數字電路實驗報告大全11篇

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篇（1）

在本課程的實驗項目中設置了12學時必開實驗，包括驗證型實驗和設計型實驗。主要目標概括為以下四點：

（1）掌握電路性能仿真方法，提高對電路的設計、分析、調試、故障排除的能力。

（2）掌握虛擬儀器儀表的使用方法。

（3）掌握電子線路原理圖設計的過程、方法及技巧。

（4）掌握印刷電路板圖設計的過程、方法和技巧，訓練電路設計方面的綜合工程素質。具體項目設置為：Multisim10界面設置及原理圖繪制（2學時驗證型）、Multisim10虛擬儀器儀表使用（2學時驗證型）、Multisim10分析功能及電路特性仿真（2學時設計型）、AltiumDesigner原理圖設計（2學時設計型）、AltiumDesignerPCB步線練習（4學時設計型）。

1.考核方式

考核內容為學生實驗完成情況和實驗報告兩項。關于實驗完成情況，考核學生是否參加實驗、實驗過程中是否認真、是否完成（獨立完成）并得到正確結果；關于實驗報告，考核學生的實驗報告是否正確、完整、無誤，實驗報告的內容應包括實驗目的、實驗內容、實驗中遇到的問題及解決辦法，并附實驗結果及分析，最后在實驗報告上給出考核分數。對實驗完成情況記實驗成績分，對實驗報告記實驗報告分。兩項成績之和為實驗課成績，占課程總成績的50%。

二、上機考試設計

1.考試方法

配合本課程的教學目標，期末考試采用上機操作考試，開卷，一人一機，上交電子答卷word文件。老師對電子答卷進行評閱，記錄成績。考試題目類型為綜合型大題，考查軟件操作、模擬/數字電路分析與仿真、常用儀器儀表使用、元器件辨識、原理圖和PCB圖繪制的基本技能，考核范圍全面，難度中等偏上，符合教學大綱的要求。

2.考試內容

試卷一般包括三道大題，覆蓋了本課程兩個電子線路CAD教學軟件的主要內容，包括基礎部分和應用部分，考查了學生的基本操作技能和虛擬設計及測量的工程素質。第一大題為Multisim模擬電路操作題，主要考察軟件Multisim的基本概念學習情況及模擬電路的仿真與分析能力，包括一些基本物理單位的使用、基本虛擬測量儀器儀表的使用等，例如：繪制單管放大電路、對電路輸出變量進行測量以及電路頻率特性測量等內容；第二大題是Multisim數字電路操作題，考察軟件Multisim的使用情況，包括數字電路的元器件、常用虛擬儀器儀表及常用分析和仿真方法等，例如：按要求繪制異步預置計數器電路圖、電路元件設置、添加邏輯分析儀進行波形測量等內容；第三大題是AltiumDesigner上機操作題，主要考察軟件AltiumDesigner的學習應用情況，包括原理圖輸入、元器件庫使用、PCB板繪制的基本規則和方法等，例如：計數顯示電路原理圖繪制、PCB圖繪制、PCB板參數設置等內容。

篇（2）

作者簡介：柴志軍（1979-），男，講師，長期從事電子線路應用研究與教學。

基金項目：本文為黑龍江大學新世紀教育教學改革工程《中俄學院雙語教學方法研究》資助項目成果

引言

數字電路實驗是數字電路課程的重要教學環節，同時也是課程設計、畢業設計等實踐性教學環節的基礎課程。數字電路實驗具有很強的實踐性，對培養學生數字電路的測試、分析、設計及創新能力具有很大作用?，F在全國各高校都在對數字電子技術及實驗的教學內容和體系進行改革與調整，但是仍然無法滿足當代科學與技術的發展要求。隨著近年來高校的擴招，畢業生數量大幅增加，用人單位對人才知識結構和實用性的要求隨之提高，因此培養在校生的各種技能，對學生的未來發展是大有好處的。

一、普通實驗教學存在的主要問題

存在的問題主要表現在：

1.理論課學時數壓縮，相應的實驗內容及學時數也不得不減少。由于受時間的限制，無法安排更多的設計性和綜合性實驗，大部分是驗證性實驗，使學生無法得到數字電路設計的系統訓練。

2.驗證性實驗多。由于數字電路實驗課安排的內容大多是驗證性實驗，學生在實驗過程中基本上是“照葫蘆畫瓢”。他們普遍認為實驗簡單好做，所以不十分重視。一些學生實驗前不預習，到了實驗室才翻開實驗指導書，聽完教師講解后即動手，出現故障也不會排除。這樣的實驗教學，不能有效地培養學生主動思考問題和解決問題的能力。

3.學生撰寫實驗報告只是流于形式。由于對實驗報告重視不夠，往往是抄實驗指導書，或相互抄襲，這同樣會影響實驗教學的效果。

二、數字電路實驗教學體系和內容的改革

1. 調整實驗教學在數字電子技術中的地位

為了適應電子技術的飛速發展，在數字電子技術教學中，應當采用課堂教學和實驗教學相結合的方法：一方面打牢理論基礎；另一方面通過實驗教學，提高學生的動手能力和儀器應用的能力，增加他們的實驗經驗，以適應未來就業需求。

2. 合理安排實驗課程比重

在以前的教學中，實驗課一直都是處于一種輔助地位，其課時通常占理論課時20%多，通過對國內外一些高校的調查，參考其它高校的課程設置比例，我們將部分理論課的課時放到實驗課中去。因此實驗課與理論課的占比達到1/3。

3. 實驗教學內容的改革

為了使數字電路實驗教學適應新形式需求，培養學生自主學習能力，改變實驗教學內容層次單一的局面，我們認為數字電路實驗教學內容應有如下幾個層次組成：

（1）理論驗證及基本操作技能培養

在這一層次里實驗內容將主要是對課堂理論內容的簡單驗證。由于學生在剛剛接觸數字電路實驗時對其還沒有充分、系統地認識，對實驗儀器接觸也較少，有些學生甚至不能正確識別和使用基本器件和儀器，所以在教學中應首先安排驗證性的實驗。通過實驗加深對課堂教學內容的理解，初步掌握常用的實驗設備的使用方法。能按照預定的實驗要求安排和完成一般驗證性實驗，會查找和解決常見錯誤。學會處理實驗數據，分析實驗結果，寫出較為規范的實驗報告。

（2）提高綜合運用數字電子技術知識的能力

在這一層次里，實驗內容將主要圍繞數字電路教學內容進行一些綜合性的實驗內容。由于有了前一個層次的實驗作為基礎，教師已經不必再詳細講解實驗，轉而引導學生進行自主學習。在這一層次中實驗內容體現一定的內容深度和難度，比如完成一個小的課題或課程設計。實驗室提供必要的硬件條件（比如各種儀器設備，較常見的芯片、測試板等），實驗教師提供關鍵內容的指導。同學從查資料、選擇元器件、構思實驗步驟到調試電路都盡可能獨立完成。實驗教師負責最終的驗收。這樣的實驗增強了學生的實驗興趣，調動了主動參與性和加強了實踐能力的培養，受到絕大多數同學的歡迎。

（3）掌握高新技術能力的培養

學生應利用現有的實驗條件，盡可能多地利用一些高新技術，比如單片機、可編程邏輯器件、計算機仿真等。這樣在工作崗位上就能夠迅速掌握工作需要的專業技術知識，具有更強的創新性、更具有創新能力。

在這一階段我們主要引入 Multisim 和Protel工具軟件。用仿真軟件中提供的虛擬儀器進行電路仿真實驗也更加適合學生在課下進行操作，既可以觀察電路的運行情況，又能夠熟悉儀器的正確使用方法。利用仿真軟件進行電路仿真的另一個好處是可以不用擔心電路連接錯誤而造成器件損壞的問題，可以放心大膽的連接電路，能夠有效激發學生的實驗熱情和培養創新能力。例如在三――八線譯碼器實驗中，實驗室觀測波形的設備主要是示波器，僅能夠同時觀測兩路信號波形，為了達到良好的教學效果最好能夠同時觀測輸入和輸出的全部波形信號，利用仿真軟件中提供的邏輯分析儀就可以實現對全部信號的觀察，可以很直觀地看出輸入輸出信號間的關系。

