数字电路实验报告大全11篇

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在本课程的实验项目中设置了12学时必开实验，包括验证型实验和设计型实验。主要目标概括为以下四点：

（1）掌握电路性能仿真方法，提高对电路的设计、分析、调试、故障排除的能力。

（2）掌握虚拟仪器仪表的使用方法。

（3）掌握电子线路原理图设计的过程、方法及技巧。

（4）掌握印刷电路板图设计的过程、方法和技巧，训练电路设计方面的综合工程素质。具体项目设置为：Multisim10界面设置及原理图绘制（2学时验证型）、Multisim10虚拟仪器仪表使用（2学时验证型）、Multisim10分析功能及电路特性仿真（2学时设计型）、AltiumDesigner原理图设计（2学时设计型）、AltiumDesignerPCB步线练习（4学时设计型）。

1.考核方式

考核内容为学生实验完成情况和实验报告两项。关于实验完成情况，考核学生是否参加实验、实验过程中是否认真、是否完成（独立完成）并得到正确结果；关于实验报告，考核学生的实验报告是否正确、完整、无误，实验报告的内容应包括实验目的、实验内容、实验中遇到的问题及解决办法，并附实验结果及分析，最后在实验报告上给出考核分数。对实验完成情况记实验成绩分，对实验报告记实验报告分。两项成绩之和为实验课成绩，占课程总成绩的50%。

二、上机考试设计

1.考试方法

配合本课程的教学目标，期末考试采用上机操作考试，开卷，一人一机，上交电子答卷word文件。老师对电子答卷进行评阅，记录成绩。考试题目类型为综合型大题，考查软件操作、模拟/数字电路分析与仿真、常用仪器仪表使用、元器件辨识、原理图和PCB图绘制的基本技能，考核范围全面，难度中等偏上，符合教学大纲的要求。

2.考试内容

试卷一般包括三道大题，覆盖了本课程两个电子线路CAD教学软件的主要内容，包括基础部分和应用部分，考查了学生的基本操作技能和虚拟设计及测量的工程素质。第一大题为Multisim模拟电路操作题，主要考察软件Multisim的基本概念学习情况及模拟电路的仿真与分析能力，包括一些基本物理单位的使用、基本虚拟测量仪器仪表的使用等，例如：绘制单管放大电路、对电路输出变量进行测量以及电路频率特性测量等内容；第二大题是Multisim数字电路操作题，考察软件Multisim的使用情况，包括数字电路的元器件、常用虚拟仪器仪表及常用分析和仿真方法等，例如：按要求绘制异步预置计数器电路图、电路元件设置、添加逻辑分析仪进行波形测量等内容；第三大题是AltiumDesigner上机操作题，主要考察软件AltiumDesigner的学习应用情况，包括原理图输入、元器件库使用、PCB板绘制的基本规则和方法等，例如：计数显示电路原理图绘制、PCB图绘制、PCB板参数设置等内容。

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作者简介：柴志军（1979-），男，讲师，长期从事电子线路应用研究与教学。

基金项目：本文为黑龙江大学新世纪教育教学改革工程《中俄学院双语教学方法研究》资助项目成果

引言

数字电路实验是数字电路课程的重要教学环节，同时也是课程设计、毕业设计等实践性教学环节的基础课程。数字电路实验具有很强的实践性，对培养学生数字电路的测试、分析、设计及创新能力具有很大作用。现在全国各高校都在对数字电子技术及实验的教学内容和体系进行改革与调整，但是仍然无法满足当代科学与技术的发展要求。随着近年来高校的扩招，毕业生数量大幅增加，用人单位对人才知识结构和实用性的要求随之提高，因此培养在校生的各种技能，对学生的未来发展是大有好处的。

一、普通实验教学存在的主要问题

存在的问题主要表现在：

1.理论课学时数压缩，相应的实验内容及学时数也不得不减少。由于受时间的限制，无法安排更多的设计性和综合性实验，大部分是验证性实验，使学生无法得到数字电路设计的系统训练。

2.验证性实验多。由于数字电路实验课安排的内容大多是验证性实验，学生在实验过程中基本上是“照葫芦画瓢”。他们普遍认为实验简单好做，所以不十分重视。一些学生实验前不预习，到了实验室才翻开实验指导书，听完教师讲解后即动手，出现故障也不会排除。这样的实验教学，不能有效地培养学生主动思考问题和解决问题的能力。

3.学生撰写实验报告只是流于形式。由于对实验报告重视不够，往往是抄实验指导书，或相互抄袭，这同样会影响实验教学的效果。

二、数字电路实验教学体系和内容的改革

1. 调整实验教学在数字电子技术中的地位

为了适应电子技术的飞速发展，在数字电子技术教学中，应当采用课堂教学和实验教学相结合的方法：一方面打牢理论基础；另一方面通过实验教学，提高学生的动手能力和仪器应用的能力，增加他们的实验经验，以适应未来就业需求。

2. 合理安排实验课程比重

在以前的教学中，实验课一直都是处于一种辅助地位，其课时通常占理论课时20%多，通过对国内外一些高校的调查，参考其它高校的课程设置比例，我们将部分理论课的课时放到实验课中去。因此实验课与理论课的占比达到1/3。

3. 实验教学内容的改革

为了使数字电路实验教学适应新形式需求，培养学生自主学习能力，改变实验教学内容层次单一的局面，我们认为数字电路实验教学内容应有如下几个层次组成：

（1）理论验证及基本操作技能培养

在这一层次里实验内容将主要是对课堂理论内容的简单验证。由于学生在刚刚接触数字电路实验时对其还没有充分、系统地认识，对实验仪器接触也较少，有些学生甚至不能正确识别和使用基本器件和仪器，所以在教学中应首先安排验证性的实验。通过实验加深对课堂教学内容的理解，初步掌握常用的实验设备的使用方法。能按照预定的实验要求安排和完成一般验证性实验，会查找和解决常见错误。学会处理实验数据，分析实验结果，写出较为规范的实验报告。

（2）提高综合运用数字电子技术知识的能力

在这一层次里，实验内容将主要围绕数字电路教学内容进行一些综合性的实验内容。由于有了前一个层次的实验作为基础，教师已经不必再详细讲解实验，转而引导学生进行自主学习。在这一层次中实验内容体现一定的内容深度和难度，比如完成一个小的课题或课程设计。实验室提供必要的硬件条件（比如各种仪器设备，较常见的芯片、测试板等），实验教师提供关键内容的指导。同学从查资料、选择元器件、构思实验步骤到调试电路都尽可能独立完成。实验教师负责最终的验收。这样的实验增强了学生的实验兴趣，调动了主动参与性和加强了实践能力的培养，受到绝大多数同学的欢迎。

（3）掌握高新技术能力的培养

学生应利用现有的实验条件，尽可能多地利用一些高新技术，比如单片机、可编程逻辑器件、计算机仿真等。这样在工作岗位上就能够迅速掌握工作需要的专业技术知识，具有更强的创新性、更具有创新能力。

在这一阶段我们主要引入 Multisim 和Protel工具软件。用仿真软件中提供的虚拟仪器进行电路仿真实验也更加适合学生在课下进行操作，既可以观察电路的运行情况，又能够熟悉仪器的正确使用方法。利用仿真软件进行电路仿真的另一个好处是可以不用担心电路连接错误而造成器件损坏的问题，可以放心大胆的连接电路，能够有效激发学生的实验热情和培养创新能力。例如在三――八线译码器实验中，实验室观测波形的设备主要是示波器，仅能够同时观测两路信号波形，为了达到良好的教学效果最好能够同时观测输入和输出的全部波形信号，利用仿真软件中提供的逻辑分析仪就可以实现对全部信号的观察，可以很直观地看出输入输出信号间的关系。

