浅谈《数字电路与逻辑设计》教学改革

2022-09-10

1 课程的现状

《数字电路与逻辑设计》是电子、信息、计算机等专业的一门非常重要的学科基础课。学习本课程是为了给《微机系统与接口技术》、《单片机原理与应用》、《数字信号处理》、《自动控制》等后续课程打下基础。本课程具有很强的逻辑推理和实践性,能培养学生的思维能力和适应工作和科研的动手能力。它的任务是使学生掌握数字逻辑的基本理论,了解常用数字器件的结构、工作原理、逻辑功能和使用方法,掌握数字电路的分析、设计方法。当前科学技术的发展非常迅速,特别是电子技术、计算机技术的发展更是日新月异。因此,数字电路与逻辑设计课程也需要经历一场与时俱进的教学变革;同时多年来,我们通达学院一直依靠母体高校的课程体系,比较注重教学内容的理论性和系统性,注重理论知识的灌输。但是,独立学院的人才培养模式应该定位于“应用+技能+素质”型。这种培养模式是以能力为中心,以适应社会需求为目标,以培养技术应用能力为主线,以学生未来发展潜力为着眼点来设计人才培养的知识结构、能力结构和素质结构,努力为社会培养综合素质较高、适用面较宽、技术应用能力较强的高素质的应用型、技能型人才。所以,也必须进行课程的改革。

当前教学存在的问题表现在以下几个方面。

(1)对以电工基础及电子电路为基本的理论基础知识,由于其逻辑性极强、极具抽象性、并枯燥无味,学生都感到难学、学不懂、不会学,并且,普遍都掌握不好,从而对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面,更是觉得困难重重,所以大部分学生在学习的过程中,对理论知识都感到难以学懂。

(2)课堂秩序较差大班课堂由于人数较多,学生之间的相互干扰程度高,所以课堂秩序差,纪律涣散。很多学生把大班课堂当作是可以放松的“休闲课”,严重影响了教学质量。

(3)教学手段亟待改进。目前,《数字电路与逻辑设计》课程的教学方式基本上还是比较传统的。随着教育教学技术手段的发展,《数字电路与逻辑设计》课程也应当积极探索教学方法和手段的改革,利用计算机技术、多媒体技术等,实现课程的教学方式的现代化。

(4)《数字电路与逻辑设计》是电子、信息、计算机等专业的一门非常重要的专业基础课。近年来,随着微电子、计算机和信息处理技术的飞速发展以及新世纪对人才培养目标的重新定位,因此,数字电路与逻辑设计课程也收到了一定的影响。

(5)独立学院的学生群体与一般高校学生相比,由于家庭、学校教育环境的差异,以及个人发展方向的不同,呈现出自身的特点。根据近几年的调查,可以归纳为“政治热情高,学习热情低”、“学习目标高,学习自觉性低”、“活动参与意识高,组织观念低”、“自我中心意识高,自律意识低”、“家庭经济收入高,责任意识低”等特征。这“五高五低”的归纳虽然不完全准确、完整,但至少说明以下几点:(1)由于相对优越的家庭教育,他们有较为宽广的视野和知识素养,易于接受新思想、新事物:(2)由于学习自觉性较低,对知识的深入把握、对问题的深入思考以及刻苦钻研精神相对缺乏,使他们在激烈竞争的创新活动中犹豫徘徊;(3)强烈的自我表现欲和团队观念集体意识的缺乏,极大地限制了他们才能的发挥。

2 提高教学质量和效果的策略

(1)加强课堂管理,对学生进行适当的听课方法指导。

《数字电路与逻辑设计》是大班教学,大班教学的最大弊病就是课堂管理差,教师应和学生的辅导员加强联系,建立有效的课堂管理与监督机制。对于睡觉、看报、迟到等课堂不良现象教师要大胆管理,对于距离教师边、远、后的学生,教学过程中也要格外关注,以达到全班学生全面发展的目的。

为了最大限度地提高学生的听课效率,教师在采取科学地讲授方法的同时,还必须加强对学生听课方法的指导。听课方法的基本要求是善听、善思、善记。善听,即注意理解教师讲授的基本内容,善于把握教师的讲课方式,了解教师讲的教材上没有的新材料、新观点、新方法。善思,即善于通过自己的思考,将教师对教材的理解转化为自己对教材的理解,同时领会教师讲授中所使用的方法,从中吸取有价值的东西。善记,即善于做听课笔记。它是以善听、善思为基础的活动,所记的东西应是讲授的要点、教材上没有的材料和观点、自己认为精彩的地方以及存在的问题。引导学生学会这些听课方法,能够灵活应用这些方法,从而达到培养学生的创造能力、训练学生思维的深刻性和创造性的目的[1]。

(2)改革教学方法。

任课教师充分利用学校优良的教学条件,采用多种形式的课堂教学,活跃课堂气氛,激发学生的学习热情。

(1)以计算机技术为核心的教学技术手段的运用,将为课程改革注入强大的动力。我们应当充分利用计算机技术加强教学手段和教学方法的改革。我们可以在本课程教学中引入计算机工具软件,例如将EDA软件引进课堂,做到教、学、练、用四位一体的全面训练。数字逻辑电路研究的就是电路的分析与设计方法,在理论授课的同时,如果能借助E W B、M A X+P L U SⅡ等E D A软件来进行辅助教学,学生便可以通过观察仿真结果,轻松的理解比较抽象的理论知识,使抽象电路投影与平面电路图在学生的头脑中形成清晰的印象,从而使学生建立起良好的感性认识。同时教师也在潜移默化中使学生掌握了先进的电子电路分析与设计的方法,达到事半功倍的教学效果。

