《数字电子电路》实验课程教学改革探索

陈 贞

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430080)

《数字电子电路》课程是电子信息类专业的专业基础课，具有较强的理论性和实践性。《数字电子电路》课程在传统教学中包含理论教学和实验教学两个部分，理论教学要求学生掌握数字电路的基本原理和设计方法，实验教学要求学生能对数字电路进行分析、设计和故障排查。

传统的实验教学一般是针对理论教学中的芯片(一般为74系列芯片)进行验证性实验，要求学生综合运用理论知识采用“自下而上”的方式去分析、设计和组装电路。这种实验课程的教学方式有利于加深学生对数字电路基础理论知识的理解，但是学生的设计课题内容有局限性，设计方案雷同，特别是在设计过程中电路设计复杂，需要大量的芯片进行连线时，学生查错和纠错比较困难。本文将对《数字电子电路》实验教学存在问题进行分析，并对此问题探索相应的改进措施。

1 实验课程存在的问题

1.1 实验课题内容单一，课程间缺乏有效联系

现在的数字电路的理论教学一般都是按照数字电路基础到组合逻辑电路到触发器、时序逻辑电路，最后是脉冲产生与变换电路和数模与模数转换器这样的顺序教学，实验课程的教学同样按照这样的顺序，每个模块实验内容之间没有实现有效的综合与衔接，进而造成学生进行大型实验时很难具备综合性实验要求的设计能力。

1.2 学生动手实践能力较差，选题缺乏自主性，对教师依懒性过高

《数字电子电路》课程一般开设在大二的第一学期，在此之前学生没有进行系统的电类实验实训。学生的学习过程只是注重电类理论学习，与实践脱节，所以进行数电实验时，电路稍微复杂一点，学生做不出来，就会造成畏难情绪，导致学生积极性不高。

在数电实验课题的选择上，一般由授课教师拟定若干课题，学生从中选择。如果教师拟定课题有一定难度，使学生失去设计兴趣，过分依赖教师，加重教师的授课负担。

1.3 仿真软件使用率较低

仿真软件辅助电路设计已经成为了一种必然趋势，在数字电路的设计过程中，学生可以利用EDA仿真软件进行辅助学习。由于现如今很多学校硬件不足，学生对这些软件了解不足，使这些仿真软件使用率较低。

2 实验课程教学改革探索

2.1 优化实验教学体系

实验教学在实施过程中要从以往的纯验证性实验改为分三个层次，即验证型实验、设计型实验和综合型实验。验证型实验中教师讲解和示范实验方法、指导实验操作，逐步由学生独立完成实验过程。设计型实验中教师给出基本要求，学生自己设计实验电路、确定实验方案、选择实验仪器设备，全程教师指导方案。综合型实验中教师给出实验课题的要求及必要的实验原理和实验方法的指导，由学生利用课余时间完成实验内容和实验步骤的设计、电路仿真后在实验室实施实验操作，完成实验电路组装与测试。

按照循序渐进、逐渐提高的原则，让知识结构上相互衔接，由点及面到系统逐渐深入，压缩验证型实验的比例，逐步的增加设计型实验和综合型实验的比例。

2.2 递进式提升实验动手技能

在验证型实验实施过程中，将学生3人分为一组，每组分配一个固定的实验课题，然后要求学生从最初的门电路到使用不同的组合逻辑电路芯片来实现，让学生除了掌握各种数字电路芯片的功能和外特性之外，还要掌握同一个命题但采用不同的分析和设计数字电路的方法，增强学生分析解决问题的能力和一定的创新意识。

在验证型实验完成后，学生有一定的动手能力，就进行设计型实验和综合型实验。在实施过程中引入项目教学法，要求学生设计一个具体的实际电路——数字钟电路。数字钟电路对于学生而言并不陌生，讲解时有很强的代入感，逻辑过程学生也能很简单的理解。

首先教师和学生根据实物进行讨论，总结出电路包含三个部分：振荡器电路、计时电路和显示电路，具体电路实现方法如图1所示，每一个电路都可用几种方法实现。

图1 数字钟电路实现方法

通过教师和学生的共同分析讨论后，随着学生学习内容的深入，逐步完善电路功能。具体实施步骤如下：①完成每个单元电路的不同实现方法的电路设计； ②根据学生的试验情况引导学生选择自己擅长的实现方法并画出数字钟的逻辑电路图；③根据电路图在实验室运用实验台或者实验箱搭建电路，并对电路进行调试；④最后完成实验后，提交实验报告。

通过这种将实验分成若干个相对独立的子任务并引导学生独立完成，最后将各子电路联级起来构成复杂的电路结构的方法可以化繁为简，学生易于入手。

2.3 加入仿真软件的应用

仿真软件现在已经成为提高实验教学质量的有效途径，其中EDA 软件是电子专业使用较为广泛的仿真软件。采用EDA软件进行数字电路的仿真过程中，不仅使实验过程和实际操作相似，还可方便的进行多种实验方案的比较以及实验过程的优化，提高实验效率，便于学生将更多的精力投入到设计型实验和综合型实验中。由于仿真软件这种虚拟实验室不受工作场地、仪器设备和元器件品种、数量的限制 ,便于开发设计型实验和综合型实验，对传统的实验教学起到了很好的互补作用。

3 结语

本文分析了数字电子电路实验教学中存在的几个问题，并针对这些问题进行实验教学方法的探索。通过几年的教学实践，极大的提高了本课程的教学质量和学生分析问题和解决问题的能力。