三、丰富教学组织形式，引导学生自主学习

针对上面提到的实验教学的三个层次，实验指导老师也应该有针对性地提供不同的指导。

在基础型的实验中，教师应主要提供仪器使用、简单的电路故障检查及排除的指导，要求学生养成良好的实验习惯，遵守实验操作规程。在以往的实验教学中发现有四分之一到一半的同学存在带电连接线路的问题，虽然不会产生大的危险，但是这样的实验习惯对于他们未来的工作来说是非常不利的。

在综合设立类实验中，实验教学过程是教师和学生互动的一个双边过程，在课堂教学的组织上，不宜采用单纯灌输的方法组织教学，应尽量将启发式教学引入到实验教学中，教师的主要作用是引导学生多动脑思考，大胆尝试，结合实验中出现的现象、故障等引导学生去发现问题和解决问题。

很多学生在实验课前进行仔细预习，提前在计算机上利用Multisim 或其他软件将自己所设计的电路进行模拟仿真，在仿真中学生可以大胆地发挥自己的想象，大胆地尝试各种设计方案。这样，学生在实验前对实验原理等都有了深刻的理解，学生在实验课上的任务主要是将实物电路与虚拟电路进行比较，因此可显著提高教学效果，又可减少损坏仪器、器件的现象。

在创新实践类的实验中，教师应对学生完全放开，实验课的主体是学生而不再是指导老师。在这一层次教师应注意发现每个学生的特长，因材施教，在实践中安排适合的任务，使其得到充分的锻炼。

四、数字电路实验课程考查方式

在以往的实验教学中，一般的考核方式是按照学生实验的平时表现和实验报告给出一个平均分数。这样的考核方式可能出现部分同学钻空子，有老师注意自己的时候就认真做，老师不注意自己的时候就找机会抄一下其他同学数据应付老师检查。

针对这种情况，我们对实验课的考核方式作出如下改革。

1.实验课程单独设课，不再计入数字电路理论课程。实验课程一人一组，独立操作。

2.平时实验结束前，老师要抽查学生的实验完成情况现场回答老师问题，并将实验情况作为平时成绩登记在册。

3.期末的时候，老师从本学期做过的实验中选择部分典型实验，为平衡实验难度，对简单实验项目设置一些障碍，针对学生现场表现对学生进行实验能力评分。考试时由学生随机抽取实验题目进行实验，教师根据学生的实际操作情况以及所提问题给出实验考试成绩，期末总成绩由平时的60%和考试成绩的40%构成。

实践表明，采取这种方法，能够使学生加强实验的紧迫感，使他们在课前进行预习成为可能，在很大程度上提高实验效果。

五、实验教学改革总结

通过几年的努力，同学们的实验技能和动手能力的确有了一定程度的提高，尤其对转变学生实验课程学习态度有了很大作用，学生逐渐重视实验，对实验产生了浓厚兴趣。但是在教学改革过程中还存在一定问题：

实验课时无法完全满足需要，作为工科专业其实验课时与理论课时比最好能够达到1：1。资金短缺，无法及时更新实验设备。

参考文献：

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【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

课程教学是高等教育的主渠道，推动课程体系创新和教学内容、方法、手段的改革，已逐渐成为高等教育创新性人才培养目标改革的趋势之一[1-3]。电子信息类实验教学是高等院校理工类专业学生重要的专业基础课，也是学生在大学教育阶段的主要工程性实践环节，它对培养学生的素质和能力十分重要，实验教学效果对学生专业技能的培养以及就业都将产生直接影响[4-8]。

数字电路与系统实验课程是数字电路理论课程学习到工程师转换的一座重要的实践桥梁。我们采用研究性教学模式为了进一步提升学生的创新意识和创新能力，创立类似科学研究的氛围，以引起学生深刻体验和共鸣。通过该实践环节的磨砺，使学生巩固和加深对数字电路和模数混合系统的理解，增强工程应用和工程实践能力，为学生参加全国大学生电子设计大赛打下了坚实的基础。电工电子实验系列课程是南京邮电大学独立设置的实验实践课程，也是重要的学科基础课程；同时也是理论性、实践性和工程技术性都很强的必修课程；是江苏省重点建设课程和省级精品课程。本文在研究性教学思想的指导下， 应用FPGA技术对数字电路与系统实验教学进行研究性教学实践， 探索实施研究性教学的教学方法。

1 授课内容的变化

目前CPLD/FPGA有着越来越广阔的应用前景，它和DSP及CPU并称为电子系统的三大基石。CPLD/FPGA具有体系结构先进、支持在线编程、应用灵活、集成度高、功能强大、设计周期短、开发成本低、开发工具先进、产品标准化程度高、性能稳定以及可在线检验等优点，被广泛应用于通信、仪器仪表、工业控制、信息处理等系统的设计与生产中。而掌握CPLD/FPGA设计技术已成为当今硬件工程师和IC设计工程师的必备技能。

在授课内容上体现了继承与发展。即：继承基于中小规模集成的电路设计并实现数字电路，发展目前产业常用的CPLD/FPGA实现数字电路。通过本课程授课内容的更新，使学生通过本课程掌握VHDL的程序设计方法与CPLD/FPGA的硬件设计与实现方法，培养在硬件、软件方面独立分析问题、解决问题的能力。

通过授课内容的变化，使学生既掌握设计与调测基于中小规模集成电路的方法，锻炼学生的基本电路的调测和差错能力，同时训练学生掌握新技术、新工艺和新软件，为学生解决复杂工程问题提供必要的知识积累。

2 授课形式的变化

依托我校电子科学与技术国家级实验中心平台，并结合授课教师的科研背景，我们编写了偏重与基础实验技术与工程应用的普通高等院校电工电子实验实践系列教材，通过具有代表性的工程案例，强化电工电子实验课程的工程技术性，并形成电工电子实验技术知识体系。同时积极完善该课程的教学视频、电子教案、综合芯片数据表文件、实验案例以及工程案例等线上资源，保证课程的系统性与完整性。

在授课形式上打通理论课和实践课程的鸿沟，将数字电路理论课中的设计报告和研究报告在实践课程中加以实现。要求实验报告都要以科技论文的形式书写，尽早锻炼学生的实验设计能力和文字表达能力，提升学生的研究和沟通能力。

3 考核形式的变化

针对研究性教学的形式，我们构建了多元化的考核方式。评分标准既包括了平时实验报告的提交与报告质量、实验操作情况、期中考试成绩和期末考试成绩，同时还包括了交互式学习的内容。在传统的“平时+期中+期末”考核方式的基础上，加入了平时实验操作成绩。考试和期中测验允许学生携带自行准备的参考资料进入考场，同时试卷分为实践部分（60分）和实验技术与实验理论部分（40分）。同时，由学生自主完成各种创新实验，培养学生的工程实践能力和创新能力。这种灵活的考核模式，有利于学生锻炼工程实践能力，完备学生的电子电路设计与实现的知识体系。

4 结束语

针对学生在工程实践、创新能力薄弱的难题和瓶颈，我们在电工电子实验实践课程中引入研究型教学模式，以有效地培养学生的创新能力。改进教学内容，切实倡导以学生为主体的教学模式，促使学生主动学习，独立思考，营造了良好的学习氛围。该教学改革的实施有力地推动了我校实践教学课程教学体系的改革与创新，学生参加创新实践活动积极踊跃，表现出极大的热情和自信，参加竞赛并获各类奖项越来越多。我校在大学生电子设计大赛、挑战杯、全国大学生机器人大赛和美国机器人公开赛等重要赛事中，屡创佳绩，近3年来获得省级以上大学生电子类设计竞赛奖共计近200项，其中国家级90余项。基于研究型的数字电路与系统实验实践课程改革有效地提升了学生的综合素质和创新能力。

【参考文献】

[1]许晓东，卞良.本科工程教育研究性教学探索与实践[J].高等工程教育研究. 2014（2）：43-49

[2]成谢锋，郭宇锋，黄丽亚，肖建，孙科学.大电子实验教学平台建设和教学方式的改革[J].实验室研究与探索，2015（9）：164-167.

