僅僅是將理論的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡單驗證或是進(jìn)行一些基本實(shí)驗技能的訓(xùn)練。這樣的實(shí)驗方式所培養(yǎng)的學(xué)生無法達(dá)到當(dāng)代社會所提出的科學(xué)素質(zhì)要求、實(shí)驗技能要求和創(chuàng)新能力要求，學(xué)校必須對當(dāng)前的數(shù)字電路實(shí)驗教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化和改革。同時，學(xué)生撰寫實(shí)驗報告流于形式。由于對實(shí)驗報告重視不夠，往往是抄實(shí)驗指導(dǎo)書，或相互抄襲，嚴(yán)重影響實(shí)驗教學(xué)的效果。

課題2.10簡單的邏輯電路課型新授課

教學(xué)目標(biāo)(一)知識與技能

1、知道數(shù)字電路和模擬電路的概念，了解數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)。

2、知道“與”門、“或”門、“非”門電路的特征、邏輯關(guān)系及表示法。

3、初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實(shí)際問題中的應(yīng)用

(二)過程與方法

1引言

數(shù)字電路在電工電子技術(shù)基礎(chǔ)這門課程中占有非常重要的作用，它承接了電路基礎(chǔ)、電工、模擬電子線路等先修的基礎(chǔ)部分的課程，又是高頻電子線路，計算機(jī)接口等后續(xù)相關(guān)課程的基礎(chǔ)。而數(shù)字電路實(shí)驗，是數(shù)字電路課程學(xué)習(xí)的又一個重要組成部分，它在整個數(shù)字電路教學(xué)中占有重要的作用[1-6]。一方面可以加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解與掌握，另一方面還可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力和實(shí)際動手能力，具有極其重要的基礎(chǔ)性作用。實(shí)驗課程不同于理論教學(xué)，實(shí)驗課的主體是學(xué)生，學(xué)生的參與熱情直接影響了實(shí)驗教學(xué)效果的好壞。如何針對學(xué)生的實(shí)際情況對實(shí)驗內(nèi)容，實(shí)驗實(shí)施方式，實(shí)驗課程設(shè)計進(jìn)行整合和改革，是本文要重點(diǎn)討論的問題。

2目前設(shè)計方案的問題

目前的數(shù)字實(shí)驗教學(xué)有如下的特點(diǎn)：內(nèi)容飽滿，課時緊張，對學(xué)生的預(yù)習(xí)工作要求很高，而且多數(shù)典型的數(shù)字電路實(shí)驗內(nèi)容對于第一次接觸數(shù)字電路實(shí)驗的學(xué)生來說短時間內(nèi)任務(wù)較為艱巨，且由于是基礎(chǔ)性的驗證實(shí)驗，趣味性不強(qiáng)，學(xué)生常常是還未完全理解一個電路的完整過程。又因為課時內(nèi)容的限制而急忙開始了下一個內(nèi)容，看似完成了不少項目，實(shí)際并未吃透原理。例如，74LS00和74LS20功能驗證，第一次搭接實(shí)驗電路，尤其是74LS20輸入端多，總體線路偏多，多數(shù)學(xué)生接好這個實(shí)驗電路已經(jīng)花費(fèi)了不少時間。本來重點(diǎn)是通過觀察記錄實(shí)驗現(xiàn)象和結(jié)果，從直觀的角度充分理解掌握與非門的邏輯關(guān)系，輸入與輸出之間的聯(lián)系。但多數(shù)學(xué)生重點(diǎn)卻不得不放在了怎么去搭接這個電路，怎么樣才算是搭接好了這個電路，怎么樣才能確定這個搭接好了的電路是良好無故障的。如果調(diào)試中再遇到一些問題，或是預(yù)習(xí)不充分的話，就無法在當(dāng)堂課上完成全部的實(shí)驗任務(wù)。即使完成了，也都比較匆忙，根本談不上體會這些實(shí)驗的目的，實(shí)驗現(xiàn)象與理論間的關(guān)系，這樣一連幾次課下來，高強(qiáng)度又機(jī)械的實(shí)驗訓(xùn)練關(guān)于驗證理論、分析現(xiàn)象。尤其是體會過程，這些實(shí)驗課開設(shè)的初衷并沒有完全體現(xiàn)出來。學(xué)生對于本該充分鍛煉自我動手能力的實(shí)驗課程提不起興趣甚至產(chǎn)生了回避的念頭，課堂教學(xué)成果并不突出，大大影響了實(shí)驗教學(xué)。