三、豐富教學組織形式，引導學生自主學習

針對上面提到的實驗教學的三個層次，實驗指導老師也應該有針對性地提供不同的指導。

在基礎型的實驗中，教師應主要提供儀器使用、簡單的電路故障檢查及排除的指導，要求學生養成良好的實驗習慣，遵守實驗操作規程。在以往的實驗教學中發現有四分之一到一半的同學存在帶電連接線路的問題，雖然不會產生大的危險，但是這樣的實驗習慣對于他們未來的工作來說是非常不利的。

在綜合設立類實驗中，實驗教學過程是教師和學生互動的一個雙邊過程，在課堂教學的組織上，不宜采用單純灌輸的方法組織教學，應盡量將啟發式教學引入到實驗教學中，教師的主要作用是引導學生多動腦思考，大膽嘗試，結合實驗中出現的現象、故障等引導學生去發現問題和解決問題。

很多學生在實驗課前進行仔細預習，提前在計算機上利用Multisim 或其他軟件將自己所設計的電路進行模擬仿真，在仿真中學生可以大膽地發揮自己的想象，大膽地嘗試各種設計方案。這樣，學生在實驗前對實驗原理等都有了深刻的理解，學生在實驗課上的任務主要是將實物電路與虛擬電路進行比較，因此可顯著提高教學效果，又可減少損壞儀器、器件的現象。

在創新實踐類的實驗中，教師應對學生完全放開，實驗課的主體是學生而不再是指導老師。在這一層次教師應注意發現每個學生的特長，因材施教，在實踐中安排適合的任務，使其得到充分的鍛煉。

四、數字電路實驗課程考查方式

在以往的實驗教學中，一般的考核方式是按照學生實驗的平時表現和實驗報告給出一個平均分數。這樣的考核方式可能出現部分同學鉆空子，有老師注意自己的時候就認真做，老師不注意自己的時候就找機會抄一下其他同學數據應付老師檢查。

針對這種情況，我們對實驗課的考核方式作出如下改革。

1.實驗課程單獨設課，不再計入數字電路理論課程。實驗課程一人一組，獨立操作。

2.平時實驗結束前，老師要抽查學生的實驗完成情況現場回答老師問題，并將實驗情況作為平時成績登記在冊。

3.期末的時候，老師從本學期做過的實驗中選擇部分典型實驗，為平衡實驗難度，對簡單實驗項目設置一些障礙，針對學生現場表現對學生進行實驗能力評分。考試時由學生隨機抽取實驗題目進行實驗，教師根據學生的實際操作情況以及所提問題給出實驗考試成績，期末總成績由平時的60%和考試成績的40%構成。

實踐表明，采取這種方法，能夠使學生加強實驗的緊迫感，使他們在課前進行預習成為可能，在很大程度上提高實驗效果。

五、實驗教學改革總結

通過幾年的努力，同學們的實驗技能和動手能力的確有了一定程度的提高，尤其對轉變學生實驗課程學習態度有了很大作用，學生逐漸重視實驗，對實驗產生了濃厚興趣。但是在教學改革過程中還存在一定問題：

實驗課時無法完全滿足需要，作為工科專業其實驗課時與理論課時比最好能夠達到1：1。資金短缺，無法及時更新實驗設備。

參考文獻：

篇（3）

【Abstract】The research-based teaching requires teachers to organize teaching by explore ways to cultivate students’curiosity and creativity.Using the FPGA technology students’learning interest and study effect can be inspired and improved in experiment teaching of digital circuits and system. Though the reform and exploration， the students’ability of exploration research and engineering skills can be improved for the national undergraduate electronic design contest.In this paper，under the guidance of research-based teaching，application of FPGA technology to the digital circuits and system experiment teaching be carried on the investigative teaching method and the exploration practice.

【Key words】Digital circuits and system experimental course；Research-based teaching；Bachelor engineering education；Interactive teaching

0 引言

課程教學是高等教育的主渠道，推動課程體系創新和教學內容、方法、手段的改革，已逐漸成為高等教育創新性人才培養目標改革的趨勢之一[1-3]。電子信息類實驗教學是高等院校理工類專業學生重要的專業基礎課，也是學生在大學教育階段的主要工程性實踐環節，它對培養學生的素質和能力十分重要，實驗教學效果對學生專業技能的培養以及就業都將產生直接影響[4-8]。

數字電路與系統實驗課程是數字電路理論課程學習到工程師轉換的一座重要的實踐橋梁。我們采用研究性教學模式為了進一步提升學生的創新意識和創新能力，創立類似科學研究的氛圍，以引起學生深刻體驗和共鳴。通過該實踐環節的磨礪，使學生鞏固和加深對數字電路和模數混合系統的理解，增強工程應用和工程實踐能力，為學生參加全國大學生電子設計大賽打下了堅實的基礎。電工電子實驗系列課程是南京郵電大學獨立設置的實驗實踐課程，也是重要的學科基礎課程；同時也是理論性、實踐性和工程技術性都很強的必修課程；是江蘇省重點建設課程和省級精品課程。本文在研究性教學思想的指導下， 應用FPGA技術對數字電路與系統實驗教學進行研究性教學實踐， 探索實施研究性教學的教學方法。

1 授課內容的變化

目前CPLD/FPGA有著越來越廣闊的應用前景，它和DSP及CPU并稱為電子系統的三大基石。CPLD/FPGA具有體系結構先進、支持在線編程、應用靈活、集成度高、功能強大、設計周期短、開發成本低、開發工具先進、產品標準化程度高、性能穩定以及可在線檢驗等優點，被廣泛應用于通信、儀器儀表、工業控制、信息處理等系統的設計與生產中。而掌握CPLD/FPGA設計技術已成為當今硬件工程師和IC設計工程師的必備技能。

在授課內容上體現了繼承與發展。即：繼承基于中小規模集成的電路設計并實現數字電路，發展目前產業常用的CPLD/FPGA實現數字電路。通過本課程授課內容的更新，使學生通過本課程掌握VHDL的程序設計方法與CPLD/FPGA的硬件設計與實現方法，培養在硬件、軟件方面獨立分析問題、解決問題的能力。

通過授課內容的變化，使學生既掌握設計與調測基于中小規模集成電路的方法，鍛煉學生的基本電路的調測和差錯能力，同時訓練學生掌握新技術、新工藝和新軟件，為學生解決復雜工程問題提供必要的知識積累。

2 授課形式的變化

依托我校電子科學與技術國家級實驗中心平臺，并結合授課教師的科研背景，我們編寫了偏重與基礎實驗技術與工程應用的普通高等院校電工電子實驗實踐系列教材，通過具有代表性的工程案例，強化電工電子實驗課程的工程技術性，并形成電工電子實驗技術知識體系。同時積極完善該課程的教學視頻、電子教案、綜合芯片數據表文件、實驗案例以及工程案例等線上資源，保證課程的系統性與完整性。

在授課形式上打通理論課和實踐課程的鴻溝，將數字電路理論課中的設計報告和研究報告在實踐課程中加以實現。要求實驗報告都要以科技論文的形式書寫，盡早鍛煉學生的實驗設計能力和文字表達能力，提升學生的研究和溝通能力。

3 考核形式的變化

針對研究性教學的形式，我們構建了多元化的考核方式。評分標準既包括了平時實驗報告的提交與報告質量、實驗操作情況、期中考試成績和期末考試成績，同時還包括了交互式學習的內容。在傳統的“平時+期中+期末”考核方式的基礎上，加入了平時實驗操作成績。考試和期中測驗允許學生攜帶自行準備的參考資料進入考場，同時試卷分為實踐部分（60分）和實驗技術與實驗理論部分（40分）。同時，由學生自主完成各種創新實驗，培養學生的工程實踐能力和創新能力。這種靈活的考核模式，有利于學生鍛煉工程實踐能力，完備學生的電子電路設計與實現的知識體系。

4 結束語

針對學生在工程實踐、創新能力薄弱的難題和瓶頸，我們在電工電子實驗實踐課程中引入研究型教學模式，以有效地培養學生的創新能力。改進教學內容，切實倡導以學生為主體的教學模式，促使學生主動學習，獨立思考，營造了良好的學習氛圍。該教學改革的實施有力地推動了我校實踐教學課程教學體系的改革與創新，學生參加創新實踐活動積極踴躍，表現出極大的熱情和自信，參加競賽并獲各類獎項越來越多。我校在大學生電子設計大賽、挑戰杯、全國大學生機器人大賽和美國機器人公開賽等重要賽事中，屢創佳績，近3年來獲得省級以上大學生電子類設計競賽獎共計近200項，其中國家級90余項?；谘芯啃偷臄底蛛娐放c系統實驗實踐課程改革有效地提升了學生的綜合素質和創新能力。

【參考文獻】

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[5]李錫，林連山，麻志濱，樊薇薇.加強實驗教學改革與創新，推動電工電子實驗中心建設[J].實驗技術與管理，2012（7）：118-120.

