盛法生　石向荣　

文章编号：1672-5913(2009)02-0094-02

摘 要：本文从培养学生的实践能力和创新能力出发，分析了“数字逻辑”课程现代化教学模式的应用，并对课堂教学的组织与设计、实验教学改革与创新等方面作了详细的讨论，运用现代教育科学理论和方法探索和构建了一种具有时代特色的创新教育模式。

关键词：数字逻辑；教学改革；实验创新；EDA

中图分类号：G642

文献标识码：B

1 改革教学和实验环节，构建创新教育平台

数字逻辑是实践性很强的一门专业基础课，理论知识的传授是为应用服务的，培养学生的实践能力是教学的首要目的。根据数字逻辑教学大纲及指定教材的要求，我们对课堂教学内容去粗取精，提出课程章、节的结构体系，从数字电路的逻辑特性、电路特点和组合优化等方面去组织教学，突出重点，深入浅出。通过多媒体课件把文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体综合起来，创造生动、活泼、有趣的教学情景，使学生变被动学习为主动学习，以随机性、灵活性、全方位、立体化的方式把知识形象生动地呈现给学生，激发学生的学习兴趣，从而提高教学的效率和质量。

如何引导学生通过实验来加强实践，是教学中的另一个重要问题。目前我国工科类学生普遍存在重理论轻实践的倾向，缺乏解决实际工程问题的能力和协调、管理的素质。造成这种现象的原因是多方面的，既有客观的原因，也有认识上的偏差。在国外高校，数字逻辑实验很多采用了EDA技术，例如美国斯坦福大学数字电子技术实验大多是基于FPGA器件的，学生反映易学、方便，设计与实验项目成功率高，理论与实践结合紧密，教学效果好。众所周知，实验教学在现代教育中占有非常重要的地位，是高校理工科教学中的一个重要环节。对于计算机专业而言，数字逻辑实验教学更是学生学习过程中不可缺少的环节，它可以使学生通过实验加深对计算机硬件理论知识的认识和理解，对于培养学生的创新思维、综合素质和实践技能至关重要。因此在现有的实验设备和实验条件下，如何充分发挥实验教学最有效的作用，使实验教学过程达到“最优化”，一直以来是我们比较关心的问题。为了达到上述目标，学院根据高校创新型人才培养要求，按照学校办学指导思想，提出了建设计算机科学优势突出，多学科互相渗透的教学研究型学院，重点加大对学生实践能力、解决实际问题能力、组织协调和管理能力及团队合作精神等综合素质的培养，引进EDA先进的实验设备，配置充足的教学场所，教师精心编写实验教材，组织安排实验等建立了创新实验室，构建了硬件电路创新教育平台。通过一系列的教学过程，增强学生对硬件知识的理解，提高他们的操作水平和实践技能。根据最优化教学模式，强化学生的综合训练，包括问题分析、总体结构设计、电路设计的基本技能和技巧，多人合作，以致工作规范的训练和科学作风的培养这一原则。

围绕上述目标，结合数字逻辑教学实际情况，我们对教学内容和实验教学方式的改革进行了创新和实践，积极鼓励学生开展自行设计和实践，激发学生创新热情，把培养创新人才落实到实处；EDA技术是计算机科学与技术专业学生在学习硬件电路基础的重要内容，是电子技术应用能力培养的一个重要组成部分，其目的和任务是通过实践训练，要求学生初步掌握基于EDA技术的基本电路设计方法；了解常用硬件描述语言的使用特点、编程方法和仿真测试技术，特别是初步掌握VHDL的编程技术和硬件描述方法；学会使用一种EDA工具软件的设计应用、测试和综合优化；同时对硬件描述语言VHDL的发展和对FPGA/CPLD的集成规模及应用特性的发展有一个了解，从而促进数字逻辑教学效率的提高。同时，注重提高教师创新教育的指导能力，增加教师对创新教育有关内容的体验与培训。

2 激发学生创新思维，推进课堂指导教学

如何激发学生的学习兴趣是数字逻辑课程重点要考虑的问题，应围绕计算机的工作原理及实际系统工程设计，突出数字逻辑课程内容的重点分别进行讲述。例如，对基本的数字电路，重点介绍典型的逻辑门、触发器及外部逻辑特性；讲解组合电路时，着重介绍计算机中常用的基本芯片，如译码器、加法器、代码转换器等；讲述时序逻辑电路时，着重介绍同步时序电路的分析与设计方法，并介绍计算机最基本的器件——寄存器、计数器、序列检测器等；在讲述中大规模集成电路时，应重点介绍多位运算器、RAM、ROM、EPROM等电路的逻辑结构、工作原理及在计算机中的作用；在讨论可编程逻辑器件时，着重介绍PLD、CPLD和FPGA结构特点、工作原理和分类方法，以其编程原理。