3改進(jìn)型系統(tǒng)的設(shè)計

合理安排教學(xué)內(nèi)容，在課堂上大膽創(chuàng)新即在保證數(shù)字電路基本理論體系的前提下，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，把握教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)分析與設(shè)計方法學(xué)習(xí)的教學(xué)，使學(xué)生具備一定的自學(xué)能力和課后查閱資料的能力以應(yīng)對日新月異的新技術(shù)、新器件。增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗興趣，穿插安排趣味性實(shí)驗任務(wù)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗的興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主完成設(shè)計性實(shí)驗，并在實(shí)驗過程中驗證自己的設(shè)計方案。具體內(nèi)容實(shí)施計劃如下：3.1集成“與非門”參數(shù)測試。熟悉數(shù)字實(shí)驗箱輸入輸出區(qū)域，理解輸入端原變量、反變量的引入，完成74LS20功能驗證，并列寫真值表，理解“與非”的計算結(jié)果和實(shí)驗結(jié)果輸出間的聯(lián)系。3.2組合邏輯電路分析與設(shè)計。結(jié)合教材中的典型三人表決電路，按照邏輯電路圖，進(jìn)一步讓學(xué)生熟悉掌握數(shù)字電路搭接的方法，并學(xué)會判定電路的好壞，器件的好壞，最終理解組合邏輯電路的電路特點(diǎn)。嘗試設(shè)計簡單的組合邏輯電路，如數(shù)字電子鎖，畫出邏輯電路圖，按照自己設(shè)計的電路圖搭接電路，驗證實(shí)驗結(jié)果是否符合設(shè)計原理，歸納設(shè)計思路，并分組討論是否有其他方案完成同一個電路功能，分析比對，得出最佳方案，并加以驗證。3.3時序邏輯電路。介紹JK觸發(fā)器74LS107的邏輯功能，并驗證三人搶答器。掌握時鐘脈沖在數(shù)字電路中的作用，并用實(shí)驗箱上提供的單次脈沖按鈕，充分理解脈沖的上升沿和下降沿對觸發(fā)器輸出結(jié)果的影響，驗證三人搶答器電路的邏輯功能，嘗試排除簡單的電路故障，例如搶答時蜂鳴器不響，或者搶答器輸出不清零等，分析故障原因，并記錄。本次內(nèi)容較難，只安排這一個電路。介紹雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯功能，根據(jù)驗證表格進(jìn)行器件邏輯功能的簡單驗證。按照要求，設(shè)計完成四位輸出循環(huán)“1”的時序電路，要求手動脈沖控制或者1Hz脈沖控制輸出。了解異步清零端和置位端的作用，注意互補(bǔ)輸出端的影響。排除常見的故障，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生排查故障的能力，總結(jié)分析故障產(chǎn)生原因并記錄。3.4集成計數(shù)器。介紹74LS161和74LS162，理解同步和異步的含義，用兩種器件設(shè)計同一種計數(shù)范圍的計數(shù)器。學(xué)會計數(shù)器的級聯(lián)方法，再結(jié)合門電路，設(shè)計模12、模24等常見計數(shù)電路，顯示電路暫時先通過邏輯電平指示燈進(jìn)行顯示，可根據(jù)輸出的情況，盡可能選最低數(shù)量的邏輯電平指示燈。3.5譯碼、顯示電路介紹7段字符譯碼器，比對3個使能端的位權(quán)，根據(jù)簡單的顯示電路，顯示10以內(nèi)數(shù)字，輸入用邏輯開關(guān)來代替。熟悉了譯碼顯示電路后，結(jié)合上節(jié)課的內(nèi)容，構(gòu)成“計數(shù)—譯碼—顯示”電路，由計數(shù)器實(shí)現(xiàn)計數(shù)部分，譯碼器進(jìn)行譯碼，顯示電路用共陽數(shù)碼管顯示。注意各部分電路之間的連接，不要有多余的連接線，脈沖部分可以選擇1Hz脈沖輸入。3.6移位寄存器電路。介紹雙向移位寄存器74LS194，掌握邏輯功能，熟悉左移和右移的電路分別如何構(gòu)成，驗證清零、置數(shù)、左移、右移功能。設(shè)計4s變燈電路，掌握電路構(gòu)成原理，注意輸出高低位的控制。3.7綜合設(shè)計實(shí)驗。設(shè)計一個4位顯示秒表電路，脈沖部分可以先用實(shí)驗箱的1Hz脈沖來試驗。后期產(chǎn)生部分，可以用555多諧振蕩電路產(chǎn)生，注意充放電電路中電阻和電容參數(shù)的選取，要求輸出為1000Hz方波信號；計數(shù)部分電路選用十進(jìn)制同步計數(shù)器74LS162，注意級聯(lián)方法，最高位的反饋選用反饋預(yù)置法完成。顯示部分電路選用74LS47或74LS247，共陽數(shù)碼管，注意限流電阻的連接，不能短路，觀察數(shù)碼管發(fā)光二極管的顏色，時刻注意檢查顯示電路是否正常。最后，這幾部分連接在一起構(gòu)成秒表電路。要求連接線路清楚，不能飛線，電源和地線要利用電源條合理安排，整個電路要注意工藝，本次課時間安排為6學(xué)時，要求學(xué)生獨(dú)立完成。