篇（4）

研究性教學是種需要教師將講授與實驗、引導與自學、教材與擴展閱讀有機結合，并達到完整、和諧、統的新型教學方法。對大學期間逐步培養學生的研究興趣和能力具有十分重要的作用?。課程實驗作為研究性教學個非常重要的環節，有不可替代的作用。尤其是在HDL所占教學比例很小的情況下，學生的知識掌握和能力提高需要靠實驗環節和課程實踐來實現。

 

本文根據教學實踐，通過研究研究性教學方法中實驗課的特點，針對語言在數字電路課程中的具體特點，提出了種數字電路課程中語言的實驗方法，并給出了具體的例子。

 

1 研究性教學中的實驗課特點

 

傳統的實驗教學模式通常是根據教學大綱，設定些固定的實驗項目，學生必須在課程規定的學時內完成這些實驗。對實驗方法和實驗儀器的使用，實驗前指導教師進行講解，實驗指導書上也有這些實驗的原理、電路及步驟等。這種以教師為主導的教學模式，使學生養成了做實驗只動手而不動腦的習慣，嚴重制約學生的創新思維，不利于培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。而且只注重實驗結果的傳統考核方式也影響學生創新能力和動手能力的培養。

 

具備研究性教學性質的實驗課應具備以下些特點：

 

(1)實驗題目的研究性。實驗題目應具備一定的研究性質。學生應通過對課程的研究自己解決問題，綜合地利用所學知識才能完成實驗。

 

(2)實驗課前研究的必要性。學生必須在實驗課前準備實驗，進行研究，才能完成實驗。

 

(3)教師的引導性。教師起引導作用而不是大包大攬。教師在實驗的過程中起到指導和糾錯的作用，而不是給出全部的解決方案。

 

(4)驗成績的綜合性。實驗成績不僅要根據最終的結果，還要依據學生的設計開發過程。

 

2 硬件描述語言的實驗特點

 

實驗是教學基礎上的實驗。HDL語言不止一種 其中常用的有Verilong HDL和VDL,我校選擇了Verilong HDL。相比較，由于我校在大一 上學期開設了C語言課程，學生對語法類似C的Verilong HDL比 VDHL更容易掌握。

 

而在64個學時的數字電路課程中留給進行教學的時間不超過個學時。因此，課堂上的知識傳授只能是初步的基礎知識’實驗和課后課程設計環節就占據了重要的地位。

 

我校數字邏輯課程中 教學具體目標定位為在學生遇到復雜的數字電路設計時，可 以 使用 語言編寫代碼對 FPGA等器件進行合理的硬件編程，編程并通過下載實現邏輯。 通過整個數字電路課程的學習，學生應該知道采用HDL編程實現的硬件的基本結構。因此，HDL在數字電路教學中絕對不是孤立的，與其他章節是相輔相成的關系，這和單獨學習一門Verilog HDL 或VHDL是不同的。

 

針對 的實驗題目， 應具備以下 種特點：

 

(1)應結合學生所學內容，難度由淺人深，并能引導學生進行研究。實驗的內容不能脫離開教學大綱的要求，在課程設計中可以有定比例的內容是教材中沒有的。教師在過程中要起到積極引導的作用。

 

(2)仿真和實際硬件操作相結合。根據HDL的開發工具，很容易實現波形仿真，波形仿真能驗證設計的真確性，給學生一個直觀的人士。在這個基礎上

再過渡到硬件的下載和運行，輔助以示波器等設備觀察波形和仿真結果進行比較。

 

(3)學生的實驗過程要有自己的開發設計。如果抄寫代碼進行實驗，實驗的效果就打了折扣，也不利于學生能力的提高，不符合研究性教學的要求。學生的實驗題目需要自己在實驗之前進行設計和開發，査找資料，進行討論，包含足夠的研究性學習過程。

 

3 實驗環節設計

 

3.1給出實驗題目

 

選題是重要的環節，題目的復雜性和難度對實驗的結果起了決定性的作用。應該在相關課程和書上或參考資料上例題雷同，但又和教學內容緊密結合。

 

題目與普通習題相比較，還要具備一定的復雜性，應能實現比較復雜的功能。否則太簡單也起不到效果。

 

在學生學習了基本的Verilong HDL 和組合邏輯中的譯碼器74X138之后，我們可以擬以下2種題目。

 

(1) 題目：在Quartus 下，使用Verilog HDL 編寫硬件描述語言，實現74X138 的功能，并進行波形仿真和下載到硬件進行功能驗證。

 

(2)題目： 在Quartus 下， 使用 Verilog HDL

編寫硬件描述語言，設計實現 個有 個裁判的仲裁電路使用 實現組合邏輯)， 并進行波形仿真和下載到硬件進行功能驗證。

 

很明顯， 題目(1)過于簡單， 學生可以抄寫書上代碼， 沒有研究性過程，不利于知識的鞏固和能力的培養。題目(2) 實際上要用到使用74X138 實現邏輯函數功能這常考的知識點， 需要學生從真值表做起’ 一步一步完成設計。表1 列出兩種題目 的主要區別。

 

學生開發過程對于題目，學生應在課后進行設計開發，最終編寫出代碼。這過程對培養學生解決問題的育巨力是不可低估的。在這過程中，教師應對學生的設計結果(代碼)進行查看和指導。學生的層次不，如果終驗之前不能完成設計，實驗的過程也將失敗。因此另外，將學生編隊為幾個人個研究組也是種可行的方法。學生在團隊中協作，互相幫助取長補短，培養團隊的協作能力。波形仿真雖然教師可以査看代碼的正確性，但仿真結果更能說明問題。在實驗課上首先介紹開發工具，然后引導學生創建工程，新建 文件，最后將編寫好的代碼輸人，直到編譯無誤。之后建立波形仿真文件，引導學生設置輸入波 形。 如個裁判設置為輸人端口即 的值為 查看輸出f。

 

波形仿真結果以圖形方式直觀地顯示了結果，并如實地展現了毛刺現象。波形仿真正確后，即可進入下一階段。

 

下載到開發板運行與測試 仿真成功之后， 在教師的指導下，通過設定芯片類型、管腳定義等過程，對整個工程重新進行編譯。需要注意將管腳配置為 上連接 了指示燈的引腳以便于觀察。學生可以在 將譯好 件載到 ? 就可以觀察指示燈的現實規律和使用示波器等設備進行測試。整個過程如圖所示。 設置芯片類型 餅

 

篇（5）

技工學校近幾年迎來了較好的發展時機，表現之一就是生源數量猛增，但質量參差不齊，有相當一部分學生對專業基礎課《數字電路》教學不適應。對機電專業班級《數字電路》機械制圖學習情況的調查表明，大概有30%的學生因沒有養成良好的學習習慣，思維能力、接受能力弱，認為教材太深、進度太快，學起來吃力，作業很難完成，即使完成質量也不高。還有20%的學生由于種種原因，缺乏參與課堂教學活動的熱情。本文從提高教學效率、能力培養、學習興趣、課堂教學氣氛三個方面對中職教育的《數字電路》實驗環節進行了相關的設計，以期能夠對我國數字實驗教學環節中存在的相關問題在一定程度上進行解決。

