數字電路教學架構的與時俱進

摘要 隨著學科建設的不斷發展，數字電路課程架構不僅要與先進的教育理念及現代技術相適應，還應根據數字電子技術本身知識結構的變化、以及微電子帶來的器件更新，構建更加合理的教學平臺，將該平臺定位在提高學生的綜合素質和培養學生的創新能力上。通過優化教學內容與實驗手段，積極探索和逐步構建與其發展相適應的理論教學和實踐教學有機結合的先進教學體系。

關鍵詞 學科建設 數字電路 知識結構 教學架構

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

數字電路教學在電子科學與技術學科教育中占據非常重要的地位，要培養出大量合格的、具有創新精神和實踐能力的高素質人才，適應數字電子技術的最新發展，必須有合理的教學架構做保障。它直接影響到課程的銜接、專業的建設、學校的發展。如何理順教學思路，科學的創建教學架構？在寶貴的教學時間里，夯實基礎，講述精華，暢談發展。引導并挖掘學生的自學潛力，培養學生自主學習、善于總結、探索思考。只有激發了學生學習的積極性，才可能使教學成果保持長久的生命力。

1 跟蹤前沿、堅持特色，不斷完善課程教育平臺

數字電子技術是當前發展最快的技術之一，器件已從當年的中、小規模集成電路發展到今天的大規模、超大規模集成電路。數字邏輯的設計方法也在不斷地演變和發展，并涵蓋了更為廣泛的內容，對傳統的“數字電路”課程的教學體系、教學內容、人才培養模式和任課教師提出了挑戰。如何培養和造就基礎厚、專業寬、能力強、素質高的電子工程師，成為我們專業基礎教育必須認真思考的主要內容。

學科內容的發展是教學改革的催化劑，發達國家一直在積極探索新的電子電路設計方法。在設計方法、工具等方面進行了徹底的變革并取得了巨大成功。在電子設計技術領域，可編程邏輯器件的應用，已得到了很好的普及，為數字系統的設計帶來了極大的靈活性。由于PLD可以通過軟件編程而對其硬件結構和工作方法進行重構，使得硬件設計可以如同軟件設計那樣方便快捷，因而極大地改變了傳統的數字系統設計方法、設計過程和設計理念。隨著可編程邏輯器件集成規模不斷擴大、自身功能不斷完善，以及計算機輔助設計技術的提高，現代電子系統設計領域的電子設計自動化技術應運而生。采用軟硬件結合的方法先進行軟件仿真再搭建硬件電路通過綜合實驗，培養學生獨立思考能力與創新能力，利用現代數字系統設計的方法進行數字系統設計的能力，以達到鞏固理論教學內容，提高學生工程設計能力和獨立工作能力的目的。

加強實驗教學層次化，基礎實驗培養學生側重掌握基礎知識、基本技能；綜合實驗要求學生根據提示自己擬定實驗方案和設計實驗電路，著重培養學生對中、大規模數字集成電路的應用能力。

2 明確目標、堅持教改，不斷加強課程基本建設

數字電路課程隸屬于學院基礎教學部，它是計算機、電子、通信、自動控制等學科的技術基礎課。在教材建設上，具備以下特點：（1）注重基礎，知識結構合理，為后續課程的學習、教學打下良好基礎；（2）考慮系統，知識模塊互相交互，建立清晰的數字系統總體概念；（3）體現時代，結合數字技術的重大發展，及時反映前沿方向，以適應數字技術快速發展的需要；（4）加強實踐，理論教學與實踐教學結合，注重能力培養和智力開發，培養學生的創新思維和創新意識；（5）拓展應用，有較廣的適應面，以滿足開發應用各類數字系統的需要。

教材建設始終放在首位，挑選優秀教材作為理論教學使用。同時，介紹同類教材中的姣姣者給教師及學生作為教參，從中選出具有代表性的題目作為例題、考試題。并且將有些內容綜合起來作為階段小結，使學生前后內容不脫節。有些經典例題經常出現在不同章節教學環節上，加深理解，課堂內容講述、實驗課繼續討論、EDA仿真完成。

在教學實踐中，課程組不斷總結教學經驗，萃取精華，修改講義，始終保持講義的質量，為教材建設與編寫積累了豐富的素材，打下良好基礎。

在課程教學梯隊的建設上，做好如下工作：（1）知識儲備，專業基礎課教師平時應注重提高自己的專業文化底蘊，在精通本課程內容基礎上了解并掌握后續課程內容，有效地實現承上啟下。（2）軟硬兼顧，根據課程發展特點，在傳統教學基礎上掌握EDA技術，提高軟件編程能力，利用現代數字系統設計的方法進行數字系統設計。（3）瞄準前沿，跟上芯片發展特點，通過科研實踐了解并掌握大規模集成電路的開發與應用。（4）啟發思維，在教學過程中，理清一條主線，放寬學生思路，活躍課堂氣氛，激發創新熱情。（5）不斷更新，知識的結構要與學科的發展保持同步，才能做到講好過去積累的，教會如今新型的，看到未來發展的。

3 注重實踐、因材施教，提高學生綜合創新能力

我校擁有國家級電工電子實驗示范中心，中心以一流的硬件條件、高素質的教學隊伍、科學的管理手段、鮮明的光電特色，不斷進行教學改革。為實現培養電子信息科學與技術的高端人才，注重基本理論的掌握、基本知識的運用和基本技能的訓練。

實驗課程分層設置：基礎驗證型實驗；綜合設計型實驗；研究創新型實驗；從不同的知識結構，通過合理配置不同層次的教學模塊，實現了對不同專業的多目標、多層次人才培養模式。數字電路實驗以傳統實驗為基礎，結合EDA技術，注重融合數字電路新知識、新技術、新方法及教研、科研成果，著重培養學生的綜合素質、實踐能力。

通過科技創新實踐活動把實驗教學與科技創新競賽、工程實踐、自制儀器和科研等活動緊密結合，著重培養學生的個性和創新應用能力。

科研成果促進了教學的發展，每年有百余名學生參與科研工作，教師指導學生自制實驗儀器設備，在創造經濟效益的同時直接帶動了教學效果的顯著提升。

在完成理論教學和實驗教學基礎上，設計好課程設計內容。通過課程設計，讓學生體會如何對實際課題全面分析、功能劃分、制定流程、單元設計仿真、級聯調試、撰寫報告。以此養成良好的科研習慣，從根本上做好對學生的素質培養。對一些樂于動手，喜歡實踐的學生，可以經常參與實驗室的各種活動，以鍛煉提高他們的能力。以各種大賽為契機，以固定和非固定的形式組織各種特長小組，培養鍛煉學生的綜合能力、激發學生專業興趣、增強創新意識、提高創新能力。實現理論與實踐互補的完整教學系統及特色人才培養，改變傳統實驗教學的思路，滿足社會的需求，已成為實驗室建設的方向。

基金項目：吉林省孵化器科研項目

參考文獻

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