[3]K-xue Sun，Yu-han Cheng，Xie-feng Cheng and Jian Xiao.Massively open online courses effective practices on engineering education.2015 International Conference on Education，Management and Systems Engineering（EMSE2015）.2015（8）：127-130

[4]郭志雄.电工电子实践教学改革的探索与实践[J].教育与职业，2013（2）：155-156.

[5]李锡，林连山，麻志滨，樊薇薇.加强实验教学改革与创新，推动电工电子实验中心建设[J].实验技术与管理，2012（7）：118-120.

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研究性教学是种需要教师将讲授与实验、引导与自学、教材与扩展阅读有机结合，并达到完整、和谐、统的新型教学方法。对大学期间逐步培养学生的研究兴趣和能力具有十分重要的作用⋯。课程实验作为研究性教学个非常重要的环节，有不可替代的作用。尤其是在HDL所占教学比例很小的情况下，学生的知识掌握和能力提高需要靠实验环节和课程实践来实现。

 

本文根据教学实践，通过研究研究性教学方法中实验课的特点，针对语言在数字电路课程中的具体特点，提出了种数字电路课程中语言的实验方法，并给出了具体的例子。

 

1 研究性教学中的实验课特点

 

传统的实验教学模式通常是根据教学大纲，设定些固定的实验项目，学生必须在课程规定的学时内完成这些实验。对实验方法和实验仪器的使用，实验前指导教师进行讲解，实验指导书上也有这些实验的原理、电路及步骤等。这种以教师为主导的教学模式，使学生养成了做实验只动手而不动脑的习惯，严重制约学生的创新思维，不利于培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。而且只注重实验结果的传统考核方式也影响学生创新能力和动手能力的培养。

 

具备研究性教学性质的实验课应具备以下些特点：

 

(1)实验题目的研究性。实验题目应具备一定的研究性质。学生应通过对课程的研究自己解决问题，综合地利用所学知识才能完成实验。

 

(2)实验课前研究的必要性。学生必须在实验课前准备实验，进行研究，才能完成实验。

 

(3)教师的引导性。教师起引导作用而不是大包大揽。教师在实验的过程中起到指导和纠错的作用，而不是给出全部的解决方案。

 

(4)验成绩的综合性。实验成绩不仅要根据最终的结果，还要依据学生的设计开发过程。

 

2 硬件描述语言的实验特点

 

实验是教学基础上的实验。HDL语言不止一种 其中常用的有Verilong HDL和VDL,我校选择了Verilong HDL。相比较，由于我校在大一 上学期开设了C语言课程，学生对语法类似C的Verilong HDL比 VDHL更容易掌握。

 

而在64个学时的数字电路课程中留给进行教学的时间不超过个学时。因此，课堂上的知识传授只能是初步的基础知识’实验和课后课程设计环节就占据了重要的地位。

 

我校数字逻辑课程中 教学具体目标定位为在学生遇到复杂的数字电路设计时，可 以 使用 语言编写代码对 FPGA等器件进行合理的硬件编程，编程并通过下载实现逻辑。 通过整个数字电路课程的学习，学生应该知道采用HDL编程实现的硬件的基本结构。因此，HDL在数字电路教学中绝对不是孤立的，与其他章节是相辅相成的关系，这和单独学习一门Verilog HDL 或VHDL是不同的。

 

针对 的实验题目， 应具备以下 种特点：

 

(1)应结合学生所学内容，难度由浅人深，并能引导学生进行研究。实验的内容不能脱离开教学大纲的要求，在课程设计中可以有定比例的内容是教材中没有的。教师在过程中要起到积极引导的作用。

 

(2)仿真和实际硬件操作相结合。根据HDL的开发工具，很容易实现波形仿真，波形仿真能验证设计的真确性，给学生一个直观的人士。在这个基础上

再过渡到硬件的下载和运行，辅助以示波器等设备观察波形和仿真结果进行比较。

 

(3)学生的实验过程要有自己的开发设计。如果抄写代码进行实验，实验的效果就打了折扣，也不利于学生能力的提高，不符合研究性教学的要求。学生的实验题目需要自己在实验之前进行设计和开发，査找资料，进行讨论，包含足够的研究性学习过程。

 

3 实验环节设计

 

3.1给出实验题目

 

选题是重要的环节，题目的复杂性和难度对实验的结果起了决定性的作用。应该在相关课程和书上或参考资料上例题雷同，但又和教学内容紧密结合。

 

题目与普通习题相比较，还要具备一定的复杂性，应能实现比较复杂的功能。否则太简单也起不到效果。

 

在学生学习了基本的Verilong HDL 和组合逻辑中的译码器74X138之后，我们可以拟以下2种题目。

 

(1) 题目：在Quartus 下，使用Verilog HDL 编写硬件描述语言，实现74X138 的功能，并进行波形仿真和下载到硬件进行功能验证。

 

(2)题目： 在Quartus 下， 使用 Verilog HDL

编写硬件描述语言，设计实现 个有 个裁判的仲裁电路使用 实现组合逻辑)， 并进行波形仿真和下载到硬件进行功能验证。

 

很明显， 题目(1)过于简单， 学生可以抄写书上代码， 没有研究性过程，不利于知识的巩固和能力的培养。题目(2) 实际上要用到使用74X138 实现逻辑函数功能这常考的知识点， 需要学生从真值表做起’ 一步一步完成设计。表1 列出两种题目 的主要区别。

 

学生开发过程对于题目，学生应在课后进行设计开发，最终编写出代码。这过程对培养学生解决问题的育巨力是不可低估的。在这过程中，教师应对学生的设计结果(代码)进行查看和指导。学生的层次不，如果終验之前不能完成设计，实验的过程也将失败。因此另外，将学生编队为几个人个研究组也是种可行的方法。学生在团队中协作，互相帮助取长补短，培养团队的协作能力。波形仿真虽然教师可以査看代码的正确性，但仿真结果更能说明问题。在实验课上首先介绍开发工具，然后引导学生创建工程，新建 文件，最后将编写好的代码输人，直到编译无误。之后建立波形仿真文件，引导学生设置输入波 形。 如个裁判设置为输人端口即 的值为 查看输出f。

 

波形仿真结果以图形方式直观地显示了结果，并如实地展现了毛刺现象。波形仿真正确后，即可进入下一阶段。

 

下载到开发板运行与测试 仿真成功之后， 在教师的指导下，通过设定芯片类型、管脚定义等过程，对整个工程重新进行编译。需要注意将管脚配置为 上连接 了指示灯的引脚以便于观察。学生可以在 将译好 件载到 ? 就可以观察指示灯的现实规律和使用示波器等设备进行测试。整个过程如图所示。 设置芯片类型 餅

 

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技工学校近几年迎来了较好的发展时机，表现之一就是生源数量猛增，但质量参差不齐，有相当一部分学生对专业基础课《数字电路》教学不适应。对机电专业班级《数字电路》机械制图学习情况的调查表明，大概有30%的学生因没有养成良好的学习习惯，思维能力、接受能力弱，认为教材太深、进度太快，学起来吃力，作业很难完成，即使完成质量也不高。还有20%的学生由于种种原因，缺乏参与课堂教学活动的热情。本文从提高教学效率、能力培养、学习兴趣、课堂教学气氛三个方面对中职教育的《数字电路》实验环节进行了相关的设计，以期能够对我国数字实验教学环节中存在的相关问题在一定程度上进行解决。