一、精選教學內容，提高教學效率

“興趣是最好的老師?！痹凇稊底蛛娐贰方虒W中，經常會存在很多理論性的東西，這種理論性特別深的東西，對于學生來說，直接以普通的“課堂知識傳授”方式進行教學，效果并不理想。好的教學內容能夠培養學生的適應能力，因此，作為老師，應該精選教學內容，從而提高教學的效率，及時對實驗內容進行充實、重組和更新。在實際的教學過程中理論聯系實際，重視實例的講述，讓學生在具體的實例中了解相關理論的內涵。對于整體教學任務的講述，教師可以把教學任務設計成一個或多個具體的、與實際相關聯的技術支持點，從而將枯燥的知識轉變為生動的技術實現，有利于學生理解和掌握所學知識，培養學生的創新應用能力。它將對學生的學習興趣和學習效果都帶來重大的影響。

二、用“設計性實驗”取代“驗證性實驗”，以能力培養為根本目標

在數字教學的實驗環節，常用的教學方式是由教師給出實驗的準備、操作以及可能出現的結果，由學生來進行相關操作，這種機械化的教學方式，對于學生來說只是進行驗證，不能激發學生的創新能力，造成學生“認死理”的現象比較嚴重，即只知對錯，對于其他的開放性的實驗環節沒有思考。這種情況下，老師可以通過給出任務的方式，讓學生自學，借助自身的創造力，發揮各自潛能，完成指定的任務，從而鞏固和加深學生對理論知識的理解。這樣學生經過對所接受的任務進行具體分析，可以掌握任務所涉及的內容、所需知識要點和難點，初步設立一個解決任務的大致步驟。同時經過借助圖書資料、網絡、其他人的思路和想法等匯總，確定具體的實驗方案。在實驗方案真正實施的過程中，學生的綜合應用知識的能力將進一步得到鍛煉。

三、用網絡手段，發揮現代教育技術優勢

隨著我們科技的迅猛發展，用網絡實施教學已經成為“《數字電路》實驗”教學改革的內在需求。適當地利用網絡、多媒體發揮現代教育的技術優勢，使得我們的教學方式可以得到相應改善。作為老師可以建立一個相關的教學網站，將《數字電路》試驗相關的課件、實驗內容、教學計劃全部到網站上，供學生查閱下載。學生還可以直接在網絡上進行相關的測評，對老師的教學環節中的相關問題進行咨詢，同時還可以提出建議，這樣可以避免師生當面交流中存在的一些問題，比如：有的學生比較害羞、有的學生不敢向老師提出問題、不敢直接向老師質疑，等等。

四、改革考核方式，激發學習興趣

課程考核是教學的環節之一，一個學生的整體表現將在課程的考核中得到充分體現。傳統的考核多是以平時成績+考試成績來評定的，這樣的考核方式存在平時成績的不公平性和不公正性，以及期末考試的突擊性的弱點。再加之應試教育的影響，我國的學生普遍比較重視成績的高低，不把實踐作為主體，只求一味地提高學習成績，不注重實驗過程和能力的提高。從而使得學生始終處于教學實踐的客體地位，不利于發揮學生的能動性。為了避免這樣的情況發生，可以將學生的最終考核分為三個部分，即實驗預習、實驗操作和實驗報告三部分。在實驗預習這一塊中，可以預設分值為30分，其中包括對于實驗原理、實驗電路圖、實驗步驟擬定、數據記錄表格設計等的預習，可以說這一部分是學生對《數字電路》實驗的態度得分。在實驗操作部分，預設分值為40 分，其中包括設備操作方法、實驗結果的正確性、排除故障的能力等項目，這一部分就是學生在實際學習中的基本功。在接下來的實驗報告中，預設分值為30分，其中包括實驗原理與電路圖、實驗內容和過程的陳述、實驗數據記錄和處理、實驗結果、實驗方案的總結以及心得體會等部分。在為學生計算總成績時，不要按照那種A、B、C、D等級的方式來劃分，而是按照具體成績來定，但是導向是讓學生把主要精力放在平時的實驗課題上，放在能力培養上，而不是在最后的考試中“押寶”，這樣有利于培養良好的學風。通過這樣的考核方式可以使學生的學習積極性得到了極大的提高，投入實驗的時間增多了，動手能力增強了，實驗操作以及實驗報告的質量有了明顯的提高。

五、激發學生的興趣、讓學生動起來是活躍課堂教學氣氛的關鍵

恩格斯指出：“就一個人來說，他的行動的一切活力都一定要通過他的頭腦，一定要轉變他的愿望和動機，才能使他行動起來。”興趣是最好的老師，學習中最活躍的成分就是興趣，只有使學生對學習的內容產生強烈的興趣，學生學習的熱情才能真正得到激發。教師要根據教學內容，認真挖掘課程資源，充分發揮個性優勢，精心組織，創設情境，激發學生的學習興趣。

在整個教育教學過程中，學生的主體地位是否得以體現，關鍵是看學生在整個教學過程中是否“動起來了”，即動口說，動手做，動腦想。蘇霍姆林斯基說：“在學生的勞動中，擺在第一位的并不是背書，不是記住別人的思想，而是讓本人去思考?！睘榱俗寣W生動起來，我除了采取日常提問外，還采取課堂討論、辯論、激情演講、實物演示等方式激發學生動口、動手和動腦的欲望，讓他們真正體驗到“動起來”的樂趣，以及“動起來”的成就感。

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數字電子技術實驗是學好數字電子技術的至關重要的課程，也是學生更深入的認識了解這門課程的重要一環，所以數字電子技術這門課學得好不好不是單憑一門理論就能說明的了問題的，還要看是實驗課的表現好不好。學生通過驗證、自行設計電路、安裝、調試電路、排除電路故障，初步掌握數字電子技術的原理，并能根據需要合理選用所需集成電路，設計并制作出實際電路，培養了學生的工程實踐能力，提高動手操作能力和創新能力，提高了運用理論解決實際問題的能力，對培養學生創新精神和實踐能力有著重要作用。

一、完善實驗手段

計算機及其軟件帶來的現代化教育資源為硬件課程的驗證型實驗向創新設計型實驗轉換提供了良好的實驗平臺。因此在《數字電子技術實驗》實驗手段上我們采用了實驗室硬件、EDA軟件仿真和開放式硬件的實驗教學模式。

學生在課堂時間，利用實驗室提供的硬件資源如實驗箱、導線、芯片等，在實驗室里完成全部實驗內容。一般只有基礎實驗才完全采用這種實驗手段。

目前使用的EDA工作軟件有EWB，它虛擬了一個可以對電子電路進行模擬仿真的工作臺，具有較完善的各種器件模型庫和常用分析儀器，能進行電子電路的設計，并能對電子電路進行較詳細的分析，它幾乎可以完成在實驗室進行的所有數字電路實驗，并且與實驗情況非常貼切。EWB仿真實驗與傳統的實驗相比，具有快速、安全、省材等優點，可以大大提中工作效率。用仿真軟件中提供的虛擬元件、虛擬儀器進行仿真實驗，既可以觀測電路的運行情況，便于選擇儀器及修改參數，又能熟悉儀器的正確使用。由于仿真軟件在使用時學生不，必擔心設計電路可能存在的錯誤或接錯電路損壞元器件或儀器，學生可以在實驗中大膽地連接電路，有利激發學生的創新意識和能力。由于虛擬實驗不受工作場地、儀器設備和元器件品種、數量的限制，便于開設設計性、綜合性實驗，所以既打破了實驗設備缺乏帶來的局限，又解決了課堂上未能解決的問題，這對傳統的實驗教學起到了很好的互補作用。

開方式硬件實驗是在實驗開始前將一個班的同學分成若干個組，每組發放一個簡易實驗箱，每個人發兩塊面包板和做相應實驗需要的元器件。實驗布置后，首先，學生利用課余時間按照實驗要求設計并在自己的面包板上搭建電路。其次，在本組發放的實驗箱上自行調試、查找錯誤，直到電路運行結果符合設計要求為止。最后，將帶有實驗電路的面包板帶到實驗室，在實驗室的實驗箱上運行并由指導教師驗收。除基礎性實驗，每次實驗都要求學生設計三種或者三種以上電路，選擇其中兩種采用開放式硬件與實驗室硬件相結合的方式實現，其余實驗采用EDA軟件仿真實現。

