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数字电路与逻辑设计精选(九篇)

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数字电路与逻辑设计

第1篇:数字电路与逻辑设计范文

[关键词]数字电路 逻辑设计 CDIO 教学方法

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)03-0132-02

“数字电路与逻辑设计”是电子电气信息类等专业电子技术方面入门性质的专业基础必修课程,服务于电气自动化、电子科学与技术、电子信息与智能检测、通信与信息系统等学科,是一门重要的技术基础课,对实现应用型人才培养目标具有承上启下的关键作用。然而目前该课程教学模式与信息专业快速发展的要求相脱节;课程教学内容偏重理论分析,教学方式较为单一,以课堂讲授为主。部分学生感到本课程学习内容枯燥无味,接受知识被动。很多学生仅仅把应付考试而不是应用知识作为课程学习的目标,结果导致即使考试成绩不错,许多学生对数字系统的构成、设计、生产等流程依然不甚了解,无法做到学以致用,限制了课程对学术专业素质培养的关键作用的发挥。

针对这一现状,本文借鉴国外先进的CDIO工程教育理念,遵循“首要教学原理”,提出“数字电路与逻辑设计”立体化教学改革方案:通过设定工程化培养目标、教学内容的体系层次化建设、改进教学方法和手段、改革考核方式等措施,提高学生自主性和独立性,培养学生创新思维,探索培养具有现代创新思维卓越工程人才的立体化教学模式。

一、立体化课程教学资源建设

(一)课程教学内容的体系化、层次化建设

“数字电路与逻辑设计”的知识点很多,学生在初学时往往难以抓住课程思路主线,容易失去学习的动力和积极性,因此要特别重视教学内容的体系化。

对于理论教学内容,可以通过设计“脉络图”或“层次结构图”的形式把课程的主要内容及其应用、发展形象的表示出来。在每章节内容学习之前都要强调所学内容在整个课程体系的位置,从而使学生深入理解数字电子技术的发展历程、知识构成体系和各种有价值的应用,从而调动学生的学习兴趣,提高学习的积极性。

其次,根据学科发展,对课程的内容不断进行更新和优化设计,建立由简单到复杂、由基础到综合的循序渐进的教学内容体系,从而让学生逐步理解和掌握课程的内容体系。

(二)多维立体化课程教学平台建设

除了基本的课程教学内容建设外,还应该充分利用各种网络技术和现代教育技术手段建设多维度立体化的课程教学平台,依托教学平台进一步提高课程的教学效果。

课程的立体化教学平台的建设,应体现以学生为本的指导思想,将教材、教案、多媒体课件、教学录像、试验指导、试题和试卷库等各种形式的教学资源进行优化组合,以提供多维度开放性的教学环境。学生可以通过平台进行教学内容的预习,并可下载教学内容和相关资料,作业可以通过平台提交,教师可以进行在线作业批改、成绩统计,为学生的课外学习提供了很好的网络课堂,从而使课堂在时间和空间上得到有效拓展。

二、立体化课程实验体系建设

(一)构建“基础实验”、“大型实验”和“综合型实验”三个层次的实验教学内容

基础层次的教学包括电路基础实验和模拟电子基础实验内容,目的是培养学生的基本实验技能,及其基本分析和解决问题的能力,采取分组的实验方法,保证每个学生都有机会实际操作,动手练习;大型实验层次主要是模电大型实验,教学目的是培养学生独立分析、处理问题的能力,鼓励创新思维,促进知识更新,让学生在系统分析、设计与应用上有所提高,采取的教学方法是由学生在规定范围内自主选题,在实验室自主完成,一人一组;综合提高型层次开设的是电子系统设计与实践实验,教学目的是让学生综合运用前面各实验层次所学到的专业知识和工程技能,面对较大规模的电子系统进行设计分析,培养学生自主学习、创新、系统分析、设计与应用的能力,此层次的实验教学结合电子设计竞赛等课外科技活动进行,采取的教学方法是在指导教师的辅导下,在开放式的实验环境中,经过需求分析、资料查询、方案论证、设计调试、测试分析等过程,最后完成课题。

(二)实验教学内容的动态更新和优化

根据学科发展,对实验教学内容不断进行更新和优化设计:设计一些跨课程的实验项目,建立由简单到复杂、由基础到综合的循序渐进的实验教学内容体系,从而逐步培养学生动手实践能力和创新精神。如:在基础层次的数电实验环节可以进行计数器、数字钟等基于MSI的验证和设计性实验,在数电大型实验中可以让学生进行基于VHDL的QuatusII数字钟设计,并下载于FPGA芯片,使学生对SOC有最基本的认识,在综合提高型实验中又可以让学生用单片机系统完成同样的设计。

三、基于CDIO理论的教学方法改革

CDIO工程教育理念是麻省理工学院和瑞典皇家学院等四所大学工程教育改革的成果。CDIO分别代表构思 (Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。CDIO理念倡导工程教育从科学向工程回归,以工程和生产设计环节为核心,让学生主动地、实践地学习。“首要教学原理”是当代美国著名教授Merrill博士提出的教学理论,认为学习者只有处于五项情境之中,才能促进学习。CDIO理念与“首要教学原理”相辅相成。在教学方法上面,主要从以下几个方面入手进行改革。

(一)建立新型的多层立体授课体系

根据CDIO能力培养大纲,“数字电路与逻辑设计”课程的教学体系可以设计为课堂教学、试验教学和创新应用的层次结构,如图1所示。

按照图1所示的课程授课体系,通过在课堂教学、试验教学和创新应用三个不同层次上的教学和实践,能够在让学生充分掌握理解所学知识的基础上,达到培养学生的创新精神、实践能力、自学能力、综合能力、团队合作精神的课程教学目标。

(二)遵循CDIO理念,增加教学的引导性、开放性和前瞻性

CDIO理念倡导以应用环节为核心,让学生主动实践地学习。教学的引导性就是课堂教学以应用中的问题为起点,引导学术思考,组织教学内容。开放性指的是针对问题,采用启发式教学,让学生列举和搜索多元化解决方案,不拘泥于教材示例。前瞻性是指通过教师展示数字技术新的思想、最新的科研成果,让学生思考技术的发展趋势和未来的核心技术。

四、课程考核方式改革

CDIO模式是能力本位的培养模式,与知识本位的培养模式是有本质区别的。CDIO标准要求采用有效的方法来衡量学生的基本个人能力和人际合作能力、产品和系统构建能力以及学科专业知识。在对课程内容进行优化整合以后,建立了新的教学评价体系,细化了课程考核方法,加大了平时考核力度,将一次考核变为全程考核,并且在开学之初就向学生公布课程考核办法,使学生在学习的过程中有明确的努力方向。课程的考核成绩包括:课堂回答问题的情况、作业完成的质量、实验项目完成的质量、期末试卷得分情况,同时对于一些在实验项目中有突出表现的团队和个人给予加分。

五、总结

本文针对现有“数字电路与逻辑设计”课程教学过程中存在的种种问题,借鉴CDIO工程教育理念,从课程教学资源建设、教学方法和课程考核方式改革等几个方面论述了如何对课程进行立体化教学改革的具体措施。笔者所研究立体化教学改革不是某个教学环节的独立改变,而是教学内容、教学手段、教学方法和考核方式等整个教学过程的立体化变革。以先进的教学理论引导课程教学改革,必将激发学生学习的兴趣与热情,消除学生对学习的乏味感和知难感,使其主动、积极地投入课程的学习和实践中去,从而提高教学效果,为专业基础课程的教学探索出一种新模式,实用性强,具有重要推广价值。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 刘越,李华等.高校计算机基础课程多维立体化教学研究与实践[J].电脑与信息技术,2013(12).