一、精选教学内容，提高教学效率

“兴趣是最好的老师。”在《数字电路》教学中，经常会存在很多理论性的东西，这种理论性特别深的东西，对于学生来说，直接以普通的“课堂知识传授”方式进行教学，效果并不理想。好的教学内容能够培养学生的适应能力，因此，作为老师，应该精选教学内容，从而提高教学的效率，及时对实验内容进行充实、重组和更新。在实际的教学过程中理论联系实际，重视实例的讲述，让学生在具体的实例中了解相关理论的内涵。对于整体教学任务的讲述，教师可以把教学任务设计成一个或多个具体的、与实际相关联的技术支持点，从而将枯燥的知识转变为生动的技术实现，有利于学生理解和掌握所学知识，培养学生的创新应用能力。它将对学生的学习兴趣和学习效果都带来重大的影响。

二、用“设计性实验”取代“验证性实验”，以能力培养为根本目标

在数字教学的实验环节，常用的教学方式是由教师给出实验的准备、操作以及可能出现的结果，由学生来进行相关操作，这种机械化的教学方式，对于学生来说只是进行验证，不能激发学生的创新能力，造成学生“认死理”的现象比较严重，即只知对错，对于其他的开放性的实验环节没有思考。这种情况下，老师可以通过给出任务的方式，让学生自学，借助自身的创造力，发挥各自潜能，完成指定的任务，从而巩固和加深学生对理论知识的理解。这样学生经过对所接受的任务进行具体分析，可以掌握任务所涉及的内容、所需知识要点和难点，初步设立一个解决任务的大致步骤。同时经过借助图书资料、网络、其他人的思路和想法等汇总，确定具体的实验方案。在实验方案真正实施的过程中，学生的综合应用知识的能力将进一步得到锻炼。

三、用网络手段，发挥现代教育技术优势

随着我们科技的迅猛发展，用网络实施教学已经成为“《数字电路》实验”教学改革的内在需求。适当地利用网络、多媒体发挥现代教育的技术优势，使得我们的教学方式可以得到相应改善。作为老师可以建立一个相关的教学网站，将《数字电路》试验相关的课件、实验内容、教学计划全部到网站上，供学生查阅下载。学生还可以直接在网络上进行相关的测评，对老师的教学环节中的相关问题进行咨询，同时还可以提出建议，这样可以避免师生当面交流中存在的一些问题，比如：有的学生比较害羞、有的学生不敢向老师提出问题、不敢直接向老师质疑，等等。

四、改革考核方式，激发学习兴趣

课程考核是教学的环节之一，一个学生的整体表现将在课程的考核中得到充分体现。传统的考核多是以平时成绩+考试成绩来评定的，这样的考核方式存在平时成绩的不公平性和不公正性，以及期末考试的突击性的弱点。再加之应试教育的影响，我国的学生普遍比较重视成绩的高低，不把实践作为主体，只求一味地提高学习成绩，不注重实验过程和能力的提高。从而使得学生始终处于教学实践的客体地位，不利于发挥学生的能动性。为了避免这样的情况发生，可以将学生的最终考核分为三个部分，即实验预习、实验操作和实验报告三部分。在实验预习这一块中，可以预设分值为30分，其中包括对于实验原理、实验电路图、实验步骤拟定、数据记录表格设计等的预习，可以说这一部分是学生对《数字电路》实验的态度得分。在实验操作部分，预设分值为40 分，其中包括设备操作方法、实验结果的正确性、排除故障的能力等项目，这一部分就是学生在实际学习中的基本功。在接下来的实验报告中，预设分值为30分，其中包括实验原理与电路图、实验内容和过程的陈述、实验数据记录和处理、实验结果、实验方案的总结以及心得体会等部分。在为学生计算总成绩时，不要按照那种A、B、C、D等级的方式来划分，而是按照具体成绩来定，但是导向是让学生把主要精力放在平时的实验课题上，放在能力培养上，而不是在最后的考试中“押宝”，这样有利于培养良好的学风。通过这样的考核方式可以使学生的学习积极性得到了极大的提高，投入实验的时间增多了，动手能力增强了，实验操作以及实验报告的质量有了明显的提高。

五、激发学生的兴趣、让学生动起来是活跃课堂教学气氛的关键

恩格斯指出：“就一个人来说，他的行动的一切活力都一定要通过他的头脑，一定要转变他的愿望和动机，才能使他行动起来。”兴趣是最好的老师，学习中最活跃的成分就是兴趣，只有使学生对学习的内容产生强烈的兴趣，学生学习的热情才能真正得到激发。教师要根据教学内容，认真挖掘课程资源，充分发挥个性优势，精心组织，创设情境，激发学生的学习兴趣。

在整个教育教学过程中，学生的主体地位是否得以体现，关键是看学生在整个教学过程中是否“动起来了”，即动口说，动手做，动脑想。苏霍姆林斯基说：“在学生的劳动中，摆在第一位的并不是背书，不是记住别人的思想，而是让本人去思考。”为了让学生动起来，我除了采取日常提问外，还采取课堂讨论、辩论、激情演讲、实物演示等方式激发学生动口、动手和动脑的欲望，让他们真正体验到“动起来”的乐趣，以及“动起来”的成就感。

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数字电子技术实验是学好数字电子技术的至关重要的课程，也是学生更深入的认识了解这门课程的重要一环，所以数字电子技术这门课学得好不好不是单凭一门理论就能说明的了问题的，还要看是实验课的表现好不好。学生通过验证、自行设计电路、安装、调试电路、排除电路故障，初步掌握数字电子技术的原理，并能根据需要合理选用所需集成电路，设计并制作出实际电路，培养了学生的工程实践能力，提高动手操作能力和创新能力，提高了运用理论解决实际问题的能力，对培养学生创新精神和实践能力有着重要作用。

一、完善实验手段

计算机及其软件带来的现代化教育资源为硬件课程的验证型实验向创新设计型实验转换提供了良好的实验平台。因此在《数字电子技术实验》实验手段上我们采用了实验室硬件、EDA软件仿真和开放式硬件的实验教学模式。

学生在课堂时间，利用实验室提供的硬件资源如实验箱、导线、芯片等，在实验室里完成全部实验内容。一般只有基础实验才完全采用这种实验手段。

目前使用的EDA工作软件有EWB，它虚拟了一个可以对电子电路进行模拟仿真的工作台，具有较完善的各种器件模型库和常用分析仪器，能进行电子电路的设计，并能对电子电路进行较详细的分析，它几乎可以完成在实验室进行的所有数字电路实验，并且与实验情况非常贴切。EWB仿真实验与传统的实验相比，具有快速、安全、省材等优点，可以大大提中工作效率。用仿真软件中提供的虚拟元件、虚拟仪器进行仿真实验，既可以观测电路的运行情况，便于选择仪器及修改参数，又能熟悉仪器的正确使用。由于仿真软件在使用时学生不，必担心设计电路可能存在的错误或接错电路损坏元器件或仪器，学生可以在实验中大胆地连接电路，有利激发学生的创新意识和能力。由于虚拟实验不受工作场地、仪器设备和元器件品种、数量的限制，便于开设设计性、综合性实验，所以既打破了实验设备缺乏带来的局限，又解决了课堂上未能解决的问题，这对传统的实验教学起到了很好的互补作用。