在讲具体电路的操作时，可以根据数字电路的不同特点及工作原理，以及电路仿真设计的基本方法，利用Multisim 2001仿真软件进行门电路应用设计、时序逻辑应用电路设计等等电路的仿真和演示，以及通过动画演示给学生留下深刻的印象，极大地丰富了课堂教学内容，有力地促进了学生学习的积极性。

此外还要注意课后作业的重要性。课后作业不是课堂教学的简单重复，而应是课堂的扩展和深入。适量地向学生介绍一些相关的参考书目，让学生课后自学，独立钻研，充分调动学生自觉学习的积极性。

在教与学的双向互动过程中，应该积极实现以教师为中心、以课程为中心、以教材为中心向以教师为指导、以学生为中心的模式转变；积极推进启发式、讨论式、交互式、实践式、自主式等教学方法，并辅以网络课堂教育，以提高学生的学习积极性和自我获取知识的能力；从各个层面检查教学的实际效果，综合考核学生的知识、能力和素质，形成对教学过程的促进作用，保证人才培养目标的实现。

3 重视基本技能训练，鼓励创新勇于实践

在重视理论教育的同时，必须加强学生的实践操作和动手能力。理论与实践相结合历来都是基本的、重要的教育方法。为了提高学生的电子设计和工程实践能力，我们对数字逻辑电路实验教学内容和方式进行了改革。依据实验教学的目的，结合课程的培养目标，侧重在实践能力上选择和设计实验，使学生具有理解数字逻辑的基本概念、常用仪器的使用方法、利用EDA设计较复杂数字电路系统等能力。

创新实验室配备有满足数字逻辑实验的实验箱和EDA系统，并配有逻辑分析仪、示波器、计算机和设计软件等工具，学生所有的实验操作都在实验箱上完成。EDA系统的核心板主芯片采用EP1C6Q240，支持JTAG和AS下载模式。软件开发平台使用QUARTUSII 6.0，在该集成环境下，可以完成设计的不同输入。QUARTUSII支持原理图输入、VHDL、Verilog HDL以及第三方工具输入方式。利用图表模块编辑器可以实现系统的顶层设计，完成各子系统的功能划分。可以进行延时分析，进行系统仿真。最后实现下载编程文件和测试电路。

试验教学具体时序，学生首先必须在实验室完成基本实验，然后再进入设计性实验，设计性实验由学生自由选题，自由组队。一般两个人组成一个开发小组，选择一个难易适当能够及时完成的项目。确定预定目标，设计各模块电路，制作电路板，调试电路和测试电路，并进行功能演示，最后撰写实训报告。

实训报告是反映一个学生实验情况的重要材料，要求报告必须准确并且充分反映学生自己完成的工作，该报告作为与项目组成员交流的材料，同时也是自己进行项目设计的重要文档。具体的内容包括题目和文本程序、软件编译、仿真分析、硬件测试与实验过程、程序分析、仿真波形、实验分析、实验注意事项及建议，并在报告附录提供电路原理图。

由于实践教学改革的内容和方式都有较大的变化，老师和学生都有一个适应的过程。如何指导学生正确开展实践。按时完成项目计划，保证教学质量，这对教师提出了更高要求。如何做到让学生选择自己喜爱的项目进行实验，并能一举成功，使他们在实际操作过程中获得真实的感受，并学到实验操作知识，这也是一个需要认真研究、不断完善的问题。

4 结束语

在数字逻辑教学实践中，课堂教学突出重点，双语教育注重学生的个性发展，树立学生的创新意识，唤起学生的创新潜能，鼓励学生的创新尝试，应用愉快教学、互动教学、多媒体教学等教学手段，以最优的组合完成教学任务，让学生既能学到新的知识 又可掌握学习的技能，达到提高学生素质的目的。实验教学压缩了基础性、验证性实验，扩大了利用EDA技术的设计性实验，根据学生的特点因材施教，在难易程度方面要求做到量力而行，使其在掌握基本理论的基础上，结合本人的兴趣，从实际应用中选择具有应用背景的实验题目，分组进行，充分发挥学生的主动性，这样一方面锻炼了学生的动手能力，另一方面也加强了他们交流与团结协作的精神。学习是一个吸收、理解并掌握新知识的过程，学生最后是否掌握知识，体现在能不能分析和解决实际问题上。另外，理论与实际相结合，确实能大大激发学生的学习热情，巩固其所学知识。

参考文献：

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[2] 贾方芳.创新教育模式培养创新型人才[J].江苏高教,2008,(01).

[3] 赵铸.美国高校创新教育给我们的启示[J].西南民族大学学报,2008,(02).

[4] 潘松,黄继业.EDA技术实用教程(第三版)[M].北京:科学出版社,2007.