[2] 吴军,彭芳等.CDIO模式下课程教学改革的探索与实践[J].中国电力教育,2013(35).

[3] 符强,任风华.Multisim10在《电路与电子学》理论课程中的应用[J].现代计算机,2011(12).

[4] 金建设,张树坤,徐伟明等.电路与电子线路实验教学改革的实践[J].实验技术与管理,2006(12).

第2篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词:组合逻辑电路;Multisim;仿真

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.257

0 引言

组合逻辑电路是指在任一个时刻,输出的状态只取决于同一个时刻各输入状态的组合,而与电路之前的状态无关。组合逻辑电路的分析和设计是数字电路中一个重要的组成部分[1][2] 。“数字电路与逻辑设计”是电子类专业一门重要的专业基础课,同时又是一门实践性很强的课程。随着电子技术产业的高速发展,新器件、新电路不断地涌现,现有实验室的条件已经无法满足各种电路的设计和调试的要求,这在一定程度上影响了电路相关实验教学的效果,而且影响了高校对学生创新能力的培养。此时,在实验教学中引入具有强大分析、仿真电路功能的电路仿真设计软件Multisim,可以较好地解决这一问题。

在数字电路与逻辑设计实验中引入该仿真设计软件,结合传统的实验教学,就可以增开大量设计性和综合性实验,在激发学生学习兴趣的同时,也培养了学生的创新能力和动手能力[3]。本文将以一个组合逻辑电路为例,对其进行理论分析和仿真实验分析,从而得出Multisim在组合逻辑电路分析实验教学中的重要作用。

1 组合逻辑电路理论分析

组合逻辑电路分析的任务是在给定逻辑电路的基础上,通过分析、归纳,确定其逻辑功能[4]。它一般分为5个步骤:组合逻辑电路;逻辑表达式;最简表达式(经化简变换得到);真值表;逻辑功能。

现有一组合逻辑电路,如图1所示,以此为例,来进行分析。

根据逻辑图可以逐级写出逻辑表达式:

通过化简与变换,是表达式变换成与-或表达式:

由表达式列出真值表(如表1):

分析逻辑功能:

由真值表可知,当A、B、C三个变量不一致时,电路输出为1;当A、B、C相同时,即同为0,或同为1时,电路输出为0。所以这个电路称为不一致电路。

2 应用Multisim进行组合逻辑电路分析

2.1 创建仿真电路

根据图1所示的逻辑电路图,在Multisim 12.0中创建仿真电路。待仿真电路如图2所示,对逻辑电路进行了转换,其中,三个开关分别接VCC(表示输入为1)和接地(表示输入为0),万用表用来测量输出电压,灯泡的亮和灭表示输出为逻辑“1”或逻辑“0”。为了便于分析,我们还加入了逻辑变换器,它可以将逻辑电路转换成真值表和逻辑表达式,也可以将真值表转换成逻辑表达式和逻辑电路。

由逻辑变换器得到的真值表如图3所示,与表1比较后可以发现,由逻辑电路图分析得到的真值表和由逻辑变换器得到的真值表是一致的。

2.2 仿真分析

在仿真电路的基础上,我们可以运行仿真。分别改变三个开关的状态,即改变输入变量A、B、C,从000到111,依次测试输出电压的高低电平,以及灯泡的亮和灭,如表2所示。其中,输出电压5V表示输出为高电平,输出电压0V表示输出为低电平。根据输出结果,可以看出,仿真结果与前面得到的真值表的结果是相符的。

3 结束语

以文中所给的不一致电路为例,分别进行了传统的组合逻辑电路理论分析以及应用Multisim对组合逻辑电路进行仿真实验分析,对两者进行了比较,根据实验测试所得到的实验结果对理论分析进行了验证,并证明了两者是一致的。总之,用Multisim软件对组合逻辑电路进行仿真实验,既能激发学生的学习兴趣,也能极大地提高教师的教学水平。在实际的教学过程中,充分利用Multisim仿真的桥梁作用,可以将理论教学、 仿真和实验教学三位一体,有效地结合起来,充分地发挥作用,培养出更多创新型的人才。

参考文献:

[1]闵卫锋.基于Multisim2001的组合逻辑电路分析与设计[J].科技创新导报,2008,2:80

[2]黄济,李泽彬,汪明珠,姚有峰.组合逻辑电路设计与Multisim仿真[J].高科技产品研发,2012:58-98.

[3]张亚君,陈龙,牛小燕.Multisim在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2008(08):108-114.

[4]张惠敏,刘海燕.电工电子技术[M].郑州:河南科学技术出版社,2014:192.

[5]包敬海,张大平,陆安山.Multisim在组合逻辑电路设计中的应用[J].钦州学院学报,2008(12):30-33.

第3篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词:数字电路;教学改革;能力培养

中图分类号:G431文献标识码:A

数字电路与系统这门课是理工科大部分专业的重要专业基础课,培养学生数字逻辑的基本概念和数字系统的设计能力。我校作为一所民办本科院校,以培养应用型人才为目标,数字电路与系统课程也不例外。我们在多年教学过程中总结了一套适用于该层次学生的教学思路和方法,并启动了数字电路与系统课程教学改革项目,对取得的研究成果进行总结,主要分为以下几个方面。

1.课程教学内容研究

1.1 弱化陈旧过时的内容

随着数字集成电路及大规模可编程逻辑器件的发展,中小规模电路应用已经逐渐减少,而传统的授课思路过多注重中小规模的应用。且在大规模可编程逻辑电路设计过程中,逻辑化简已经有开发工具取代,很少需要手工化简。故而数字电路与系统课程在教学内容上要做相应调整。有些内容课程教学内容化简只介绍化简的原理和方法,不讲化简技巧,考试也不做深入要求。