开方式硬件实验是在实验开始前将一个班的同学分成若干个组，每组发放一个简易实验箱，每个人发两块面包板和做相应实验需要的元器件。实验布置后，首先，学生利用课余时间按照实验要求设计并在自己的面包板上搭建电路。其次，在本组发放的实验箱上自行调试、查找错误，直到电路运行结果符合设计要求为止。最后，将带有实验电路的面包板带到实验室，在实验室的实验箱上运行并由指导教师验收。除基础性实验，每次实验都要求学生设计三种或者三种以上电路，选择其中两种采用开放式硬件与实验室硬件相结合的方式实现，其余实验采用EDA软件仿真实现。

二、完善教学内容

我们主要从以下方面进行考虑：考虑教学对象的具体情况，因材施教；与数字电子技术理论教学有机结合，巩固和加深学生对理论知识的理解与掌握；兼顾到实验内容的实用性、创新性。在总结多年实验教学改革和实践的基础上，在实验内容的编写上我们采用设计性、综合性实验为主，验证性、基础性实验为辅的多层次教学模式。纯粹的验证会使学生感觉枯煤乏味，而单纯的应用又缺少扎实的理论基础，显然也不可取。两者的有机结合对课堂教学效果是至关重要的。

首先，开设基础性实验，锻炼学生的基本技能。通过开设l～2个基础性验证性实验，使学生熟悉基本实验装置如数字实验箱、面包板、芯片等的使用。掌握基本门电路逻辑功能的测试方法、判断数字电路故障的基本方法以及数字电路的一般设计和搭建方法。

其次，开设创新设计性实验，提高学生的自主创新能力。

最后，采用综合研究性实验。当各专项实验全部结束后，要求学生完成一个综合研究性实验。要尽可能地用到数字电子技术所学过的所有知识；要有总体电路图和各部分电路的逻辑功能及具体电路，并且需要通过EDA软件仿真和答辩通过。

通过这样设计的实验内容，使学生的学习呈现一个由浅入深，由易到难，循序渐进的过程。并且实验内容设置与现实生活联系也非常紧密，比如数字钟、抢答器等，容易激发学生的学习兴趣和热情。

三、完善教学方式

多年来，实验课的教学一直都采用被动式的教学模式，总是在实验课前教师尽可能地准备好一切仪器设备，课中教师对实验目的、原理、要求、实验步骤、实验仪器的使用、注意事项、数据处理以及如何操作等等，做详细的讲解甚至演示一遍，学生只是机械地模仿。这种教学方式，学生完全处于被动地位，缺乏主动学习与探索精神，极大地限制了学生的思维，不利于培养学生的思维能力和创新能力。且容易挫伤学生的创新性、积极性、主动性和独立性。因此，数字电子技术实验课的教学应充分发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位，在时间和空间上给学生一定的自由度，使他们独立思考、自己动手，在主动学习中得到锻炼、提高能力。

篇（7）

作者简介：莫琳（1969-），女，广西玉林人，广西大学计算机与电子信息学院，实验师。

基金项目：本文系广西大学实验室建设与实验教学改革项目（项目编号：2100702）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0122-02

EDA（Electronic Design Automation，简称“EDA”）是电子设计的主潮流和方向，它的发展推动了电子行业电子技术的快速发展，也促使了高校电子技术课程必须进行相关教改。EDA的引入对数字电路课程设计的教学改革、系统设计、技术应用、方法、思路具有重要意义；把理论综合地运用到一些实际的较复杂的电子电路系统工程中去，锻炼了学生的实践基本技能，培养了学生的工程应用能力及创新能力。本文结合广西大学数字电路课程设计实验教学的现状、存在的问题，重新研制了实验教学平台，探讨了数字电路课程设计教学改革的措施及取得的成效。

一、数字电子技术实验室现状及存在的问题

目前，数字电子技术实验所使用的设备主要是以装有74系列芯片为主的实验设备，[1]其实验结果显示于实验箱上的发光二级管及数码管，主要能满足单纯的验证性实验，但也存在实验内容受限、扩展性不足等诸多问题。

在教学过程中，首先向学生布置题目，学生对题目进行系统设计，然后使用Multisim进行仿真测试，最后用硬件实现电路。[2]通过仿真检测学生的设计方案是否可行，只是模拟实现，没有真正实现设计结果，要看到结果只有通过实验箱连线，用万能板搭建，或用PCB制板等方式。这些方法存在着诸多弊端：对于学生设计出来的复杂的电路，需要多块芯片、多条导线才能接出；电路接好后容易出现接错线、电路接触不良、损坏芯片、排查电路困难，以及PCB制板过程繁琐等问题，这些问题花费了学生大量的时间和精力。

二、实验平台的设计与功能特点

随着数字电子技术的发展，现场可编程器件（FPGA）的出现，给数字电路的设计带来了很大的便利，设计更为灵活。考虑到数字技术的发展、实验教学的需求和任务，决定采用以FPGA芯片为核心的实验平台，这样不仅能够满足现今的教学需求，同时能够向学生展示最新技术的发展，激发学生学习数字技术的兴趣。[3，4]

实验平台采用核心板+功能扩展板的方式，系统方框图见图1。

1.主要功能

（1）输入模块。输入模块包括USB供电模块、下载模块、独立按键和八位矩阵按键。其中供电模块采用常见的Mini USB接口，可从电脑或者USB充电设备中获得+5V的电源。下载模块提供JTAG和AS两种下载模式，JTAG模式通常用于程序代码的测试和验证部分，AS模式则适用于程序代码的应用环节。输入按键是控制设备必不可少的部分，在核心板上提供了四位独立按键，在功能扩展板上提供了八位矩阵按键，为满足教学和创新实践应用提供了有力保证。

（2）输出模块。输出模块主要集中在功能扩展板上，集合目前教学任务的该功能扩展板包含了七段数码管、路口红绿灯模块、蜂鸣器和LED指示灯等。根据不同的教学任务将原理图或代码和实验平台相结合，系统就可以根据不同的实验操作指令向相应设备传送信号，并显示不同的实验结果。同时可以根据不同要求更换和升级功能扩展板，达到充分利用资源的效果。

（3）核心模块FPGA芯片。选用Altera EP1C6T144C8作为核心单元，实验平台的集成开发环境为QuartusⅡ，其中设计输入主要有原理图输入和HDL输入两种方式。学生已经学习了数字电子技术的相关课程，对各种基本的数字电路单元有了比较深入的了解和认识，在进行实验的过程中主要是通过原理图输入，经过仿真和综合后配置到FPGA芯片中，然后在实验平台上直接观察实验结果。教学流程如图2所示。

使用原理图输入的方式适合刚学完数字电子技术的学生，该方式非常直观、形象。同时鼓励学生学习Verilog HDL或VHDL，基于可移植性和规范化方面的考虑，绝大部分FPGA设计和ASIC设计最终都将统一到HDL（硬件描述语言）平台上，为以后进入FPGA的开发领域打好基础。

2.实验平台的特点

设计开发板体积小，便于携带。学生可借出在宿舍或在开放实验室完成设计，设计灵活方便，学生可随意安排自己的时间。QuartusⅡ软件中，提供的元件基本满足设计的需求，减少了购买元件的成本。真实性强，学生在仿真设计过程中，可直接看到设计与实际是否相符，对出现的错误可随时修改。将设计—仿真—实现连成一体，提高了学生的学习热情。

三、数字电路课程设计实验平台在课程设计中的实施

1.优化设计内容

新的数字电路课程设计实验平台设计好后，对课程设计的实验内容做了调整。

首先在选题时扩大了范围，其次适当增加了难度。对于较复杂的设计电路，都可通过软硬件结合的实验平台实现。允许两人一组，鼓励一人一组。让学生在做课题时重在设计。学生根据自己的知识水平采取不同的设计方法实现，选出最佳方案。把设计好的电路下载到试验平台上就可直接看出设计成功与否。

