摘要：針對目前《數(shù)字電路》課程教學(xué)的現(xiàn)狀，提出了課程教學(xué)改革的基本思路：利用web技術(shù)、虛擬實驗、電子設(shè)計自動化等信息技術(shù)，推進(jìn)數(shù)字電路理論教學(xué)、課程實驗和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)的改革，從而提高數(shù)字電路的教學(xué)質(zhì)量，多渠道培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；教學(xué)改革；web技術(shù)；虛擬實驗；電子設(shè)計自動化

1 引言

數(shù)字電路課程是高等院校電子電氣和信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學(xué)模式已不能滿足新時代對人才培養(yǎng)的需要，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革勢在必行。傳統(tǒng)的數(shù)字電路課程的教學(xué)是由理論教學(xué)、課程實驗和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)組成，對數(shù)字電路課程的改革就必須從這三個環(huán)節(jié)著手。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的信息技術(shù)被廣泛地運用到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，信息技術(shù)與課程緊密結(jié)合，是當(dāng)前現(xiàn)代信息技術(shù)教育普及過程中的一個熱點，也是全面實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的重要手段。

2 利用信息技術(shù)，改革數(shù)字電路理論教學(xué)方法

傳統(tǒng)的數(shù)字電路理論教學(xué)方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新時代的教學(xué)要求。傳統(tǒng)教學(xué)方法采用黑板或多媒體課件教學(xué)，都是面向群體的單向傳播，教學(xué)過程中教學(xué)效果得不到及時反饋，學(xué)生沒有自主權(quán)，只能被動接受課件，這從根本上排斥了學(xué)生的求知欲，不能持久激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)不到培養(yǎng)能力的教學(xué)目的和教學(xué)效果。

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)日益成熟，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已成為現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的熱點。要改革數(shù)字電路傳統(tǒng)使用多媒體課件的教學(xué)方式，就要利用web技術(shù)設(shè)計一個數(shù)字電路課網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用B／S體系機構(gòu)，如圖1所示。這種模式在邏輯上將應(yīng)用功能分為三層；客戶層、Web服務(wù)器層、數(shù)據(jù)服務(wù)器層?？蛻魧又挥脕韺崿F(xiàn)人機交互。對于Windows操作系統(tǒng)，只需要一種通用的web瀏覽器軟件，如IE等就可以滿足需要。Web服務(wù)器層用來響應(yīng)客戶端的請求，利用ASP可以動態(tài)生成HTML代碼，并將處理結(jié)果嵌入其中，返回給客戶端的瀏覽器。數(shù)據(jù)服務(wù)器層僅僅提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理。當(dāng)客戶端提交的請求包括數(shù)據(jù)的存取時，web服務(wù)器將與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器一起工作。

數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計成3個子系統(tǒng)：教師子系統(tǒng)、學(xué)生子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)。系統(tǒng)功能模塊劃分如圖2所示，這是一個遠(yuǎn)程開放式教學(xué)系統(tǒng)，教師可以利用平臺實現(xiàn)課程發(fā)布，課程管理，批改學(xué)生作業(yè)，參與學(xué)生談?wù)摰龋粚W(xué)生可以隨時利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽各種學(xué)習(xí)資源、自我設(shè)計學(xué)習(xí)進(jìn)度、開展學(xué)習(xí)討論、完成學(xué)習(xí)任務(wù)、實現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)?？傊@種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

3 利用信息技術(shù)，推進(jìn)數(shù)字電路實驗教學(xué)改革

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)通常在實驗室完成，受實驗設(shè)備的數(shù)量、指導(dǎo)老師的人數(shù)、實驗學(xué)時的限制，實驗只能分組進(jìn)行，因而學(xué)生接觸實驗設(shè)備和儀器的機會很少，相當(dāng)多的學(xué)生是在看實驗而不是在做實驗，教學(xué)效果不理想。