1.2 删减原理性内容的讲解,注重应用技巧和分析思路

为了配合应用型人才培养目标,在授课过程中适当减少原理性讲解,比如边沿JK触发器工作过程分析教材上一般有详细的分析过程,但授课中只要分析一两种工作情况,并借此介绍分析思路,有兴趣的同学可以课下自己分析,而大部分同学只要弄懂使用方法就可以了。时序逻辑电路应作为重点内容,讲授时应注重时序逻辑电路的分析过程,使学生深入理解相关概念,对于状态化简等要求要降低,只掌握方法即可。

1.3 教学内容在顺序上的调整

此外,考虑到数字电路是嵌入式系统、FPGA、DSP及IC设计等课程的先修课程,为了方便这些后续课程的安排,所以把数电课程提前,跟模电统一学期开设,为后续课程提供足够的时间。这就造成数电中逻辑门电路一章的内容受到影响,因此在授课时把这一章的内容往后移,等模电三极管基本放大电路学完之后再讲授这部分内容,可以解决数电和模电安排在同一学期的问题。

2.课程教材建设

由于数电教学内容作了一定的调整,因此教材的选取要能适应这种调整。而现有教材大部分是按照老的教学体系编写的,内容难免陈旧、过时,为了适应新形势的需要,我们根据应用型人才培养的要求,分别编写了本科和专科适用的教材。

本科的教材编写思路是采用弱化传统的逻辑代数公式化简和器件内部结构原理等内容,对中小规模集成电路重点介绍其使用方法和数字逻辑的基本概念,使学生建立起数字逻辑的研究方法和设计思想,同时在传统内容之上增加了大规模可编程逻辑器件和硬件描述语言方面的内容,传达了自顶至底的数字系统设计方法和理念,为运用大规模可编程逻辑电路设计数字系统打下良好基础。

专科的教材则更加弱化原理讲解,对于集成逻辑门和触发器等着重介绍器件功能和使用方法,原理只做最基本的讲解。除此之外,每一章都增加电路设计和调试及错误排查方法等内容,对学生进行电路设计的技能训练,再结合实验和综合课程设计,使学生动手能力得到提高。目前本科教材已经在我校使用了三届,专科教材也使用了一届,使用效果良好。

3.课程教学方法和手段

课堂教学作为重要的教学环节,采用合适的方法和手段至关重要。在数字电路教学过程中,重点做到以下几方面:

3.1 注重学生主观能动性的发挥

学生在课堂学习过程中如果只是被动接受知识,会导致填鸭式教学,必然会导致学生学习兴趣下降,学习效果大打折扣。因此在课堂上要注意引导学生主动思考,对学生的预习情况进行干预,以预留作业的形式让学生预习必要的知识,然后再课堂上再就预留的问题请学生分组讨论,每组阐述讨论的结果。虽然开始的时候学生做的不是很好,但是只要坚持这种做法,讨论时加强引导,就会收到良好的效果。

3.2 注重习题课和平时测验

笔者在教学中发现学生对所学知识不会灵活运用,体现在作业中就是对没接触过的类型题目不知道该怎么做,自己没有思路。其实这些题目如果对知识点理解的话是可以独立完成的,不会做说明知识点理解的不好,所以不会应用。这种情况下就要有针对性的设置习题课,讲一些典型的例题,并着重题目的解决思路和方法的培养,使学生遇到类似的问题能够灵活运用。然后再通过一些课堂测验了解学生的学习情况,及时对测验结果进行总结,并反映在后续的教学中。

3.3 注重实验教学

数字电路应该是一门理论和实验相结合的课程,两者相辅相成。因此在理论课之外设置了两种形式的动手环节:一种是跟理论课紧密配合的电子技术实验,实验的设置以理论教学进度为依据,让学生能够在刚学完某一知识点时就能通过实验进行验证,通过实验理解理论知识和培养基本的分析和测试实验结果的能力;另外一种是在学期末的电子技术综合课程设计,给学生布置合适的题目,让学生从方案设计、芯片选择、电路布局、焊接查错等方面得到训练,同时撰写课程设计报告,切实培养学生分析和解决问题的能力,写总结文档的能力,提高学生的综合素质。

4.结束语

随着科学技术的不断发展,数字电路教学也必然面临着教学内容和模式的不断改革,以适应新形势的需要。因此授课教师应不断充实自己,不断总结和积累经验,抓住教学重点,使学生切实学懂这门课,掌握数字逻辑设计的重要概念和基本方法,为后续课程和今后走上工作岗位打好基础。笔者在教学中所采用的内容改革和教学方法创新通过多轮教学实践证明,是切实可行的,能够很好的反应当前数电教学的新形势,教学效果良好。

参考文献

[1]杨志忠,卫桦林等.数字电子技术基础(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2009,7

[2]杨志忠,赵航等.数字电子技术及应用[M].北京:高等教育出版社,2012,1

第4篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词:EDA VHDL 自动化 数字电路

中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)11(c)-0033-02

数字电路EDA也是电子信息工程学院各个专业的一门必修课,它是一门实践性很强的课程,是实践教学中不可缺少的重要教学环节,EDA实验使学生了解通过软件仿真的方法可以高效的完成硬件电路设计的计算机技术,初步掌握自顶向下的设计方法、EDA设计流程等,会用原理图输入和硬件描述语言VHDL设计逻辑电路。

数字电路EDA课程是高等院校电气、电子信息类专业的一门重要的实践课程,具有理论性与实践性强的特点,优化该课程的实践教学,对提高课程教学质量至关重要,由注重传授知识向注重培养学生综合素质方向转变,随着大规模集成电路的飞速发展,电子类高新技术的开发也更加依赖于EDA技术的应用,通过实践课程,学生掌握使用EDA工具设计数字电路的方法,包括设计输入、编译、软件仿真、下载和硬件仿真等全过程。

1 优化课程的实践教学

数字电路课程引入EDA技术,不仅极大地丰富课程选题,而且同一课题出现多种实现方案,提高了学生的创新思维能力,对后续专业基础课程学习、电子设计竞赛、撰写论文等起到了启蒙和引导的作用。

2 综合运用基础知识,解决工程实际应用能力

EDA(Electronic Design Automation)是以计算机为平台,原理图输入法、硬件描述语言(VHDL)为设计语言,可编程逻辑器件为实验载体。

自顶向下的模块设计方法就是从系统的总体要求出发,自上而下地逐步将设计内容细化,最后完成系统硬件的总体设计。设计的三个层次如下。

第一层次是行为描述。实质上就是对整个系统的数学模型的描述(抽象程度高)。

第二层次是RTL方式描述,又称寄存器传输描述(数据流描述),以实现逻辑综合。

第三层次是逻辑综合,就是利用逻辑综合工具,将RTL方式描述的程序转换成用基本逻辑元件表示的文件(门级网络表)。在门电路级上再进行仿真,并检查定时关系。

完成硬件设计的两种选择,由自动布线程序将网络表转换成相应的ASIC芯片制造工艺,做出ASIC芯片。将网络表转换成FPGA编程代码,利用FPGA器件完成硬件电路设计。