2.注重实验过程

（1）理论指导，布置设计。在理论教学阶段，让学生掌握数字电路系统的一般设计方法。对于复杂的数字电路系统，由整体到局部进行组合，再由局部到整体进行设计，要求学生学会模块化的设计方法；然后布置设计任务及题目要实现的具体功能。

（2）学生查阅资料。学生根据题目要求，到图书管、网络、资料室了解相关技术应用，参考相关方案，根据自己的能力选定题目、制定设计方案。在这个阶段，教师只是起引导作用，要求学生对设计的课题要充分理解并掌握其原理，这样才能为后续的仿真设计、电路板调试打下良好的理论基础。

（3）系统仿真设计及软硬件系统调试。在数字电路课程设计中引入EDA仿真软件教学，把EDA技术应用于数字电路课程设计，让多数学生能在短时间内掌握其使用方法，并运用自如。

学生们在校期间如能熟练掌握EDA技术，对提高自己的工程应用能力，适应社会需求，找到合适自己发展的工作非常有利。

（4）撰写实验报告。撰写课程设计报告。课程设计报告是一份严谨的科研报告，要求学生提交设计方案、设计过程、元器件的选择、逻辑算法、调试方案、调试中处理问题与解决问题的方式，以及实验结果、数据分析、报告总结等。[5]严格的要求对培养学生实事求是的工作作风有积极的促进作用，为今后撰写毕业设计打下了坚实的基础。

3.完善的考核制度

合理给出成绩是培养学生工程应用能力的动力。[6]它不仅反映了学生的真实水平，还能激发学生的学习热情和创造欲望。

考核方式采用小组答辩的形式，同样题型的学生组成同一小组，在小组会上学生介绍自己的设计方案、实现方式，并当场演示实验结果。教师和其他学生对其设计进行提问和讨论，并在同一题型中选出最佳方案，每组最佳方案在全班总结会上展示，让学生了解自己的不足，取长补短。

实践教学表明，学生们通过数字电路课程设计这门和实践紧密联系的课程的训练，工程应用能力得到了大大提高。

四、结束语

目前电子行业人才竞争激烈，不但要求学生理论基础扎实，而且要有较强的自学能力及实践动手能力。通过使用新的实验平台，学生们了解、接触了电子行业最新的技术方法及制作过程，开阔了设计思路，扩展了学生实验设计的范围。数字电路课程设计的训练为后续课程中更为复杂的电路设计、电子制作打下了良好基础，每年都有不少大三、大四的学生，在全国、全区的大学生电子设计竞赛中获奖，这些成就都得益于数字电路课程设计的训练。

参考文献：

[1]周建国，王小兰.虚拟实验系统在“数字逻辑”实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2011，（10）：78-80.

[2]高辉.多功能综合性实验方法研究[J].计算机教育，2010，（2）：154-140.

[3]刘英，李佳，徐兆君，等.工程素质与创新精神的培养与实践[J].化工高等教育，2011，（2）：25-27.

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依据第十六次全军院校会议关于任职教育的相关精神，对于士官学员（高职高专学生）要求以“专业必需、能力本位、突出应用”为方向，目标是夯实学员的知识储备，培养学员的实践能力[1]。西安通信学院基础部专业基础教研室从前年开始进行《基于任务牵引的士官电子技术专业基础课程建设与研究》课题的探索与研究，重点解决目前专业基础课程教学中存在的有些问题：（1）教学目标不够清晰，需要突破传统教学模式的束缚；（2）克服目前理论与实践结合不够紧密，存在脱节的情况；（3）如何更好的体现教学内容的针对性和实用性[2]。专业基础教研室对士官任职教育的目标和要求进行深入研究，依托电子技术系列课程探索推进任务驱动教学模式下的课程改革和建设，从明确专业基础课程目标和定位、教学内容改革、教学方法手段等方面进行课程改革建设。

任务驱动教学模式使教员起到组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，因此需要教员具有更加科学合理的课堂管理水平，要求教员具有扎实的理论教学功底和较强的实践教学能力，具有“双师”的能力素质[3]。在大一第二学期和大二第一学期的《电路分析基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》这三大课程教学中，专业基础教研室和应用技术教研室积极开展合作，在教改班中交叉承担理论与实践的教学任务，随着改革的应用推广，目前共有十余名教员实现了交叉授课，承担了教改任务，不但实现了跨教研室的融合，而且总体推动了教员队伍能力提升，为“双师型”教员队伍建设奠定了良好基础。这学期学院又以《数字电子技术》课程为突破，教改班中交叉承担理论与实践的教学，由于受场地限制仅仅对三个学员队四个教学班施行交叉授课。

一、数字电路实验课存在的问题及原因分析

数字电路实验开课前，教研室与学员进行了广泛交流。经过大一第二学期和大二第一学期的一年的学习，学员分别接触了《电路分析基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》这三大课程，理论知识环环相扣，但这期间所穿插的实验课只要用心，肯积极动手，每一个学生都可以掌握。通过前面《电路分析基础》、《模拟电子技术》实验的实践操作，学生基本上掌握了万用表的使用方法，学会了电阻、电位器、电容器、二极管、三极管和运算放大器的识别及基本使用，对双踪示波器、交流毫伏表、函数信号发生器部分功能都有所熟悉，总体实践操作情况较为良好。通过这一学期数字电路实验课的教改，发现仍然存在一些问题。

1、部分学员不会独立搭接电路

课前没有好好预习，实验前没有根本搞清实验目的和电路的实验原理，在听课的时候需要没有理清自己动手操作的思路，单纯地指望对着多媒体所展示的电路图按部就班搭接电路。

2、测量数值错误

对实验仪器使用不熟悉，使用万用表测量数值时，有些学员不知万用表红黑表笔放在哪儿，甚至也有部分学员万用表档位选择和数据读取还未完全掌握；使用双踪示波器测量数值时，对菜单不会选择，对按钮不会操作，使用双路信号时，不知道任何调整；使用函数信号发生器时，波型、档位选择还未完全掌握，信号幅度频率设置不熟悉。关键是课前没有好好预习，在听课的时候不记笔记，课后不回忆交流。

3、实验内容做不完

搭建全部电路并不是每个学员都可以做到，所以实验过程中，一些学员电路还没有搭完，教员就开始进行新的内容，部分学员跟不上，实践操作的时间总是感到比较紧张，每次差不多测到一半就没有时间了。对于实践操作慢关键是学员课前理论知识掌握不好，没有理清电路的实验原理。有些学员把输入信号接到输出端，从输入端引输出信号；如果电路采用多个芯片时，忘记给所有芯片都加电源；如果芯片有多个独立单元，比如74LS00芯片内部有四个与非门，74LS107芯片内部有两个JK触发器，有些学员把各独立单元混接。

4、对自己所测的数据没有把握

有些学员队自己所测的数据没有把握，导致实验无法继续进行。对于所测量的数据正确性总希望教员适当给一些提示，关键是理论没有吃透。

二、提高教改班数字电路实验课质量的方法

基于任务牵引的士官电子技术专业基础课程建设与研究课题以能力培养为核心，重构教学内容。遵循“基础服务专业，理论衔接应用”的理念，课程立足于提高学员的电子电路分析能力，动手实践能力、综合应用能力以及仪器设备使用能力等方面。改革中确定了以任务驱动教学理念为指导，按照“精讲理论、加强实践，突出应用”的思想，结合通信装（设）备中的典型应用电路，研讨分析教学内容组织，打破传统的章节知识结构体系，以实用性和针对性为原则整合教学内容[4]。实验课是培育学员动手实践能力、综合应用能力以及仪器设备使用能力的重要环节。

