數字電路實驗教學發展方向的探討

摘 要:本文主要討論數字電路實驗教學，從實驗內容、手段等幾個方面來看數字電路實驗教學改革，目的是使學生能有效地學習理解并提高自己的創新能力。

關鍵詞:數字電路EDA實驗教學

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0157-01

數字電路是電子信息類、通信類、計算機類等專業的一門重要的專業技術基礎課，同時也是工程實踐性很強的專業基礎課。它涵蓋多種教學環節:課堂教學、實驗教學、課程設計。本門學科的教學，目的就是在培養學生掌握數字電路的基本理論知識和基本方法外，還要求其具備實驗研究和工程設計的能力，對于培養應用型人才的院校來說更應該注重學生對儀器設備的管理使用和維修能力。

福州大學至誠學院數字電路實驗室主要為電子類，計算機類、電氣類、機械類等相關專業服務，電子計算機類專業開設獨立設置實驗課程。電氣機械類專業開設數字電路課內實驗。根據每個學院對未來專業的發展開設不同的實驗課程。開設這些實驗主要是讓學生熟悉數字電路實驗方法，培養學生分析、設計、組裝和調試的能力。為將來的單片機、EDA、電子系統設計等課程打下基礎。一般數字電路實驗室可完成常規數字電路實驗項目如下:常用儀器的使用、TTL與非門邏輯功能和參數測試、組合邏輯電路設計、觸發器實驗、時序邏輯電路設計、移位寄存器、計數器、555等試驗項目、綜合性課程設計實驗。實驗室常用儀器:數字電路實驗箱、雙蹤示波器、萬用表。

隨著微電子技術和計算機科學與技術的發展，數字電路的實驗手段不斷得到更新、完善和發展。除了采用常規的TTL邏輯器件如邏輯門、觸發器等小規模集成電路和中規模集成電路進行實驗外，也可以采用可編程陣列PLD(包括PLA、GAL、CPLD、FPGA等大規模集成電路)，借助計算機輔助設計軟件進行數字電路的設計和模擬調試，這種硬件軟化的實驗方法具有容易設計、修改和實現等優點，可有效地提高實驗效率，它正在逐步地替代純硬連接的實驗方法，成為數字邏輯電路實驗的重要內容。

要求讓學生每一次實驗做好實驗準備，實踐證明，實驗前的準備工作做得是否充分，對實驗結果有很大影響，實驗能否順利完成和實驗是否有所收獲。實驗者對實驗目的、要求、內容以及與實驗內容相關的理論知識認真預習，包括預先擬定實驗步驟，做到每一步都心中有數。實驗一般分驗證性實驗和設計性實驗兩種。對于不同性質的實驗，準備工作的側重點和要求應有所不同。(1)驗證性實驗。驗證性實驗指實驗內容、實驗電路等大多是預先指定的。對于這類實驗，實驗者要預先弄清實驗目的和具體要求。實驗課程中著重講解芯片結構功能，深化理解。(2)設計性實驗(綜合實驗)設計性實驗(綜合實驗)指根據實驗目的及具體要求，由設計者自己設計電路以及實驗具體步驟。這類實驗可培養學生獨立設計能力。實驗教學應該和學生的接受能力相對應。驗證性實驗項目對于基礎一般的學生，能每一次掌握好實驗的知識，對于好學生，應該積極配合，結合本次實驗方向，可以讓其增加一些設計性的實驗來驗證理論知識。在實驗調試過程中，常常出現各種問題。作為老師應該在觀察觀看學生進行的狀況。對于基礎比較差的學生可以及時的幫助并再次講解內容。當然對于學習較好的學生讓學生有多的時間研究鉆研。不用急著幫助解決困難讓其發揮自己的學習能力，創新能力，研究精神。這樣的學生主要還是靠自主的抓住實驗的關鍵進行研究，已獲得知識。

現在數字電路實驗和EDA技術融合的比較緊密。這里我們也來談談EDA技術。EDA技術(electronic design atuomatic的簡稱)，即電子設計自動化。電子產品從系統設計、電路設計到芯片設計、PCB設計都可以用EDA工具來完成，其中仿真分析、規則檢查、自動布局和自動布線是計算機取代人工的最有效的部分。隨著高校的教學改革的發展，數字電路實驗和課程設計可以由面包板連線構建中小規模集成電路改為用EDA技術進行現代化數字系統實驗和設計。EDA工具軟件簡單易學，功能強大，EDA技術與數字電路的結合使得教學課程的多樣化。不盡可以提高設計規模和功能。而且使電子線路設計思想和設計方法有了另外一種思路。有利于培養學生的獨立思維能力，理論聯系實際的能力，協作精神以及創新能力等。

數字電路和EDA技術的結合，有利于提高學生的創新水平。在初級階段學生可以通過數字電路實驗箱中面包板或插槽搭建電路，對一些電子元器件有一些實際的了解和理解。通過簡單的電路設計搭建，調試驗證，使得學生對數字電路同步課程上的內容有了進一步的理解和深化。學習掌握了EDA技術以后，通過課程的學習結合加上部分學生自己綜合創新能力，可以對比較復雜的設計性實驗題目進行設計，通過EDA工具軟件來實現。相對用面包板搭建的電路，少了一些低級錯誤的存在。小型電路也可以通過EDA軟件里的芯片選擇搭建電路。一般設計性比較復雜的電路主要還是通過硬件描述語言生成相應的目標文件，通過編程器下載完成。這里就不得不討論到有些人認為完全可以把數字電路實驗撤銷掉，只要EDA技術實驗室。如果可以通過EDA搭建電路就可以數字電路實驗箱撤掉。我覺得是不可取的。多年的實驗教學，我認為數字電路實驗課程存在的的必要性。對于初學者有一個直面的學習感覺，在搭建電路的過程中，會產生誤差，接線接錯，導線接觸不良，干擾等一些問題。而這些問題在EDA實驗箱無法體現，往往通過這些問題往往提高了學生處理問題的解決能力還有動腦思考的能力，通過錯誤或者誤差的出現也對書上的知識有了進一步的理解和興趣。不管用什么手段來實現電路設計和調試，培養的目的更重要的是讓學生有獨立思考和自主學習的能力。

參考文獻

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