3 应用实例

首先建立一个新的工程,然后建立新文件并输入如下的代码:

module sled(seg,dig,clock,rst_n,);

input clock;

input rst_n;

output [7:0] seg;

output [3:0] dig;

reg [7:0] seg_reg;

reg [3:0] dig_reg;

reg [3:0] disp_dat;

reg [36:0] count;

always @ (posedge clock )

begin

if(!rst_n)

count = 37'b0;

else

count = count + 1'b1;

dig_reg= 4'b0000;//

end

always @ (count[3])

begin

disp_dat = {count[7:4]};

end

always @ (disp_dat)

begin

case (disp_dat)

4'h0 : seg_reg = 8'hc0;

4'h1 : seg_reg = 8'hf9;

4'h2 : seg_reg = 8'ha4;

4'h3 : seg_reg = 8'hb0;

4'h4 : seg_reg = 8'h99;

4'h5 : seg_reg = 8'h92;

4'h6 : seg_reg = 8'h82;

4'h7 : seg_reg = 8'hf8;

4'h8 : seg_reg = 8'h80;

4'h9 : seg_reg = 8'h90;

4'ha : seg_reg = 8'h88;

4'hb : seg_reg = 8'h83;

4'hc : seg_reg = 8'hc6;

4'hd : seg_reg = 8'ha1;

4'he : seg_reg = 8'h86;

4'hf : seg_reg = 8'h8e;

endcase

end

assign seg=seg_reg;

assign dig=dig_reg;

endmodule

保存后,再编译,之后选Tools->Run EDA Simulation Tool->EDA RTL Simulation进行仿真。最后配置引脚,下载并运行。

4 营造良好的实践教学环境并建立科学的评价方法

基于EDA技术的数字电路实践教学主要由计算机,EDA软件开发工具,可编程芯片及实验硬件开发系统组成,该院已建有EDA 实验室,配有多台安装Quartus开发软件的PC机,为每人或者小组完成课题提供良好的实验条件。

如何评价设计成果,客观,合理的给出成绩,既能反映出真实水平又能激发学生的学习积极性和创新意识,不以最终结果正确性作为评价的唯一标准,而对设计过程的每个环节都给出量化的评分标准。

5 结语

数字电路实验中引入EDA技术,蕴含着数字系统设计的新思路、新方法,代表了现代数字系统设计的方向,EDA技术采用“自上向下”设计数字系统的方法,通过设计逻辑功能模块来实现数字系统功能,不仅大大提高了工作效率,而且提高了系统的可靠性,使设计更加灵活,学生在大二期间,就能够通过数字电路EDA实验,掌握EDA技术,对将来后续课程的学习,以及对学生提高创新能力,工程设计能力都是十分有利,数字电路EDA实验中应用EDA技术可使学生突破硬件资源,制作耗时的限制,充分发挥想象力和创造性,设计出别具特色的作品来,使课程设计的效果大大提高,应用EDA技术设计数字电路,可为实验的选题拓宽范围,增加了课程的趣味性、综合性、创造性,以不同类型,不同难度的设计任务供学生选择。

参考文献

[1] 邹虹.数字电路与逻辑设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.

第5篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词:触发器;逻辑符号;状态方程;逻辑功能表

中图分类号:TN783 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)09-0028-01

触发器逻辑功能的转换相当于由一种触发器变化为另一种触发器,下面通过三个例子我们可以认识到它们的转换[1-3]。

(1)由JK触发器转换为D触发器,首先介绍JK触发器它由两个可控制RS触发器和一个非门构成,如图A,逻辑符号说明Sd(非)为置位端,Rd(非)为复位端,SP为时钟端,它接收时钟脉冲,J和K是它的两个输入端,输出端为Qn和Qn(非),输出的状态如图B逻辑功能表,输入端下面有一个小圆圈,表示是高电平触发器,要CP等于高电平时触发器才工作,时钟CP端设有三角符号表示下降“沿”动作的触发器,即由1翻转为0时动作,“沿”动作触发器只认上升沿和下降沿,即便“沿”动作以后出现了高电平,也不会又翻转,因此“沿”动作触发器使输出可靠,电平触发器的缺点在整个高电平期间都在动作,容易出现空翻现象,使输出状态不确定。图B是JK触发器转换为D触发器示意图,在1K的输入端接了一个非门到D输入端就可以构成,如图B触发器D状态方程可看出满足电量相与性,可以消除Qn,只剩下Dn因此由JK触发器可以构成D触发器,满足逻辑功能表达式,如图B的D触发器输出状态方程。

(2)图C是由JK触发器转换为T触发器示意图,什么是T触发器,输入端T它同时连接到J和K上,写下方程式如图D触发器状态方程式,Qn+1相当于输出状态做异和运算Qn+1=TQn,当T=0时,输出状态Qn+1等于Qn这相当于保持,当T=1时,输出状态就等于原态的反,表达式的意义,来一个时钟下降沿,它就是原来状态的“反”,原来是“0”翻转为“1”,原来是“,1”翻转为“0”,再来一个时钟信号它又进行翻转,由RS触发器计数功能原理可知,来一个时钟它的输入状态由原来的状态翻转为新的状态,这个电路可以实现计数功能,这是一个二分频电路,所以当T=1时这个电路是一个二分频电路,计算器是一个二进制的计数器,它的输出状态始终在不停地在翻转,初始状态是0,来一个时钟它翻转为1,再来一个时钟,它又翻转为0,由此经历了两个时钟又返回到原状态,说明了触发器记了两个数,如果要三个数它要经过三个时钟周期才能回到原来的状态,这也是三进制的时计数器,以此类推,经历了n个时钟周期回到初始状态,就是n进制的计数器可形成n进制的计数器,另外从分频的角度的角度来看,如果说输出状态相对于时钟周期来说是一个二分频的频率相当于它的二分之一,周期是时钟的二倍,我们可以把计数器称为分频器,如果是一个十进制的计数器,输出状态相对于输入状态来说相当于十分频的分频电路,由JK触发器转换为T触发器输出状态方程如图C所示。

(3)图D是D触发器转换为T’触发器示意图,T’触发器状态方程式如图D,T’触发器是一个二分频的电路,看图D中逻辑功能表可知,输入状态始终是输出状态的反,满足输入是“0”输出是“1”满足输入是“1”输出是“0”,它每来一个时钟CP就翻转一次,有计数的功能,它的T’触发器输出状态方程就是Qn+1等于Qn(非)。

参考文献

[1]曾令琴.电工电子技术(第二版)[M].人民邮电出版社,2000.