(2)利用多媒体技术辅助电子教学;

多媒体技术是运用计算机对文本、图形、图像、动画和声音多种媒体信息进行综合处理与控制,使之变成图、文、声三位一体的集成,并可直接输出的技术。对信息进行加工处理,显示与重放;模拟、仿真与动画技术的应用可以使一些在普通条件下无法实现或无法观察到的过程生动、形象的显示出来,可以大大增强学生对看不到、摸不着的抽象事物、过程的理解和感受。例如:可以利用F L A S H、A u t o C A D等计算机绘图软件在备课时制作出教学内容素材,利用Power Point软件制作出电子教案。课堂教学中,可以根据教学情况随时选用各种电子电路,并在电子电路中讲解,达到传统教学中所无法实现的效果。这样可以不但彻底的从传统板书绘图中解脱出来,节约了大量时间,而且可游刃有余的组织教学,增大课堂上信息交流量,同时让学生对复杂的内容有了感性的认识,激起了学生的兴趣。

(3)再比如在讲解A/D、D/A时,我们可以以日常生活中的电话等课题为例,精心组织课堂讨论,激发学生的学习热情,开拓学生的思维[2]。

(4)经过市场调查,我们发现,目前用人单位对人才能力的要求更大部分是专在某个方面,而非广而浅。所以通过开设选修课,在此基础上,让学生运用所学的知识开展设计竞赛,通过奖金和荣誉来激发学生学习的兴趣,培养了他们的动手能力,同时也了培养他们的独立思考和创新能力,这样就能缩短了理论知识和社会应用之间的差距,让学生走上社会能更快的适应自己的岗位。

(5)重视作业批改,注重信息反馈。

作业是反映学生各方面信息的一面镜子,也是师生情感交流的一个平台。批改作业是教师的一项常规工作,是课堂教学的延续。它能督促学生巩固知识、夯实基础、查漏补缺,也能帮助教师掌握学生情况,调整教学进度,选择教学方法。我们可以把数字逻辑电路课程的作业分为两类,一类是书面作业,要求所有的学生每次都要上交的,这样虽然教师会辛苦些,但是可以了解全班学生对所学知识的掌握情况;另一类作业是E D A设计题目,这类作业不需交给教师检查,学生自己就可以通过仿真结果验证作业的正确与否,EDA设计作业不但减轻了教师的负担,而且使学生将所学理论知识应用到了实践中,大大提高了自己的动手能力[1]。

(3)教学内容的改革。

(1)通过进行社会调研,了解市场需求、社会前沿技术,在经典内容的基础之上,把新技术和新内容不断地注入到课程中。如:大规模可编程逻辑器件(CPLD、FPGA)、硬件描述语言(VHDL、Verilog)、EDA工具(Multisim、Quartus II、ISE Fundation、isp LEVER)、现代数字设计方法等;目前,社会上这些类的人才需求量比较大。所以,我们在教学中可以增加可编程逻辑器件、数字系统设计、VHDL等新技术和新内容的讲解,比如我们在讲述可编程逻辑器件时,可以讲解可编程逻辑器件的新发展,比如FPGA等,让学生了解社会的发展趋势[3]。或者对这些知识点(包括:数字系统设计、PLD、硬件描述语言等)开设新的课程,让其成为通信专业、信息工程等专业的必选课,这部分32学时,而传统内容部分48学时,分两个学期开设,这同时解决了《数字电路与逻辑设计》内容多、学时少的尴尬局面,从而让学生更好的掌握知识和技能,满足社会的需求。

(2)克服理论性过重的倾向。独立学院倾向于培养应用型人才,应用型人才的培养应加强基础课程教学内容的应用性部分,同时侧重专业知识的加强和实践应用能力的培养。如果强调课程的理论性和知识的系统性,不仅没有实际意义,而且在实施过程中也很难做到。所以,从实际出发,改革课程内容,打破学科性、减少理论性势在必行。例如:1)数字逻辑理论部分,以建立必要的概念为一种尺度,目前有比较多的计算机软件可以对逻辑函数自动化简(比如:卡诺图软件),所以我们不必在逻辑函数运算和各种化简方法上花大量理论课时,让学生了解最基本的化简方法就可以了。2)逻辑门部分,也只需按建立基本概念来处理,不必详细讲解各种逻辑门内部电路的原理。3)数制和码制部分,这里面有些知识点在先修课程中已经介绍过,不必再次详细讲解。4)触发器部分,对于我们独立学院的学生来说重工程应用,所以我们只要了解触发器内部的结构及工作原理等。

(4)鼓励学生继续深造。

有的学生因为有一两门课是弱项,在高考中拖了后腿,或者其余的某种原因导致总分偏低而进了独立学院,所以对于这些学生我们要积极鼓励他们考研继续深造,提高他们学习的积极性;同时我们可以对他们进行适当的辅导。

3 结语

总之,《数字电路与逻辑设计》课程改革,对教师的教学能力提出了更高的要求,同时对学生也提出了要求。但只要教育工作者和学生共同努力,不断总结教学和学习过程中的经验教训,具体问题具体分析,大胆尝试适合我们独立学院和社会发展的教学方法,并将其有效地运用到教学当中去,必将取得良好的教学效果,更有利于素质教育的实施。

摘要：本文通过分析《数字电路与逻辑设计》课程的教学现状以及独立学院的性质,指出该课程在教学观念、课程模式、教学方法等方面存在的主要问题,再结合学院的教学改革工作,提出了《数字电路与逻辑设计》课程改革的几点设想。

关键词：数字电路与逻辑设计,教学方法,教学质量