摘要：設(shè)計并制作多功能電工電子綜合實(shí)訓(xùn)平臺。設(shè)計時考慮該院各專業(yè)的電類基礎(chǔ)課程知識的綜合運(yùn)用。它不僅可以做一些基礎(chǔ)的實(shí)驗項目，而且可以做設(shè)計型、創(chuàng)新型實(shí)驗。滿足不同層次的需要。應(yīng)用二維碼技術(shù)，可以讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，由易到難，引導(dǎo)學(xué)生通過自己設(shè)計電路來完成設(shè)計目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：電工電子；平臺；設(shè)計；實(shí)驗

新疆工程學(xué)院電工、模電、數(shù)電實(shí)驗設(shè)備采用的是上海上益WBK—530A，該設(shè)備可以完成以上四門課程的實(shí)踐教學(xué)，開設(shè)的實(shí)驗種類比較單一，大多是一些驗證性的實(shí)驗，綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗較少，現(xiàn)階段應(yīng)用型本科課程改革勢在必行，該設(shè)備已經(jīng)不能完全滿足應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)任務(wù)。針對目前存在的問題，為了適應(yīng)應(yīng)用型本科的發(fā)展，以及滿足本學(xué)院的實(shí)踐教學(xué)需求，需要開發(fā)一臺多功能電工電子綜合實(shí)訓(xùn)平臺，并與二維碼技術(shù)相結(jié)合突破傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，找到一條適合本學(xué)院老師和學(xué)生的應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)道路。

1實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)計

1.1設(shè)計內(nèi)容

設(shè)計的電工電子綜合實(shí)訓(xùn)平臺，實(shí)驗箱由簡易儀器儀表和實(shí)驗電路兩大部分組成，簡易儀器儀表區(qū)有函數(shù)信號發(fā)生器、示波器等儀表構(gòu)成，實(shí)驗電路區(qū)有數(shù)字電路實(shí)驗區(qū)、模擬電路實(shí)驗區(qū)、電路實(shí)驗區(qū)以及綜合實(shí)驗區(qū)（面包板區(qū)）四部分構(gòu)成，圖1是實(shí)驗箱設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)圖。邏輯門電路的測試、組合邏輯電路的測試以及時序邏輯電路的測試都屬于數(shù)字電路實(shí)驗區(qū)，模擬電路區(qū)包含二極管的運(yùn)用電路、三極管的應(yīng)用電路，各種放大電路，信號產(chǎn)生、運(yùn)算、處理電路，以及穩(wěn)壓電源電路。電路分析區(qū)包含各種基本定理的驗證，以及電路測試。簡易儀器儀表區(qū)包含實(shí)驗中所需的各種儀表。由面包板組成的綜合實(shí)驗區(qū)，其中配備各類綜合、創(chuàng)新實(shí)驗所需的元器件存放在元器件收納區(qū)。開發(fā)實(shí)驗、電路、數(shù)字電路、模擬電路區(qū)完成相關(guān)的基礎(chǔ)性實(shí)驗，綜合實(shí)驗區(qū)（面包板區(qū)）完成綜合性、設(shè)計性實(shí)驗，開發(fā)5～10個綜合性、設(shè)計性實(shí)驗。編制實(shí)驗指導(dǎo)書。