第6篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词:合理;稳定;效率;逻辑函数

继电控制线路的主要作用是为生产机械服务,是生产机械在生产过程中不可缺少的重要组成部分。在自动生产流水线上或机床控制方面很多都采用继电控制方式的电气控制线路,实际生产中,继电控制线路设计是否可靠、合理、稳定,直接影响着生产效率和生产效益。我们在从事维修电工实践教学和校企合作技能培训过程中,发现很多学生和学员,甚至是有不少实际生产经验丰富的一线电工,在如何设计出合理的继电控制电路方面都存在着较大的欠缺,这说明,具体有效的线路设计是学生和学员学习中的较大难题。

在继电控制线路设计中,不少设计人员采用的是经验设计法。此法在设计比较简单的控制线路时有较大优势,但在设计比较复杂的控制线路时显现出一定的局限性。第一,对设计者要求高,需要设计者熟悉工业系统中各种典型的控制线路和丰富的实践经验及设计技巧的积累;第二,设计效率低,在工程应用上不方便,要求设计人员在设计过程中要反复修改完善,通过不断试验论证来满足生产工艺要求,耗费大量的时间和精力;第三,设计方案不可靠、不经济,由于经验以感性认识为主,不具理性认识的系统性,经常造成所得的方案不合理、不经济现象出现。基于经验设计法在实际应用中的局限性,我们在多年的一体化教学及具体实践培训过程中,总结出采用逻辑函数设计方法进行继电控制线路的设计取得了较好的成效。

一、逻辑函数设计法应用基础

数字电路研究的是开关电路,电路中对应的两种状态是“开通”与“关断”,在逻辑函数中用二元常量“1”和“0”表示。而在继电控制线路中,控制电路主要是对受控电器进行开通、关断控制。相关交流接触器或继电器受电或失电引起触点“动断”或“动合”产生的电路逻辑状态的变化,元器件的动作状态类似于逻辑函数中的“1”和“0”的两种数字状态,故在继电控制线路的设计中可以引用数字电路中的逻辑函数的关系进行相关继电线路的设计。所谓继电线路的逻辑函数设计法,就是按照生产工艺的要求,利用逻辑代数的关系来分析设计继电控制线路。这种设计方法特别适用于较复杂的生产工艺所要求的自动生产或组合机床控制线路的设计。采用逻辑函数设计法得到的控制线路设计简要、经济、安全、稳定、可靠。在实际应用中应根据具体情况,尽可能减少所用器件数目和种类,这样可以使安装好的电路结构紧凑,达到工作可靠而且经济的目的,所得到的电路设计结果比经验设计法有明显的优点,能得到生产工艺所要求的最佳设计方案。

二、逻辑函数设计的基本原理及要求

逻辑函数的理论基础是逻辑代数,逻辑运算的三种基本形式为与(逻辑乘)、或(逻辑加)、非(逻辑反)。这三种关系的不同逻辑组合形式得到的表达式构成了继电线路逻辑电路图的基础。

逻辑电路图,是由若干个基本逻辑符号及它们之间的连线构成的图形。实际生产中,设计者往往将电气控制线路中元件触点的“开通”“关断”状态的变化作为逻辑变量。就整体而言,继电控制逻辑电路的输出量与输入量之间的关系是一种因果关系,故输出的状态与输入的变量可以用逻辑表达式来描述。

1.三种基本逻辑关系表达形式

(1)逻辑与关系。

(2)逻辑或关系。

当一件事件的几个条件中只要有一个条件得到满足,这件事就会发生。图1的b中使KM得电的逻辑表达式为:KM=SB1+SB2。

(3)逻辑非关系。

当一件事情的发生以其相反条件为依据,即二者之间是处于对应的逻辑关系。图1的c中KM得电的逻辑表达式为:KM=

实际电路中,一个继电控制电路,往往是由各种元器件不同的逻辑状态组合而成。

2.逻辑规定

(1)各种电磁元件的线圈通电状态的逻辑关系为“1”,失电时的逻辑关系为“0”。

(2)各种控制按钮、开关触头、接触器或继电元件的自身触点闭合的逻辑状态规定为“1”,各触点的断开逻辑状态规定为“0”。

(3)元件的动断触点的状态均用“非”状态表示,即。

(4)X开。

(5)X关。

能使继电器失电的关断信号,若此信号由“1”“0”转变使继电器关断,取原变量;若逻辑状态由“0”“1”转变,取其反变量;当使继电器失电的关断信号不止一个时,这些判断信号的逻辑关系是“或”关系。

三、逻辑函数设计法设计步骤及应用分析

现以一个企业生产应用实例进行说明:

1.生产工艺设计要求

某自动生产流水线有两台电机M1与M2,为实际操作方便要求能够实现两地控制,第一台电机M1先行启动,运行3分钟后,第二台电机M2自动启动运行;正常生产结束时,必须第二台电机M2要先停车,否则第一台电机不能停车,第二台电机M2停车3分钟后第一台电机M1自动停车,要求线路中有必要的电气保护环节。

2.继电控制线路逻辑设计步骤

在状态表中,所有器件在初始位都不得电,上图中状态转换信号包含主令信号与执行元件动作时自身辅助触头所引起的状态变化信号。实际生产中,可根据具体需要设置中间继电器为中间记忆单元,以确保设计出的继电控制线路既可行又安全。上表中,KM1控制电机M1的通断状态,KM2控制电机M2的通断状态。

(3)根据状态表列写出各元器件动作的逻辑表达式。

①KM1的逻辑函数表达式。

(5)规范电路设计标准,完善电路设计功能。

根据以上步骤分析可知:在设计过程中,运用逻辑函数设计法,设计者就有一个比较系统的设计思路,大大提高线路的设计成效,从而缩短线路的设计时间;采用逻辑函数设计法,可简化继电控制线路,减少很多不必要的经济费用,同时还可以极大地提高线路运行的可靠性、安全性,在较复杂的生产工艺的继电控制线路上有较大的使用价值。

参考文献:

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,1997.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.