1、加强实践环节

任何实践都是建立在扎实的理论基础之上实现的，在讲课的时候需要讲清动手操作的思路；实验课的课前预习尤为重要，因此必须让学员实验课前写好实验报告。实验课不只是单纯的对着多媒体所展示的电路图按部就班连接，每次实验前首先要搞清实验目的和实验原理。搭设电路时，利用幻灯片上尽量给予正确的、可能出现各种各样错误问题的详细图示。

教研室搭建实验训练台，配置实验仪器、元器件等，以所有实验课电路作为实训项目，教员利用课余时间自我实践，自己发现问题，找出可能出现的问题以及排除方法，提高教员的动手能力和排除故障的能力。

经常组织教员进入实验室听课，发现经常学员出现什么样的问题；另外每次实验课课后，教研室经常组织教员交流，介绍学员实验中出现的各种各样的问题。

2、强化实验仪器仪表使用

对实验仪器仪表用到即复习，经常详细讲解。使学员用万用表测量数值时，明白万用表红黑表笔放在哪儿，万用表档位如何选择和数据怎样读取；使学员用双踪示波器时清楚菜单按钮怎么样操作，观察双路信号时怎么样调整；使用函数信号发生器时，熟悉波型、档位、信号幅度、频率怎么样设置。

3、精讲理论

实验课上理论知识少一些，多一些实验测量方法的讲解。教员理论授课时间能够精讲，并且在理论课时重点突出实践操作所要掌握的内容，实验课上授课所讲内容能够细一些，理清动手思路，实验课多给学员自己动手操作时间。

4、勤总结归纳

由于实验课仅一周一次，太生疏也不太熟练，教员经常利用课余时间将仪器的使用与电路的搭接的基本方法给学员总结归纳；实验报告写完之后，教员集中统一再讲解，课后再辅导一下。

三、结语

在任务驱动教学法中，教员作为引导者，灵活运用“启发式”、“问题式”、“讨论式”等多种教学方法，学员在任务驱动下，针对包含的问题充分发挥主观能动性，发挥团队协作作用，通过对学习资源的主动研习，多渠道、多层次地寻找任务的解决方案，通过任务的研判、分析、学习、实验、解决等环节来实现对知识和能力的建构。整个教学过程理论与实践协调进行、交互递进，激发学员的参与热情，提高学习效果。教学中采取“学中做，做中学，交互递进”的形式，将需要学员掌握的知识点、能力点分解到具体的任务情境下，将理论学习融合在学员对实际电子电路的分析应用过程中。教与学的紧密结合，激发学员的主体作用，培养学员提出问题、分析问题和解决问题的能力。认真分析数字电路实验课存在的问题及原因，想方设法提高教改班数字电路实验课质量。

【参考文献】

[1] 邓玉元.士官数字电子技术教学探讨[J].西安邮电学院学报，2011.11.

[2] 潘健，邓玉元，黄天录等.基于任务牵引的士官电子技术专业基础课程建设与研究[R].西安通信学院，2013.09.

[3] 潘健.基于任务牵引的电子技术课程教学探索[J].新西部，2013.04.

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数字电路实验是数字电子技术课程的重要实践环节，进一步培养学生工程能力的一门专业技术基础课，是一门实践性很强的课程。学生通过验证、自行设计电路，安装，调试电路，排除电路故障，初步掌握数字电子技术的原理，并能根据需要合理选用所需集成电路，设计并制作出实际电路，培养学生的工程实践能力，提高动手操作能力和创新能力，为后续专业学习打下坚实的基础。但目前学院的数字电子技术实验教学从教学内容的设置到教学方法的运用都存在一些影响学生基本操作技能形成的不利因素，必要进行改革。

1 实验内容的改革

数字电路实验是一门理论性和实践性都很强的课程，但是目前学院所使用的教材多为验证性实验，而且偏重理论和实践性的内容较少，实验内容相对简单。内容老化，手段单一，造成大部分学生动手能力得不到加强，不利于培养学生的综合分析设计的能力，不能适应当今社会对应用性、创新型人才的要求。

根据学生知识、能力培养的总体要求，合理编排实验内容。在实验内容的选定上，既有一定量的验证型实验，也有适量的设计型、综合型实验。两者缺一不可，各自起作用，比如：集成逻辑门电路的功能测试。属于验证型实验，该实验主要是帮助学生认识基本的逻辑芯片，验证基本逻辑芯片的功能，与此同时，在单纯依靠实验台时，可以适当结合计算机仿真软件，增加适量仿真型实验内容。在实验的操作过程中，把每个实验都分成两部分，第一部分是基础实验，通过实验是学生进一步巩固和加深对相关课程基本理论的理解，巩固基本概念、提高综合运用所学知识的能力；第二部分是延伸实验，目的是进一步提高学生对教学系统的理解、培养学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力，培养学生进行科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践经验。

2 实验教学方法的改革

实验过程机械化。实验过程一般是在实验箱上，学生按照老师的要求进行实验。每个实验分两节课。从实验内容、所用仪器，到实验步骤的安排，学生都没有选择的机会，处于一种相对被动的地位。因此，实验给学生的印象较肤浅。

实验设备比较陈旧、易损。 学院对实验室的资金投入不足，仪器质量不佳、易损。在实验过程中，元器件老化、损坏不可避免，但需要及时更新。检查芯片的好坏和线路相当复杂，每周的实验课时又多，严重影响教师和学生的学习。鉴于上述等等原因，笔者提出一些改进措施如下：

2.1 增加实验学时

基础实验、综合设计性实验、仿真实验学时分别按 3∶4∶3分配 ，以全面提高学生理论联系实际的能力、知识综合能力、创新设计能力。实行实验单独设课与实验成绩单独计算 ，极大地提高了实验环节在整个教学中的地位，改变过去实验教学只是从属于理论教学，实验学时不足，综合性实验偏少，创新性实验缺乏，实验质量的好坏对成绩影响不大的弊端。

2.2 改革考核方式

为了做到对学生的全面评价，实验成绩应标准化、定量化。实验课程的最后一次实验课程内容为实验考试，实验考试内容以考查学生完成综合性和设计性实验的实际能力为主旨，按A、B、C、D、E 评定成绩，该成绩占总成绩40 %。其中，实验报告占总成绩20%，平时的实验表现，特别是综合设计性实验的实验操作及完成情况占总成绩40% ，作为判断学生能力和全面发展的一个重要依据，这样提高广大学生的实验热情，变被动为主动。

3 改革实验教学手段

3.1 实施开放实验室

由于以往实验室横向定时开放，学生不能长时间的在实验室进行实验设计。横向定时开放指的是实验室只是根据课程表的安排，在规定的上课时间内开放。但是综合设计性实验不同于一般的验证性实验，需要的时间相对较长。为了能让学生学到更多的实验技术和科学的实验方法，从而也很难提高其实验技能和动手能力，必须开放实验室。开放实验室，首先，要求学生熟悉并已经掌握了简单的实验设备的使用。其次，要求学生在前一个星期就必须选择实验内容或者补做上课的实验内容。第三，要求学生必须严格遵守开放实验室管理条例进行实验操作。

3.2 仿真软件的使用

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1 目前数字电路实验中存在的问题

1.1 随着教学改革，理论课课时被压缩

随着理论课课时被压缩，实验学时也相应的被减少。虽然理论课课时被减少，但是重要内容不会被缩减，意味着学生在学习相同知识的情况下，时间减少，所以对于理论知识的理解度下降。实验课上，教师不得不占用一部分时间去讲解实验内容，使得学生动手做实验的时间更少。而学生不能理解理论知识，实验课上更会一头雾水，不能顺利的完成实验内容。

1.2 验证性实验偏多，设计性实验过少

目前的数电实验一般是7个左右，其中至少有5～6个验证性实验。验证性实验只是对于课堂所学知识的验证，不能锻炼学生的逻辑思维能力。而设计性实验，教师只需要给定实验目的，实验要求，实验条件，学生自主思考设计电路，完成实验，这样能更好地锻炼学生的动手能力和思维能力。