二、完善教學內容

我們主要從以下方面進行考慮：考慮教學對象的具體情況，因材施教；與數字電子技術理論教學有機結合，鞏固和加深學生對理論知識的理解與掌握；兼顧到實驗內容的實用性、創新性。在總結多年實驗教學改革和實踐的基礎上，在實驗內容的編寫上我們采用設計性、綜合性實驗為主，驗證性、基礎性實驗為輔的多層次教學模式。純粹的驗證會使學生感覺枯煤乏味，而單純的應用又缺少扎實的理論基礎，顯然也不可取。兩者的有機結合對課堂教學效果是至關重要的。

首先，開設基礎性實驗，鍛煉學生的基本技能。通過開設l～2個基礎性驗證性實驗，使學生熟悉基本實驗裝置如數字實驗箱、面包板、芯片等的使用。掌握基本門電路邏輯功能的測試方法、判斷數字電路故障的基本方法以及數字電路的一般設計和搭建方法。

其次，開設創新設計性實驗，提高學生的自主創新能力。

最后，采用綜合研究性實驗。當各專項實驗全部結束后，要求學生完成一個綜合研究性實驗。要盡可能地用到數字電子技術所學過的所有知識；要有總體電路圖和各部分電路的邏輯功能及具體電路，并且需要通過EDA軟件仿真和答辯通過。

通過這樣設計的實驗內容，使學生的學習呈現一個由淺入深，由易到難，循序漸進的過程。并且實驗內容設置與現實生活聯系也非常緊密，比如數字鐘、搶答器等，容易激發學生的學習興趣和熱情。

三、完善教學方式

多年來，實驗課的教學一直都采用被動式的教學模式，總是在實驗課前教師盡可能地準備好一切儀器設備，課中教師對實驗目的、原理、要求、實驗步驟、實驗儀器的使用、注意事項、數據處理以及如何操作等等，做詳細的講解甚至演示一遍，學生只是機械地模仿。這種教學方式，學生完全處于被動地位，缺乏主動學習與探索精神，極大地限制了學生的思維，不利于培養學生的思維能力和創新能力。且容易挫傷學生的創新性、積極性、主動性和獨立性。因此，數字電子技術實驗課的教學應充分發揮教師的主導作用，突出學生的主體地位，在時間和空間上給學生一定的自由度，使他們獨立思考、自己動手，在主動學習中得到鍛煉、提高能力。

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作者簡介：莫琳（1969-），女，廣西玉林人，廣西大學計算機與電子信息學院，實驗師。

基金項目：本文系廣西大學實驗室建設與實驗教學改革項目（項目編號：2100702）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0122-02

EDA（Electronic Design Automation，簡稱“EDA”）是電子設計的主潮流和方向，它的發展推動了電子行業電子技術的快速發展，也促使了高校電子技術課程必須進行相關教改。EDA的引入對數字電路課程設計的教學改革、系統設計、技術應用、方法、思路具有重要意義；把理論綜合地運用到一些實際的較復雜的電子電路系統工程中去，鍛煉了學生的實踐基本技能，培養了學生的工程應用能力及創新能力。本文結合廣西大學數字電路課程設計實驗教學的現狀、存在的問題，重新研制了實驗教學平臺，探討了數字電路課程設計教學改革的措施及取得的成效。

一、數字電子技術實驗室現狀及存在的問題

目前，數字電子技術實驗所使用的設備主要是以裝有74系列芯片為主的實驗設備，[1]其實驗結果顯示于實驗箱上的發光二級管及數碼管，主要能滿足單純的驗證性實驗，但也存在實驗內容受限、擴展性不足等諸多問題。

在教學過程中，首先向學生布置題目，學生對題目進行系統設計，然后使用Multisim進行仿真測試，最后用硬件實現電路。[2]通過仿真檢測學生的設計方案是否可行，只是模擬實現，沒有真正實現設計結果，要看到結果只有通過實驗箱連線，用萬能板搭建，或用PCB制板等方式。這些方法存在著諸多弊端：對于學生設計出來的復雜的電路，需要多塊芯片、多條導線才能接出；電路接好后容易出現接錯線、電路接觸不良、損壞芯片、排查電路困難，以及PCB制板過程繁瑣等問題，這些問題花費了學生大量的時間和精力。

二、實驗平臺的設計與功能特點

隨著數字電子技術的發展，現場可編程器件（FPGA）的出現，給數字電路的設計帶來了很大的便利，設計更為靈活。考慮到數字技術的發展、實驗教學的需求和任務，決定采用以FPGA芯片為核心的實驗平臺，這樣不僅能夠滿足現今的教學需求，同時能夠向學生展示最新技術的發展，激發學生學習數字技術的興趣。[3，4]

實驗平臺采用核心板+功能擴展板的方式，系統方框圖見圖1。

1.主要功能

（1）輸入模塊。輸入模塊包括USB供電模塊、下載模塊、獨立按鍵和八位矩陣按鍵。其中供電模塊采用常見的Mini USB接口，可從電腦或者USB充電設備中獲得+5V的電源。下載模塊提供JTAG和AS兩種下載模式，JTAG模式通常用于程序代碼的測試和驗證部分，AS模式則適用于程序代碼的應用環節。輸入按鍵是控制設備必不可少的部分，在核心板上提供了四位獨立按鍵，在功能擴展板上提供了八位矩陣按鍵，為滿足教學和創新實踐應用提供了有力保證。

（2）輸出模塊。輸出模塊主要集中在功能擴展板上，集合目前教學任務的該功能擴展板包含了七段數碼管、路口紅綠燈模塊、蜂鳴器和LED指示燈等。根據不同的教學任務將原理圖或代碼和實驗平臺相結合，系統就可以根據不同的實驗操作指令向相應設備傳送信號，并顯示不同的實驗結果。同時可以根據不同要求更換和升級功能擴展板，達到充分利用資源的效果。

（3）核心模塊FPGA芯片。選用Altera EP1C6T144C8作為核心單元，實驗平臺的集成開發環境為QuartusⅡ，其中設計輸入主要有原理圖輸入和HDL輸入兩種方式。學生已經學習了數字電子技術的相關課程，對各種基本的數字電路單元有了比較深入的了解和認識，在進行實驗的過程中主要是通過原理圖輸入，經過仿真和綜合后配置到FPGA芯片中，然后在實驗平臺上直接觀察實驗結果。教學流程如圖2所示。

使用原理圖輸入的方式適合剛學完數字電子技術的學生，該方式非常直觀、形象。同時鼓勵學生學習Verilog HDL或VHDL，基于可移植性和規范化方面的考慮，絕大部分FPGA設計和ASIC設計最終都將統一到HDL（硬件描述語言）平臺上，為以后進入FPGA的開發領域打好基礎。

2.實驗平臺的特點

設計開發板體積小，便于攜帶。學生可借出在宿舍或在開放實驗室完成設計，設計靈活方便，學生可隨意安排自己的時間。QuartusⅡ軟件中，提供的元件基本滿足設計的需求，減少了購買元件的成本。真實性強，學生在仿真設計過程中，可直接看到設計與實際是否相符，對出現的錯誤可隨時修改。將設計—仿真—實現連成一體，提高了學生的學習熱情。

三、數字電路課程設計實驗平臺在課程設計中的實施

1.優化設計內容

新的數字電路課程設計實驗平臺設計好后，對課程設計的實驗內容做了調整。

首先在選題時擴大了范圍，其次適當增加了難度。對于較復雜的設計電路，都可通過軟硬件結合的實驗平臺實現。允許兩人一組，鼓勵一人一組。讓學生在做課題時重在設計。學生根據自己的知識水平采取不同的設計方法實現，選出最佳方案。把設計好的電路下載到試驗平臺上就可直接看出設計成功與否。

2.注重實驗過程

（1）理論指導，布置設計。在理論教學階段，讓學生掌握數字電路系統的一般設計方法。對于復雜的數字電路系統，由整體到局部進行組合，再由局部到整體進行設計，要求學生學會模塊化的設計方法；然后布置設計任務及題目要實現的具體功能。