第7篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词:智能科学与技术;课程体系;培养管理

1背景

智能科学与技术是当前科学研究和工程实践的理论与技术发展的前沿领域,智能科学与技术专业是一个多学科交叉的跨应用领域专业Ⅲ。智能科学技术的发展将把整个信息科学技术推向“智能化”的高度,这正是当代科学技术发展的大趋势,对于这方面人才的需求也越来越迫切。智能科学与技术培养掌握坚实智能科学与技术基本理论和系统专门知识,具备作为工程师或领导者及公民的良好人文修养,具有从事科学研究、工程设计、教学工作或独立担负本专业技术工作能力,深入了解国内外智能科学与技术领域新技术和发展动向,能结合与本学科有关的实际问题进行创新研究或工程设计的高级专门人才。

高校应稳妥发展与完善智能科学与技术专业的本科生教育,夯实本科教育基础并积极创造条件,大力开展创新教学,努力培养学生的创新意识、创新精神和工程实践能力,使之成为具有系统技术基础理论、专业知识和基本技能,良好科研素质和较强创造能力的智能科学与技术工程师。

2教学计划与教学管理分析

智能科学与技术属于计算机类专业,其必修课程设计原则是使学生具备计算机科学与工程的基础理论知识,尤其是大类专业招生教学的院校,通识课程主要是数学、物理文化基础,强调扎实的自然科学基础。专业教学的特色体现在专业必修和专业选修课程,专业必修课一般分为数学基础和专业课程。计算机类专业数学基础课程一般包括线性代数、微积分、离散数学、微分方程、概率与统计、数值计算等;专业课程一般包括程序设计基础、高等程序设计、数据结构、操作系统、计算机组成与结构、数字电路与逻辑设计等。

2.1学分

本科培养计划的学分中,国内外大学学分总数趋势是逐步减少,追求少而精。国内院校一般在130~190学分之间,如北京大学为150学分,清华大学为1 70学分,东南大学与浙江大学均为160学分,还有16学时为1学分的,也有18学时为1学分的。

中国台湾的大学一般在130学分左右。台湾交通大学最低毕业学分为128学分,其中必修课程须达76学分(共同必修58学分+资工组核心须达分+(资工组副核心课程学分+另2组核心课程学分)),专业选修本系课程须达12学分,其他选修课程须达12学分,通识课程须达28学分(含外语课程必修8学分)。台湾“中央大学”为136学分,台湾“清华大学”为136学分,其中必修和必选学分126,其他与导师商量决定。

美国的大学各校差异较大。美国的学分计算有4学期制、两长一短制及两学期制,其中加州大学伯克利分校为120学分,麻省理工大学为90学分,加州大学洛杉矶分校为186学分,斯坦福大学为180学分。

2.2教学管理

在教学管理上,斯坦福大学给学生提供了非常宽松的自由发展空间。新生入校后不分专业、不分学院。除了医学院和法学院学生需要经过一定的选拔程序外,本科生可以在入学后的前一个学期适当时候随意选择专业,并且选择专业后允许更改,只要毕业时满足专业培养方案即可。

国内的浙江大学是较早实行按大类招生的学校之一,分为大类培养、专业培养和特殊培养3类,前两年不分专业,按学科分类集中培养。

台湾的大学专业也是按大类完成前期的基础课程,再分小专业完成各学程,包括基础课、核心课和进阶课。

教学分组是现在的主流课程架构,也是体现专业方向的主要形式,分组课程是体现专业特色的课程组。国内清华大学采用的是分组教学;台湾的大学基本上采用的是以教学方向分组的方式,台湾的大学教学分为课程与修业、学分学程。

2.3实验与实践教学

计算机类专业各大院校都强调课程实验与实验教学,而目前课程该如何进行教学?这不仅是实验问题,如何以工程教育专业论证为目标,怎样使教学目标达到毕业要求是关键。做中学是主流实验教学方式,尤其是美国的大学,大作业体现的是实验与理论教学的结合,是考查学生是否理解理论知识的重要途径。学生不仅能够学习扎实的数学和计算机专业知识,还进行大量的实践创新训练。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学都属于实践创新性教学模式。例如,斯坦福大学程序设计范式课程重点比较C、C++、Java的特点和难点,每1~2周有一次大作业,针对不同的任务,要求学生用不同的语言实现,使学生加深理解各类编程语言的应用场合;麻省理工大学的课程计划是必须先修12学分的实验课程,再修3门或4门核心课程,最后选择3门方向学科和1门关于该方向的实验课、2门专业拓展课。

3智能科学与技术课程体系分析

智能科学与技术课程体系在智能基础理论研究的基础上,需要安排基础性、通用性、关键性的智能技术研究,主要包括感知技术和信息融合技术;自然语言处理与理解技术;知识处理(认识)技术,包括知识提炼、知识分类、知识表示技术等;机器学习技术,特别是统计与规则相结合的学习技术;决策技术,即知识演绎技术特别是不确定推理技术等;策略执行技术,即控制与调节技术;智能机器人技术,特别是面向专门领域的智能机器人技术;智能机器人之间的合作技术;基于自然语言理解的智能人机交互与合作技术;智能信息网络技术。

国内最早创办智能科学与技术专业的学校包括北京大学,西安电子科技大学是第2批开始培养智能专业学生的院校。北京大学的本科教学计划中,专业必修课程(2分)包括:①专业数学/理论基础(15学分):算法分析与设计、集合论与图论、概率统计A、代数结构与组合数学、数理逻辑;②硬件与系统基础(分):数字逻辑设计、微机原理和信号与系统;③智能基础(5学分):脑与认知科学与人工智能基础。专业限选课程(15学分)包括信息论基础、计算方法B、数字逻辑设计实验、微机实验、数据结构与算法实习、机器感知和智能处理实验、智能多媒体信息系统实验。选修组合课程(29~32学分):学生按照自己的兴趣,参考智能的2个专业方向推荐专业课组合,自行选择,至少选修20学分的智能专业课程。公共核心+专业方向+新技术及其他:①公共核心课程(分):智能科学技术导论、模式识别基础、生物信息处理、智能信息处理;②专业方向课程(11~15学分):机器感知与智能机器人方向、智能信息处理与机器学习方向、新技术及其他。

西安电子科技大学智能专业主要课程包括电路分析理论、信号与系统、数字信号处理、数字电路及逻辑设计、模拟电子技术基础、微机原理与系统设计、数据结构、软件工程、人工智能概论、算法设计与分析、最优化理论与方法、机器学习、计算智能导论、模式识别、图像理解与计算机视觉、智能传感技术、移动通信与智能技术、智能控制导论、智能数据挖掘、网络信息检索、智能系统平台专业实验等课程及30多门选修课程。

建议各学校可以根据学院教学特色与实际需求,设计专业核心课程。北京大学偏重“信息处理”,湖南大学偏重“智能系统”,但需要强调的一个前提就是智能科学与技术专业属于大计算机类,更需要大EECS专业的基础。编程、电路、数学、数据结构、计算机系统这五大核心基础就是大EECS;其次是专业,计算机以系统结构、操作系统、网络、编译、数据库五大经典专业核心课为主,湖南大学的智能科学与技术专业强调系统,因此信号与系统、操作系统、嵌入式系统、人工智能是最基本的专业核心课,然后再分不同的分支。湖南大学智能科学与技术专业核心课程包括人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别、智能控制导论、智能数据挖掘、机器人学等;研究学位课程包括模式识别、人工智能等,主要体现为智能科学与技术基础(人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别)、核心(智能控制导论、智能数据挖掘)和应用(机器人学)。