1.3 实验形式单一

目前的实验都是在数字电路实验箱上进行。实验结果会受到实验箱，芯片甚至导线的影响。简单的实验可以自主排除，但是复杂的实验，排除问题困难。我们可以引进EDA技术，复杂的和设计性的实验可以在EDA软件平台上完成。

1.4 过于注重实验结果，验收实验形式片面

目前的实验教学，大部分教师只注重结果，不注重实验过程。导致学生也只注重结果，实验过程中遇到问题不思考，只求别人帮助，尽快做出结果让教师检查。实验没有领悟彻底，实验报告更只是形式。

2 数字电路实验教学改革措施

2.1 完善教学策略，提高实验效率

课时被压缩，理论课教师应该与时俱进，一些非重点并且应用较少的内容，纳入学生自学范畴。重要部分重点讲解，特别是数字电子技术的入门基础知识部分，更应该让学生重点掌握，为学习后面章节的内容打下基础。学生理论知识扎实的话，实验课上教师讲课时间减少，把更多的时间的留出来供学生自己动手做实验。如何利用有效的时间让学生接受并理解此次实验的所有信息，是实验教师上课时的着重点，需要多下功夫。并且要清楚实验教师在实验课中更多的是引导学生解决实验中遇到的问题。

2.2 增加设计性实验，调动学生积极性

以往的数电实验课，验证性实验偏多，学生在掌握理论知识后，很容易就做出来了，没有什么趣味性和挑战性。剩下的实验课时间一般都被学生玩手机或者发呆、聊天浪费掉。如果我们增加一些有趣味性的设计性实验，比如四路抢答器。在一定的实验条件和范围内，学生自己设计电路，查找原因，分析结果。刚开始接触设计性实验，学生会感觉设计困难，难以完成。我们可以用任务驱动的方式来完成学生从验证性实验到设计性实验的过度。任务驱动的模式如下：第一，精心设计课题，提出设计任务。任务是驱动实验的核心，如何的提出任务是一门学问。教师应该根据数电理论知识的学习水平和实验目标，把相关知识细化分类，嵌入到趣味实例中展示给学生。第二，激发求知兴趣，仔细分析任务。在教师的引导下，学生接收任务，分析此次实验有哪些部分比较熟悉，有哪些是新的知识点，查阅相关资料，理解所有知识点，初步构思设计任务。第三，启发逻辑思维，解决实验任务。学生分组探讨，合理完成实验任务。设计完成后，搭建电路，完成电路测试。若出现问题，自主发现问题并解决问题。教师在其中的角色应该是一个引导者，引导学生自己完成任务。第四，完善课题任务，自我评价总结。任务初步完成后，学生应该对照最初的任务，看是否完成了任务中的所有要求，自行查缺补漏。最后，总结此次任务中的失误和不足，力争下次遇到相同任务，能够一举拿下。学生在整个设计性实验的过程中，提高了发现问题、分析问题、解决问题的能力，也树立了严谨的科学作风。

2.3 引进EDA技术，丰富实验形式

以往的数电实验基本都在实验箱上进行，对于简单的验证性实验还可以进行。如果遇到复杂的实验和设计性实验，一根导线的通断都能影响整个实验的结果。复杂实验中，导线多，不便于我们检查电路，发现问题。针对这一现象，我们可以把EDA技术或者其他的仿真软件引入到实验教学中。EDA技术逐渐成为电子电路和设计系统的重要手段，我们把EDA技术与数字电路实验教学相结合，可以提高学生的实践能力，创新能力。第一，打破了以前的上课才能做实验的模式，在时间和空间上没有限制。第二，我们借助EDA进行仿真，仿真的结果可以用波形或者图形等生动的形式表现出来。图文并茂的仿真界面和比较好的人机交互界面能极大的调动学生的学习积极性，从而提高了学习效率。第三，基于EDA技术的数字电路实验可以克服实验箱的不足。实验箱在长期使用过程中老化，有些元器件被损坏。随着技术发展，实验箱更新不及时，有些元器件的型号、数量不能满足实验需求。EDA技术可以克服在实验箱上做实验的不足，因此学生可以发挥想象，大胆设计。但是，把先进的EDA技术引进到数字电路实验中，并不意味着彻底不使用传统的数电实验箱设备，积极引进先进技术和手段，对传统实验方式进行改革，把两者巧妙的结合起来，来发挥各自的优点。

2.4 注重实验过程，改革考核方式

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数字电子技术课程是电子信息工程、自动化、机电一体化、电力系统自动化、电气自动化、计算机等相关专业的主要技术基础课，是一门理论与实践紧密相结合的课程。本课程的主要特点是:实践性强，系统性强，逻辑思维强。本课程作用与任务是:通过学习数字系统逻辑分析与设计的基本理论和方法，使学生学会使用标准的集成电路，掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法，使其逐步具备独立分析与设计数字逻辑电路的能力。当前，该课程在网络教学中采用视频录像教学方式，存在的主要问题是缺少实验教学，考核方式只有理论部分，缺少实验评价。

二、基于Mulitism软件的教学方法改革

(一)Mulitism软件简介

Mulitism是美国国家仪器公司推出的电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，是早期的ElectronicWork-bench(EWB)的升级换代的产品。Mulitism元器件库包含了数千种电路元器件供仿真实验选用，虚拟测试仪器仪表种类齐全。该软件特色体现在它将各种虚拟仪表非常逼真地与电路原理图放置在同一操作界面上进行各项参数和波形的测试，以图形化的方式消除了传统电路仿真的复杂性，它具有详细的电路分析功能，可以设计、测试和演示各种电子电路。

(二)Mulitism在教学中的具体使用

数字电子技术的知识点可划分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。在组合逻辑的教学中，以逻辑代数、基本逻辑门、逻辑函数、基本逻辑电路为基础;在基本逻辑门视频录像教学中传统的教学方法采用真值表进行讲解，而采用Mulitism可通过逻辑门、开关、LED显示器进行直观实验式教学;在逻辑函数视频录像教学中重点讲解公式化简、卡若图化简，规则繁琐通常需6个左右课时进行讲解，而采用Mulitism可利用其逻辑函数转换器实现真值表、逻辑函数、逻辑电路、逻辑表达式化简相互之间转换，因此可大大减少课时。组合逻辑的常用逻辑功能芯片教学中，需掌握编码器、译码器、译码显示器、数据选择器、加法器、比较器，在时序逻辑的教学中触发器、寄存器、计数器是重点，也是本门课程的难点，这些知识点具有很强的实践性，在视频录像教学中只能理论讲解，而采用Mulitism可实现实践式教学，可帮助学生更好的理解，同时又可提高学生的学习兴趣，继而提高学生学习的主观能动性。

(三)Mulitism在具体知识点上的教学示例

以六十进制计数器为例进行Mulitism教学示例。六十进制计数器的讲解分为三个步骤进行教学。

1.在PPT中介绍

Mulitism中典型的计数器芯片74LS161N，74是个系列名，LS是低功耗，161是型号，N表示民用产品。它是一块四位二进制数计数器，可用一块74LS161N设计成十六进制以内的任意进制计数器，用多块74LS161N级联可设计出任意进制的计数器。

2.在PPT中讲解

74LS161N芯片的清零、计数、保持、同步预置数四种功能，结合Mulitism仿真进行教学。在Mulitism仿真中教学能让学生直观接受，达到一边理论教学、一边实验示范的直观学习效果，有利于提高教师的教学效率、学生的学习效果。课后学生可在自己的电脑上进行反复仿真实验。