（2）學生查閱資料。學生根據題目要求，到圖書管、網絡、資料室了解相關技術應用，參考相關方案，根據自己的能力選定題目、制定設計方案。在這個階段，教師只是起引導作用，要求學生對設計的課題要充分理解并掌握其原理，這樣才能為后續的仿真設計、電路板調試打下良好的理論基礎。

（3）系統仿真設計及軟硬件系統調試。在數字電路課程設計中引入EDA仿真軟件教學，把EDA技術應用于數字電路課程設計，讓多數學生能在短時間內掌握其使用方法，并運用自如。

學生們在校期間如能熟練掌握EDA技術，對提高自己的工程應用能力，適應社會需求，找到合適自己發展的工作非常有利。

（4）撰寫實驗報告。撰寫課程設計報告。課程設計報告是一份嚴謹的科研報告，要求學生提交設計方案、設計過程、元器件的選擇、邏輯算法、調試方案、調試中處理問題與解決問題的方式，以及實驗結果、數據分析、報告總結等。[5]嚴格的要求對培養學生實事求是的工作作風有積極的促進作用，為今后撰寫畢業設計打下了堅實的基礎。

3.完善的考核制度

合理給出成績是培養學生工程應用能力的動力。[6]它不僅反映了學生的真實水平，還能激發學生的學習熱情和創造欲望。

考核方式采用小組答辯的形式，同樣題型的學生組成同一小組，在小組會上學生介紹自己的設計方案、實現方式，并當場演示實驗結果。教師和其他學生對其設計進行提問和討論，并在同一題型中選出最佳方案，每組最佳方案在全班總結會上展示，讓學生了解自己的不足，取長補短。

實踐教學表明，學生們通過數字電路課程設計這門和實踐緊密聯系的課程的訓練，工程應用能力得到了大大提高。

四、結束語

目前電子行業人才競爭激烈，不但要求學生理論基礎扎實，而且要有較強的自學能力及實踐動手能力。通過使用新的實驗平臺，學生們了解、接觸了電子行業最新的技術方法及制作過程，開闊了設計思路，擴展了學生實驗設計的范圍。數字電路課程設計的訓練為后續課程中更為復雜的電路設計、電子制作打下了良好基礎，每年都有不少大三、大四的學生，在全國、全區的大學生電子設計競賽中獲獎，這些成就都得益于數字電路課程設計的訓練。

參考文獻：

[1]周建國，王小蘭.虛擬實驗系統在“數字邏輯”實驗教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2011，（10）：78-80.

[2]高輝.多功能綜合性實驗方法研究[J].計算機教育，2010，（2）：154-140.

[3]劉英，李佳，徐兆君，等.工程素質與創新精神的培養與實踐[J].化工高等教育，2011，（2）：25-27.

篇（8）

依據第十六次全軍院校會議關于任職教育的相關精神，對于士官學員（高職高專學生）要求以“專業必需、能力本位、突出應用”為方向，目標是夯實學員的知識儲備，培養學員的實踐能力[1]。西安通信學院基礎部專業基礎教研室從前年開始進行《基于任務牽引的士官電子技術專業基礎課程建設與研究》課題的探索與研究，重點解決目前專業基礎課程教學中存在的有些問題：（1）教學目標不夠清晰，需要突破傳統教學模式的束縛；（2）克服目前理論與實踐結合不夠緊密，存在脫節的情況；（3）如何更好的體現教學內容的針對性和實用性[2]。專業基礎教研室對士官任職教育的目標和要求進行深入研究，依托電子技術系列課程探索推進任務驅動教學模式下的課程改革和建設，從明確專業基礎課程目標和定位、教學內容改革、教學方法手段等方面進行課程改革建設。

任務驅動教學模式使教員起到組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，因此需要教員具有更加科學合理的課堂管理水平，要求教員具有扎實的理論教學功底和較強的實踐教學能力，具有“雙師”的能力素質[3]。在大一第二學期和大二第一學期的《電路分析基礎》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》這三大課程教學中，專業基礎教研室和應用技術教研室積極開展合作，在教改班中交叉承擔理論與實踐的教學任務，隨著改革的應用推廣，目前共有十余名教員實現了交叉授課，承擔了教改任務，不但實現了跨教研室的融合，而且總體推動了教員隊伍能力提升，為“雙師型”教員隊伍建設奠定了良好基礎。這學期學院又以《數字電子技術》課程為突破，教改班中交叉承擔理論與實踐的教學，由于受場地限制僅僅對三個學員隊四個教學班施行交叉授課。

一、數字電路實驗課存在的問題及原因分析

數字電路實驗開課前，教研室與學員進行了廣泛交流。經過大一第二學期和大二第一學期的一年的學習，學員分別接觸了《電路分析基礎》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》這三大課程，理論知識環環相扣，但這期間所穿插的實驗課只要用心，肯積極動手，每一個學生都可以掌握。通過前面《電路分析基礎》、《模擬電子技術》實驗的實踐操作，學生基本上掌握了萬用表的使用方法，學會了電阻、電位器、電容器、二極管、三極管和運算放大器的識別及基本使用，對雙蹤示波器、交流毫伏表、函數信號發生器部分功能都有所熟悉，總體實踐操作情況較為良好。通過這一學期數字電路實驗課的教改，發現仍然存在一些問題。

1、部分學員不會獨立搭接電路

課前沒有好好預習，實驗前沒有根本搞清實驗目的和電路的實驗原理，在聽課的時候需要沒有理清自己動手操作的思路，單純地指望對著多媒體所展示的電路圖按部就班搭接電路。

2、測量數值錯誤

對實驗儀器使用不熟悉，使用萬用表測量數值時，有些學員不知萬用表紅黑表筆放在哪兒，甚至也有部分學員萬用表檔位選擇和數據讀取還未完全掌握；使用雙蹤示波器測量數值時，對菜單不會選擇，對按鈕不會操作，使用雙路信號時，不知道任何調整；使用函數信號發生器時，波型、檔位選擇還未完全掌握，信號幅度頻率設置不熟悉。關鍵是課前沒有好好預習，在聽課的時候不記筆記，課后不回憶交流。

3、實驗內容做不完

搭建全部電路并不是每個學員都可以做到，所以實驗過程中，一些學員電路還沒有搭完，教員就開始進行新的內容，部分學員跟不上，實踐操作的時間總是感到比較緊張，每次差不多測到一半就沒有時間了。對于實踐操作慢關鍵是學員課前理論知識掌握不好，沒有理清電路的實驗原理。有些學員把輸入信號接到輸出端，從輸入端引輸出信號；如果電路采用多個芯片時，忘記給所有芯片都加電源；如果芯片有多個獨立單元，比如74LS00芯片內部有四個與非門，74LS107芯片內部有兩個JK觸發器，有些學員把各獨立單元混接。

4、對自己所測的數據沒有把握

有些學員隊自己所測的數據沒有把握，導致實驗無法繼續進行。對于所測量的數據正確性總希望教員適當給一些提示，關鍵是理論沒有吃透。

二、提高教改班數字電路實驗課質量的方法

基于任務牽引的士官電子技術專業基礎課程建設與研究課題以能力培養為核心，重構教學內容。遵循“基礎服務專業，理論銜接應用”的理念，課程立足于提高學員的電子電路分析能力，動手實踐能力、綜合應用能力以及儀器設備使用能力等方面。改革中確定了以任務驅動教學理念為指導，按照“精講理論、加強實踐，突出應用”的思想，結合通信裝（設）備中的典型應用電路，研討分析教學內容組織，打破傳統的章節知識結構體系，以實用性和針對性為原則整合教學內容[4]。實驗課是培育學員動手實踐能力、綜合應用能力以及儀器設備使用能力的重要環節。

1、加強實踐環節

任何實踐都是建立在扎實的理論基礎之上實現的，在講課的時候需要講清動手操作的思路；實驗課的課前預習尤為重要，因此必須讓學員實驗課前寫好實驗報告。實驗課不只是單純的對著多媒體所展示的電路圖按部就班連接，每次實驗前首先要搞清實驗目的和實驗原理。搭設電路時，利用幻燈片上盡量給予正確的、可能出現各種各樣錯誤問題的詳細圖示。