4结语

(1)在课程计划实施过程中,教师需要遵循课程的时序图,即描述课程的进阶关系,从本科直到研究生,同时还可以实行一定的修课限制,如台湾交通大学计算机概论与程式设计和面向对象程式设计两科皆不及格者不得修数据结构与算法概论,若数据结构不及格不能修算法设计课程等。

(2)程序设计类课程用上机程序能力考试来设置合格条件,如台湾交通大学基础程式设计及格条件为通过“程式能力鉴定”,湖南大学则以CCF―CSP软件能力测试作为程序设计课程通过的考核标准。

(3)鼓励学生参与项目、竞赛等课外科技活动,如台湾“清华大学”的综合论文训练是由具有同等水平的项目训练成果或SRT(student research training)计划项目以及其他课外科技活动成果经认定后代替的。

(4)精炼的课程教学。核心课程应该精且必须加强课程实验,只有对方法和理论有正确的认识才能掌握这门课程,而动手完成实验才能真正融会贯通。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校的学生具备扎实的数学和计算机专业知识后,都需要进行大量的实践创新训练。

第8篇:数字电路与逻辑设计范文

关键词 民族院校;DSP;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2015)22-0118-03

Analysis on Teaching Reform of DSP Principle and Application Course for Ethnic Colleges//PAN Juntao, LIU Fang, NIU Yong, ZHOU Chunyan

Abstract In order to train high-quality DSP talent for society, this paper proposed several educational reforms on the teaching content and teaching method for the course named DSP Principle and Application. Those reform measures should center on the training objective of the course, i.e. Thick Foundation, Strong Capability, Strives for Innovation. Two-year teaching results show that the proposed reform measures possess excellent effect in teaching.

Key words ethnic colleges; DSP; educational reform

1 前言

DSP(Digital Signal Processor)[1],即数字信号处理器,指针对数字信号处理技术而设计的一种可编程的高速、高性能处理器,是现代计算机技术和信息处理技术相结合的产物[2]。近年来,全球信息技术日新月异,DSP技术作为信息技术的重要内容之一,其迅猛的发展势头极大地推进了社会生产力的进步。过去的20年里,DSP芯片的应用已经从军事、航空航天等领域扩大到信号处理、通信、电子消费等诸多领域,如信号处理、仪器仪表、自动控制、家用电器、医疗、全球定位GPS、自助银行、图形/图像等。可以说,从军用到民用,从航空航天到居民生产生活,DSP芯片几乎应用到人们生活的每一个角落[3]。

在全社会对DSP相关技术人才需求日益增长的形势下,全国各高校在相关专业的人才培养方案里相继开设DSP原理及应用这门课程,且根据自身的办学定位制定了相应的教学大纲。由于DSP芯片众多,不同系列DSP产品具有不同的特色及应用领域,因此,各专业根据其自身的人才培养目标,在DSP原理及应用课程中须选择不同的DSP芯片进行讲解。

在众多DSP芯片产品中,美国TI公司开发生产的一系列DSP芯片无疑是当今世界上最有影响的DSP处理器。TI公司生产的TMS320系列DSP芯片凭借其强大的数字信号运算能力,使得诸多复杂的数字信号处理算法的实现成为可能。目前,该公司在DSP芯片市场份额已占全世界份额近50%[3]。有鉴于此,国内各高等院校和高新技术企业都将TI公司TMS320系列DSP产品作为其科研、应用开发的首要选择。考虑到北方民族大学自动化专业以“控制”为主要核心的人才培养理想,该专业的DSP原理及应用课程选用TI公司中控制性能最为突出的TMS320LF240x系列DSP芯片为代表,对学生进行讲解。

目前,北方民族大学自动化专业本科人才培养方案对DSP原理及应用课程分配的课时数为50,其中理论课时数为42,实验课时数为8。鉴于该课程具有涉及知识面广、实践性强等特点,如何在有限的教学课时内高质量地完成教学任务,并培养出符合社会需求的合格DSP技术人才,是摆在任课教师面前亟待解决的重要难题之一。因此,针对DSP原理及应用课程教学内容、教学方法、课程评价体系的改革探索研究具有重要意义。

本文以北方民族大学自动化专业开设的DSP原理及应用课程为背景,结合民族院校的办学特色,围绕课程教学目标为指导,针对课程教学过程中存在的若干问题,提出一种以任务驱动法[4]为核心思想的DSP原理及应用课程教学改革方法,以进一步改善现有DSP原理及应用课程的教学效果。

2 课程特点及教学现状分析

课程特点 DSP原理及应用是北方民族大学自动化专业人才培养方案中开设的一门重要的专业课。鉴于民族院校服务少数民族地区,培养少数民族优秀人才的办学定位,学校将该课程的教学目标定为了解DSP基本原理,掌握其内部硬件资源构成及相应的指令系统,使学生具有一定运用C语言和汇编语言解决基本实验问题的实践动手能力,为今后从事DSP技术相关的工作奠定基础。相比其他专业课程,该课程具有如下特点。

第9篇:数字电路与逻辑设计范文

根据大学新一代人才培养方案,工程技术基础(电子类)被列为我校教学改革与课程建设的重点项目。为了搞好此项改革,2011年4月,我校专门成立了工程技术基础(电子类)课程教学改革研究组,先后调研了军内外十余所重点大学,通过Internet查询了国内外有关院校电子系列课程的教学情况,对我校工程技术基础(电子类)课程内涵进行了认真的研究。此外,我们还邀请校内外相关专家召开了专题研讨会,认真听取了专家的意见,对工程技术基础(电子类)的课程改革基本达成共识。在此基础上,提出了我校工程技术基础(电子类)课程的教学改革方案,重新确立了“电子技术基础”课程的教学内容体系。

1教学改革的总体考虑

按照总政治部有关文件精神和基于通识教育的人才培养要求,着眼于为初级指挥军官培养宽厚的工程技术基础和跨领域的专业理解和沟通能力的教学目标,按照有利于学员思维能力的训练、有利于学员实践创新能力的培养,突出基础性、综合性和应用性,兼顾知识结构完整性的工程技术人才培养思路,精心设置我校工程技术基础(电子类)的课程模块,贯彻落实“以学员为中心,知识、能力和素质全面发展”的教育理念,创新教学模式,优化教学内容,改革教学方法,充分激发学员的学习兴趣,努力使合训学员打牢比较扎实的电子技术基础,达到宽厚复合的工程技术基础教育目标。根据以上基本要求,结合我校的实际,综合考虑初级指挥军官必须具备的电子类工程技术素质,我们面向全校合训本科专业开设了两门电子类基础课程。电子技术基础:传授模拟电子技术和数字电子技术的基本概念、基本理论和基本分析方法,主要内容包括基本电子器件、基本放大电路、集成运算放大器、模拟集成电路、功率放大电路、数字逻辑基础、组合与时序逻辑电路、可编程器件及应用、数模/模数转换电路等。工程实践(电子类):学习电子电路的设计方法和测试方法,教学内容包括电子小制作的方案设计、计算机仿真、原理图设计、PCB设计、焊接技术和电路测试等。通过本课程的学习,使学员掌握各种常规电子仪器的使用方法,锻炼动手能力和解决实际问题的能力。