針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，可以利用信息技術(shù)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室，推進(jìn)數(shù)字電路實驗教學(xué)改革。數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗采用組件化、標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)思路，就是用面向?qū)ο蟮乃枷雽嶒炛锌赡苁褂玫降母鞣N器件，如電源、信號源、時鐘、導(dǎo)線，開關(guān)、分立元件、常用邏輯芯片、發(fā)光二極管，數(shù)碼管、萬用表、示波器等制作成標(biāo)準(zhǔn)器件，形成“標(biāo)準(zhǔn)器件庫”；對于所有實驗中的公共功能，如布線拆線功能、連線正確性檢查、電路邏輯功能的模擬、輸出結(jié)果的計算等專門抽取出來，設(shè)計成“公共功能組件”-這樣依據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)器件庫”和“公共功能組件”就可以很方便開發(fā)出功能強大的、易于擴充的、通用化的數(shù)字電路虛擬實驗平臺。

數(shù)字電路網(wǎng)上虛擬實驗室建立在網(wǎng)絡(luò)上，不受場地的限制，可以在不同地域、不同終端上進(jìn)行虛擬實驗，這就拓寬了實驗室的空間。另外，網(wǎng)上虛擬實驗室具有良好的在線幫助和學(xué)習(xí)功能，使學(xué)習(xí)者快速、廉價地獲取各種知識和技能，經(jīng)過虛擬實驗的先期訓(xùn)練，使學(xué)生帶著目的，帶著問題進(jìn)入傳統(tǒng)的實驗室，省去了大量的課堂講授時間，使實驗者把更多的精力集中在實驗研究方面。這樣就可以充分利用虛擬實驗的技術(shù)，推進(jìn)數(shù)字電路實驗教學(xué)的改革。

4 利用信息技術(shù)，改進(jìn)數(shù)字電路課程設(shè)計方法

傳統(tǒng)數(shù)字電路課程設(shè)計方法是基于固定功能的標(biāo)準(zhǔn)芯片去搭建一個系統(tǒng)，這種設(shè)計方法不僅缺乏靈活性，設(shè)計效率低，而且需要的芯片數(shù)量大、品種多，電路顯得十分復(fù)雜，查錯、糾錯困難，可靠性比較差。同時，傳統(tǒng)的課程設(shè)計也受到實驗器材、場地、經(jīng)費等條件的制約，加上課題品種、實現(xiàn)方法單一，功能簡單，常常是許多學(xué)生都做同樣的一、二個課題。再者采用中小規(guī)模集成電路設(shè)計系統(tǒng)，電路連線復(fù)雜，查錯比較困難，學(xué)生有相當(dāng)一部份精力牽制在復(fù)雜的連線上，容易感到枯燥、乏味、缺乏創(chuàng)新。因此傳統(tǒng)方法在一定程度上制約了學(xué)生個性和創(chuàng)新思維的發(fā)展，無法充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須進(jìn)行改革。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，EDA(Electronic Dean Automation即電子設(shè)計自動化)已經(jīng)成為數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計的重要手段。EDA是指以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果而形成的一門新技術(shù)，是一種能夠設(shè)計和仿真電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。它是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計算機、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設(shè)計電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)。

在數(shù)字電路課程設(shè)計中引入EDA技術(shù)，利用EDA軟件的引導(dǎo)設(shè)計、仿真調(diào)試、實時驗證等功能進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試，既避免了復(fù)雜的電路分析過程，減少了不必要的浪費，又增強了直觀性和真實感，還能夠幫助學(xué)生大膽嘗試新的思維模式，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5 結(jié)束語

近幾年實踐證明，對數(shù)字電路教學(xué)改革力度必須加大，必須做到對數(shù)字電路理論教學(xué)，課程實驗和課程設(shè)計每個環(huán)節(jié)的改革，改革過程中要充分利用不斷發(fā)展的信息技術(shù)，正如本文提到的利用web技術(shù)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)改革傳統(tǒng)理論教學(xué)方法；利用虛擬實驗技術(shù)推進(jìn)實驗教學(xué)改革、利用EDA技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)的課程設(shè)計方法?？傊挥型ㄟ^多渠道、多途徑改革數(shù)字電路的教學(xué)方法，不斷提高數(shù)字電路的教學(xué)質(zhì)量，才能真正做好對學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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