教研室搭建實驗訓練臺，配置實驗儀器、元器件等，以所有實驗課電路作為實訓項目，教員利用課余時間自我實踐，自己發現問題，找出可能出現的問題以及排除方法，提高教員的動手能力和排除故障的能力。

經常組織教員進入實驗室聽課，發現經常學員出現什么樣的問題；另外每次實驗課課后，教研室經常組織教員交流，介紹學員實驗中出現的各種各樣的問題。

2、強化實驗儀器儀表使用

對實驗儀器儀表用到即復習，經常詳細講解。使學員用萬用表測量數值時，明白萬用表紅黑表筆放在哪兒，萬用表檔位如何選擇和數據怎樣讀?。皇箤W員用雙蹤示波器時清楚菜單按鈕怎么樣操作，觀察雙路信號時怎么樣調整；使用函數信號發生器時，熟悉波型、檔位、信號幅度、頻率怎么樣設置。

3、精講理論

實驗課上理論知識少一些，多一些實驗測量方法的講解。教員理論授課時間能夠精講，并且在理論課時重點突出實踐操作所要掌握的內容，實驗課上授課所講內容能夠細一些，理清動手思路，實驗課多給學員自己動手操作時間。

4、勤總結歸納

由于實驗課僅一周一次，太生疏也不太熟練，教員經常利用課余時間將儀器的使用與電路的搭接的基本方法給學員總結歸納；實驗報告寫完之后，教員集中統一再講解，課后再輔導一下。

三、結語

在任務驅動教學法中，教員作為引導者，靈活運用“啟發式”、“問題式”、“討論式”等多種教學方法，學員在任務驅動下，針對包含的問題充分發揮主觀能動性，發揮團隊協作作用，通過對學習資源的主動研習，多渠道、多層次地尋找任務的解決方案，通過任務的研判、分析、學習、實驗、解決等環節來實現對知識和能力的建構。整個教學過程理論與實踐協調進行、交互遞進，激發學員的參與熱情，提高學習效果。教學中采取“學中做，做中學，交互遞進”的形式，將需要學員掌握的知識點、能力點分解到具體的任務情境下，將理論學習融合在學員對實際電子電路的分析應用過程中。教與學的緊密結合，激發學員的主體作用，培養學員提出問題、分析問題和解決問題的能力。認真分析數字電路實驗課存在的問題及原因，想方設法提高教改班數字電路實驗課質量。

【參考文獻】

[1] 鄧玉元.士官數字電子技術教學探討[J].西安郵電學院學報，2011.11.

[2] 潘健，鄧玉元，黃天錄等.基于任務牽引的士官電子技術專業基礎課程建設與研究[R].西安通信學院，2013.09.

[3] 潘健.基于任務牽引的電子技術課程教學探索[J].新西部，2013.04.

篇（9）

數字電路實驗是數字電子技術課程的重要實踐環節，進一步培養學生工程能力的一門專業技術基礎課，是一門實踐性很強的課程。學生通過驗證、自行設計電路，安裝，調試電路，排除電路故障，初步掌握數字電子技術的原理，并能根據需要合理選用所需集成電路，設計并制作出實際電路，培養學生的工程實踐能力，提高動手操作能力和創新能力，為后續專業學習打下堅實的基礎。但目前學院的數字電子技術實驗教學從教學內容的設置到教學方法的運用都存在一些影響學生基本操作技能形成的不利因素，必要進行改革。

1 實驗內容的改革

數字電路實驗是一門理論性和實踐性都很強的課程，但是目前學院所使用的教材多為驗證性實驗，而且偏重理論和實踐性的內容較少，實驗內容相對簡單。內容老化，手段單一，造成大部分學生動手能力得不到加強，不利于培養學生的綜合分析設計的能力，不能適應當今社會對應用性、創新型人才的要求。

根據學生知識、能力培養的總體要求，合理編排實驗內容。在實驗內容的選定上，既有一定量的驗證型實驗，也有適量的設計型、綜合型實驗。兩者缺一不可，各自起作用，比如：集成邏輯門電路的功能測試。屬于驗證型實驗，該實驗主要是幫助學生認識基本的邏輯芯片，驗證基本邏輯芯片的功能，與此同時，在單純依靠實驗臺時，可以適當結合計算機仿真軟件，增加適量仿真型實驗內容。在實驗的操作過程中，把每個實驗都分成兩部分，第一部分是基礎實驗，通過實驗是學生進一步鞏固和加深對相關課程基本理論的理解，鞏固基本概念、提高綜合運用所學知識的能力；第二部分是延伸實驗，目的是進一步提高學生對教學系統的理解、培養學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創新能力，培養學生進行科學研究的獨立工作能力，取得工程設計與組裝調試的實踐經驗。

2 實驗教學方法的改革

實驗過程機械化。實驗過程一般是在實驗箱上，學生按照老師的要求進行實驗。每個實驗分兩節課。從實驗內容、所用儀器，到實驗步驟的安排，學生都沒有選擇的機會，處于一種相對被動的地位。因此，實驗給學生的印象較膚淺。

實驗設備比較陳舊、易損。 學院對實驗室的資金投入不足，儀器質量不佳、易損。在實驗過程中，元器件老化、損壞不可避免，但需要及時更新。檢查芯片的好壞和線路相當復雜，每周的實驗課時又多，嚴重影響教師和學生的學習。鑒于上述等等原因，筆者提出一些改進措施如下：

2.1 增加實驗學時

基礎實驗、綜合設計性實驗、仿真實驗學時分別按 3∶4∶3分配 ，以全面提高學生理論聯系實際的能力、知識綜合能力、創新設計能力。實行實驗單獨設課與實驗成績單獨計算 ，極大地提高了實驗環節在整個教學中的地位，改變過去實驗教學只是從屬于理論教學，實驗學時不足，綜合性實驗偏少，創新性實驗缺乏，實驗質量的好壞對成績影響不大的弊端。

2.2 改革考核方式

為了做到對學生的全面評價，實驗成績應標準化、定量化。實驗課程的最后一次實驗課程內容為實驗考試，實驗考試內容以考查學生完成綜合性和設計性實驗的實際能力為主旨，按A、B、C、D、E 評定成績，該成績占總成績40 %。其中，實驗報告占總成績20%，平時的實驗表現，特別是綜合設計性實驗的實驗操作及完成情況占總成績40% ，作為判斷學生能力和全面發展的一個重要依據，這樣提高廣大學生的實驗熱情，變被動為主動。

3 改革實驗教學手段

3.1 實施開放實驗室

由于以往實驗室橫向定時開放，學生不能長時間的在實驗室進行實驗設計。橫向定時開放指的是實驗室只是根據課程表的安排，在規定的上課時間內開放。但是綜合設計性實驗不同于一般的驗證性實驗，需要的時間相對較長。為了能讓學生學到更多的實驗技術和科學的實驗方法，從而也很難提高其實驗技能和動手能力，必須開放實驗室。開放實驗室，首先，要求學生熟悉并已經掌握了簡單的實驗設備的使用。其次，要求學生在前一個星期就必須選擇實驗內容或者補做上課的實驗內容。第三，要求學生必須嚴格遵守開放實驗室管理條例進行實驗操作。

3.2 仿真軟件的使用

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1 目前數字電路實驗中存在的問題

1.1 隨著教學改革，理論課課時被壓縮

隨著理論課課時被壓縮，實驗學時也相應的被減少。雖然理論課課時被減少，但是重要內容不會被縮減，意味著學生在學習相同知識的情況下，時間減少，所以對于理論知識的理解度下降。實驗課上，教師不得不占用一部分時間去講解實驗內容，使得學生動手做實驗的時間更少。而學生不能理解理論知識，實驗課上更會一頭霧水，不能順利的完成實驗內容。

1.2 驗證性實驗偏多，設計性實驗過少

目前的數電實驗一般是7個左右，其中至少有5～6個驗證性實驗。驗證性實驗只是對于課堂所學知識的驗證，不能鍛煉學生的邏輯思維能力。而設計性實驗，教師只需要給定實驗目的，實驗要求，實驗條件，學生自主思考設計電路，完成實驗，這樣能更好地鍛煉學生的動手能力和思維能力。