2教学改革的基本内容

2.1确定课程的改革方案

以技术发展进步和应用需求为牵引,全方位、多角度地科学设计课程架构,抓好课程内涵建设,创新和完善教学模式、教学方法、教学手段,努力实践“以学员为中心,知识、能力和素质全面发展”的教育理念。课程的具体改革思路如下。

(1)教学内容方面。注意处理好3个“关系”,把握好时代性、实践性和系统性3个“原则”。一是注意处理好经典与现代的关系,既充分纳入电子技术的经典内容,又能及时反映电子技术的发展成果和发展趋势,合理选择和更新教学内容,使教学内容体现出鲜明的时代性;二是注意处理好理论与工程实践应用的关系,在介绍理论内容时多强调物理意义和工程应用背景,在介绍实践内容时多注意理论的指导作用,实现理论与实践的有机结合,突出课程的实践性本质特征;三是注意处理好本门课程与前后课程之间的衔接关系,既坚决避免内容重复,又充分满足后续课程需要,努力实现教学内容的“无缝连接”,体现课程体系的系统性。

(2)教学手段方面。着眼“塑造精英”,倡导“学为主体”,大力推行符合学员认知规律和身心发展的教学模式,充分利用信息化教学资源和现代化教学手段,实现教学目标从“知识为本”向“能力为本”转变,教学过程从“知识传授”为主向“知识获取”为主转变,教员角色从教学的“主演者”向激发学员探索创新的“主导者”转变,考核评价方式从传统单一向灵活多样转变。为此,教员要积极钻研并创新教学模式与教学方法,努力突出学员的主体地位和教员的指导作用,切实加强教员与学员的深层次互动,并通过合理使用现代化教学手段,进一步增强学员的学习兴趣,提高教学效率和教学效果。针对不同的教学对象和教学内容的特点,教员可以采取学导式、启发式、探究式、讨论式、问题牵引式和精讲多练、自主实验、理论与实践融合等不同的教学模式与教学方法,使用Multisim等EDA仿真工具辅助教学,增强教学的生动性、适应性,全面提升教学效果。

2.2全面修订课程的教学大纲

将“模拟电子电路”和“数字电路与逻辑设计”两门课程整合为“电子技术基础”一门课程,在课时上也做相应的调整。整合之后,总学时为50学时,课时分配如表2所示。两部分的内容安排如下。

(1)模拟电子技术,介绍二极管和三极管两种器件的特性;以共射放大电路为主介绍单管放大电路的工作原理;以反馈概念及运算电路为主介绍集成运算放大器及其应用。

(2)数字电子技术,逻辑代数基础部分侧重常用公式和定理的应用、波形图的绘制、以卡诺图为主的化简方法等各种表示方法及相互转换。集成逻辑门电路以介绍TTL门电路为主,弱化各种门电路内部工作原理的细节介绍,举例说明OC门和三态门的应用以及引脚的处理。组合逻辑电路部分介绍常规的分析方法和设计思路,强调常用MSI芯片的使用及设计。时序逻辑电路部分侧重同步时序电路的分析方法、集成计数芯片的使用和设计、寄存器的工作原理以及555典型电路的应用。

2.3积极创造条件进行改革试点

加快建设功能齐全、资源丰富的课程教学网站,做好网站维护和更新,从而为课程学习提供丰富、便捷的信息化教学资源保障;积极引进先进的电路仿真辅助教学软件,搭建先进的电路仿真平台,拓展学员的实践空间,弥补实践课时严重不足的缺陷;依托学员科技创新活动,利用各种实践平台,鼓励学员开展创新课题研究,增强自主学习兴趣;积极组织学员参加各类设计和竞赛,激发学员的创新意识和集体荣誉感,促进教学改革的深化。开放网络教学资源和学员创新实践平台,引领学员开展自主学习,鼓励其参加各种创新竞赛,调动学员的学习积极性,促进其个性化发展;在实验的改革中以教学大纲为基础,以改善实验条件为保障,以因材施教为核心,根据学员的不同层次,建立了三级实验教学平台:基础型,满足教学大纲要求的实验;提高型,学员可结合各部分理论知识,有选择性地完成带有一定设计性的实验;综合型,学员可结合本专业知识,自行设计并实现具有一定功能的电路,将所学知识进行综合利用[4]。为提高学员理论与实际相结合的能力,在实验报告及实验考试中相应增加对原理部分的讨论,而在理论课程的试卷中增加相应的实验技术和手段的试题。

3教学改革的主要特点

(1)目标明确。本项目改革的目标是基于通识教育的人才培养要求,着眼于为初级指挥军官培养宽厚的工程技术基础,建立符合我军新时期电子信息技术人才培养要求的工程技术基础系列课程体系;经过此次改革,把我院工程技术基础(电子类)课程的教学水平提高到一个新的台阶,使之在军内处于领先水平。

(2)特色鲜明。本项目的改革方案建立在我们认真总结和吸收以往电子系列课程教学改革所取得的经验和成果基础之上,注重教学内容的针对性和实用性,其最大特色就是开创性地将模拟电子电路、数字逻辑电路和电子设计课程的教学内容进行重新整合和更新,使我院“电子技术基础”课程的建设水平处于全军院校的前列。

(3)重点突出。①突破以往的课程设置框架,对教学内容进行了有机组合和分割;②用现代的观点优化重组传统内容和现代内容,形成新的内容体系;③改革教学方法和教学手段,充分体现知识、素质和能力培养相结合的要求。

4教学改革的实践效果

两年的教学改革实践,充分调动了学员的学习积极性和创造性,激发了每个学员的学习和创新潜能。课堂上通过启发式、研究式、问题牵引式教学,揭示了知识的发生过程,引导学员理论联系实际,理解现象、发现问题、提出问题、参与讨论、解决问题,培养学生分析、对比、归纳、总结的能力和科学思维品质;强调物理意义和工程应用,增强学员的工程意识;广泛采用计算机仿真、多媒体动画、网络资源和作业、思考、阶段测验、辅导等多种教学手段,巩固和提高教学效果,通过“一帮一”“结对子”等方法促使学员共同进步。

5结语