1.3 實驗形式單一

目前的實驗都是在數字電路實驗箱上進行。實驗結果會受到實驗箱，芯片甚至導線的影響。簡單的實驗可以自主排除，但是復雜的實驗，排除問題困難。我們可以引進EDA技術，復雜的和設計性的實驗可以在EDA軟件平臺上完成。

1.4 過于注重實驗結果，驗收實驗形式片面

目前的實驗教學，大部分教師只注重結果，不注重實驗過程。導致學生也只注重結果，實驗過程中遇到問題不思考，只求別人幫助，盡快做出結果讓教師檢查。實驗沒有領悟徹底，實驗報告更只是形式。

2 數字電路實驗教學改革措施

2.1 完善教學策略，提高實驗效率

課時被壓縮，理論課教師應該與時俱進，一些非重點并且應用較少的內容，納入學生自學范疇。重要部分重點講解，特別是數字電子技術的入門基礎知識部分，更應該讓學生重點掌握，為學習后面章節的內容打下基礎。學生理論知識扎實的話，實驗課上教師講課時間減少，把更多的時間的留出來供學生自己動手做實驗。如何利用有效的時間讓學生接受并理解此次實驗的所有信息，是實驗教師上課時的著重點，需要多下功夫。并且要清楚實驗教師在實驗課中更多的是引導學生解決實驗中遇到的問題。

2.2 增加設計性實驗，調動學生積極性

以往的數電實驗課，驗證性實驗偏多，學生在掌握理論知識后，很容易就做出來了，沒有什么趣味性和挑戰性。剩下的實驗課時間一般都被學生玩手機或者發呆、聊天浪費掉。如果我們增加一些有趣味性的設計性實驗，比如四路搶答器。在一定的實驗條件和范圍內，學生自己設計電路，查找原因，分析結果。剛開始接觸設計性實驗，學生會感覺設計困難，難以完成。我們可以用任務驅動的方式來完成學生從驗證性實驗到設計性實驗的過度。任務驅動的模式如下：第一，精心設計課題，提出設計任務。任務是驅動實驗的核心，如何的提出任務是一門學問。教師應該根據數電理論知識的學習水平和實驗目標，把相關知識細化分類，嵌入到趣味實例中展示給學生。第二，激發求知興趣，仔細分析任務。在教師的引導下，學生接收任務，分析此次實驗有哪些部分比較熟悉，有哪些是新的知識點，查閱相關資料，理解所有知識點，初步構思設計任務。第三，啟發邏輯思維，解決實驗任務。學生分組探討，合理完成實驗任務。設計完成后，搭建電路，完成電路測試。若出現問題，自主發現問題并解決問題。教師在其中的角色應該是一個引導者，引導學生自己完成任務。第四，完善課題任務，自我評價總結。任務初步完成后，學生應該對照最初的任務，看是否完成了任務中的所有要求，自行查缺補漏。最后，總結此次任務中的失誤和不足，力爭下次遇到相同任務，能夠一舉拿下。學生在整個設計性實驗的過程中，提高了發現問題、分析問題、解決問題的能力，也樹立了嚴謹的科學作風。

2.3 引進EDA技術，豐富實驗形式

以往的數電實驗基本都在實驗箱上進行，對于簡單的驗證性實驗還可以進行。如果遇到復雜的實驗和設計性實驗，一根導線的通斷都能影響整個實驗的結果。復雜實驗中，導線多，不便于我們檢查電路，發現問題。針對這一現象，我們可以把EDA技術或者其他的仿真軟件引入到實驗教學中。EDA技術逐漸成為電子電路和設計系統的重要手段，我們把EDA技術與數字電路實驗教學相結合，可以提高學生的實踐能力，創新能力。第一，打破了以前的上課才能做實驗的模式，在時間和空間上沒有限制。第二，我們借助EDA進行仿真，仿真的結果可以用波形或者圖形等生動的形式表現出來。圖文并茂的仿真界面和比較好的人機交互界面能極大的調動學生的學習積極性，從而提高了學習效率。第三，基于EDA技術的數字電路實驗可以克服實驗箱的不足。實驗箱在長期使用過程中老化，有些元器件被損壞。隨著技術發展，實驗箱更新不及時，有些元器件的型號、數量不能滿足實驗需求。EDA技術可以克服在實驗箱上做實驗的不足，因此學生可以發揮想象，大膽設計。但是，把先進的EDA技術引進到數字電路實驗中，并不意味著徹底不使用傳統的數電實驗箱設備，積極引進先進技術和手段，對傳統實驗方式進行改革，把兩者巧妙的結合起來，來發揮各自的優點。

2.4 注重實驗過程，改革考核方式

篇（11）

數字電子技術課程是電子信息工程、自動化、機電一體化、電力系統自動化、電氣自動化、計算機等相關專業的主要技術基礎課，是一門理論與實踐緊密相結合的課程。本課程的主要特點是:實踐性強，系統性強，邏輯思維強。本課程作用與任務是:通過學習數字系統邏輯分析與設計的基本理論和方法，使學生學會使用標準的集成電路，掌握典型數字電路的分析方法以及常用數字電路的分析和設計方法，使其逐步具備獨立分析與設計數字邏輯電路的能力。當前，該課程在網絡教學中采用視頻錄像教學方式，存在的主要問題是缺少實驗教學，考核方式只有理論部分，缺少實驗評價。

二、基于Mulitism軟件的教學方法改革

(一)Mulitism軟件簡介

Mulitism是美國國家儀器公司推出的電路原理設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，是早期的ElectronicWork-bench(EWB)的升級換代的產品。Mulitism元器件庫包含了數千種電路元器件供仿真實驗選用，虛擬測試儀器儀表種類齊全。該軟件特色體現在它將各種虛擬儀表非常逼真地與電路原理圖放置在同一操作界面上進行各項參數和波形的測試，以圖形化的方式消除了傳統電路仿真的復雜性，它具有詳細的電路分析功能，可以設計、測試和演示各種電子電路。

(二)Mulitism在教學中的具體使用

數字電子技術的知識點可劃分為兩大類，即組合邏輯電路和時序邏輯電路。在組合邏輯的教學中，以邏輯代數、基本邏輯門、邏輯函數、基本邏輯電路為基礎;在基本邏輯門視頻錄像教學中傳統的教學方法采用真值表進行講解，而采用Mulitism可通過邏輯門、開關、LED顯示器進行直觀實驗式教學;在邏輯函數視頻錄像教學中重點講解公式化簡、卡若圖化簡，規則繁瑣通常需6個左右課時進行講解，而采用Mulitism可利用其邏輯函數轉換器實現真值表、邏輯函數、邏輯電路、邏輯表達式化簡相互之間轉換，因此可大大減少課時。組合邏輯的常用邏輯功能芯片教學中，需掌握編碼器、譯碼器、譯碼顯示器、數據選擇器、加法器、比較器，在時序邏輯的教學中觸發器、寄存器、計數器是重點，也是本門課程的難點，這些知識點具有很強的實踐性，在視頻錄像教學中只能理論講解，而采用Mulitism可實現實踐式教學，可幫助學生更好的理解，同時又可提高學生的學習興趣，繼而提高學生學習的主觀能動性。

(三)Mulitism在具體知識點上的教學示例

以六十進制計數器為例進行Mulitism教學示例。六十進制計數器的講解分為三個步驟進行教學。

1.在PPT中介紹

Mulitism中典型的計數器芯片74LS161N，74是個系列名，LS是低功耗，161是型號，N表示民用產品。它是一塊四位二進制數計數器，可用一塊74LS161N設計成十六進制以內的任意進制計數器，用多塊74LS161N級聯可設計出任意進制的計數器。

2.在PPT中講解

74LS161N芯片的清零、計數、保持、同步預置數四種功能，結合Mulitism仿真進行教學。在Mulitism仿真中教學能讓學生直觀接受，達到一邊理論教學、一邊實驗示范的直觀學習效果，有利于提高教師的教學效率、學生的學習效果。課后學生可在自己的電腦上進行反復仿真實驗。