数字的教学方法篇（1）

新疆是多民族聚居的民族自治区，少数民族分布广泛，区内各高校均有相当数量的少数民族（本文中主要指的是维吾尔、哈萨克、柯尔克孜等）学生。少数民族大学生肩负着建设民族地区，发展民族地区社会、经济、文化，促进祖国边疆的巩固和民族团结的特殊重任。可以毫不夸张地说，当代少数民族青年学生的专业知识水平的高低直接影响到这些民族未来几十年内政治、经济、文化、科教等各个方面的发展态势和水平[1]。但是， 受到经济、文化、教育等多因素的影响，少数民族大学生高考录取分数普遍偏低、文化基础知识普遍偏弱，并且我区各大高校基本上承袭内地兄弟院校的办学模式，在课程设置、教学模式、教学手段等多个方面，都存在着不少不适宜少数民族学生学习的问题，而最主要的问题则是教学过程中普遍存在的语言障碍问题没能得到根本的解决。教材内容基本上与实际联系不紧， 较少反映近年来电子工业和通信技术高速发展带来的新知识、新技术、新器件、新工艺； 未能突出技能的培训和工程的应用， 针对性和灵活性较差。近几年，面对经济全球化以及我国现代化建设的快速发展，面对越来越严峻的就业形势（特别是少数民族毕业生），毕业生就业难已经成为社会问题等等，导致民族学生学习目的不明确，学习态度不端正，对学习缺乏兴趣。通过多年的教学实践，我们发现，在教学过程的各个环节中，这些问题较突出。

“数字信号处理”（Digital Signal Processing， DSP）是电子信息类大学生必修的主干课（国内兄弟院校的计算机专业、自动控制、仪器仪表类、地球物理等专业也授这门课）。当今，“数字信号处理”在无线电通信、数字电视和媒体、生物医学、数字音频和仪器等关键性的技术领域产生着日益增加的重要影响。数字信号处理课程的教育者担负着培养综合型的、适应性强的、具有创新意识和创造能力的合格人才的任务。

1、少数民族学生特点

（1）少数民族学生汉语水平较低。少数民族学生大多来自不同的地区， 各地区的教育程度不同， 学生的汉语程度参差不齐。虽然进入大学后有一年的汉语预科班的学习， 达到了中国少数民族汉语水平考试（MHK）或汉语水平考试（HSK）一定等级以后才可进入专业阶段的学习， 但真正使用汉语学习和生活，毕竟不如母语那样方便和流利，仍有不同程度的语言困难。汉语基础薄弱和水平的不一致， 直接反映为学生对授课内容接受理解程度严重不一致。如果老师自身的普通话不够标准， 方言较重， 或讲课太快， 则造成学生反应不过来， 听不懂。还有老师板书不规范， 马虎潦草， 造成民族学生误解、曲解。

（2）少数民族学生记忆一般都是以形象和机械式记忆为主[2]，无论学什么新内容，学生一般都用背经书的方式来记忆。这方法不利于学生的素质培养，制约了学生的创造力和应用知识解决实际问题的能力。

（3）少数民族学生个性心理倾向单一，思想单纯，喜爱歌舞，宗教观念较浓厚。他们有着热情、活泼、开朗、奔放的性格，学习刻苦、认真，不耻下问。有着炽热的进取精神，不甘落后，好胜、团结互助的优良学风。由于个性心理不同，民族学生就有不同的学习习惯，不同的学习习惯，直接影响到学习的效果。

（4）民族学生的文化基础教育，特别是理工科教育基础薄弱。由于边远少数民族地区经济发展落后、教育投入严重不足、人才的缺乏和各民族学习参考书籍的有限， 少数民族学生普遍中学阶段文化基础（主要是数理化）薄弱。而且新生入学后为期一年的汉语学习， 有些本就没掌握好的知识基本上忘记了。导致学生对课堂中的专业术语不明白， 新的知识点和原理理解不透， 不能融会贯通， 无法灵活运用。日积月累， 学生前面的知识跟不上， 后面的问题就更严重。

2、数字信号处理教学中存在的一些问题

在校学生把“数字信号处理”视为“很难学的课”，特别是对于“快速傅立叶变换”（FFT）等内容； 教师反映“难教”、学生反映“难学”， 也反映了“数字信号处理”教学普遍的现状。问题出在哪里？ 我们认为关键还是对课程性质的定位， 以及如何采取相适应的教法。

2、1 数字信号课程未能显示工程性特点

数字信号处理课程体系具有抽象性、系统性和连贯性等特点[3]。课程的内容大体包括Z变换（含逆Z变换）、FT（含DTFT、DFT、FFT）及滤波器（含IIR、FIR）设计三个中心部分。其它内容及细节都围绕这三个中心展开，这些内容之间存在着紧密的相互联系。而课程体系上以系统分析为主， 信号分析为辅， 重在介绍一般原理与方法， 其内容、分析方法和处理技术方面的基本观念、基本体系逐渐与学科发展和技术进步不相适应。

2、2 有时课程内容讲“复杂化”

本课程的特点是内容高度抽象，尤其在Z变换、DTFT、DFS、DFT和FFT方面有大量的数学公式推导。经验丰富的老教师可以运用发挥自如、内容“可深可浅”、“重点难点”突出。而有些教师想要“深讲”，常常陷于复杂的公式推导而淡化了物理概念。这种教学方法被称之为“讲数学”， 学生感到枯燥。其根本原因还是对课程的性质认识不深， 对课程体系及其内容没有吃透， 说到底还是“不知深浅”。有些问题必须推导， 而有些问题需要给出公式但不必推导还有些问题可以通过布置作业来加深理解。繁杂的数学内容和数学结果使学生感到难学、难懂、学了不会用；教与学的过程中在原理、方法与应用三方面有所脱节。

2、3 多媒体教学手段使用不当

部分教师没有考虑到少数民族学生的阅读困难和学习特点，也没有考虑到所教课程的教学内容，盲目滥用多媒体教学，不在备课上下功夫，上课时满足于课件内设计好的内容。一般的多媒体教室都是将屏幕安放在教室的正前方，教师在整节课的多数时间里坐在计算机后面，一边击键，一边讲解，学生整堂课机械地被多媒体课件牵着鼻子走，计算机成了课堂的主角。师生缺乏交流，气氛沉闷，因此，学生的学习兴趣不高，缺乏思维主动性。

2、4 实验教学中实验类型的设置单一

课程的实验一般利用数字信号处理的开发环境CCS （Code Composer Studio） 软件通过DSP 芯片的硬件来实现、或者利用 Matlab软件实现本课程的相关理论及算法，且大部分为验证型实验，自主设计型实验很少、甚至没有。这一定程度上不利于学生动手能力和创新思维的培养。

3、数字信号处理教学改进的一些措施

针对以上问题，笔者结合自己的教学经验，从我院实际出发，提出以下几点改进意见：

3、1 激发少数民族学生的兴趣

为了适应这一要求我认为应在教学方法上下功夫，想办法抓住学生学习的兴趣最为重要。根据多年来教学经验的积累与总结，粗浅地谈谈自己的教学通过演示实验激发学生学习的兴趣。一旦学生对该门学科感兴趣， 他们就会兴致勃勃地学习这门课的知识。通过介绍数字信号处理技术的发展概况，让学生体会到数字信号处理技术是一门需要不断探索和研究的科学技术，并以惊人的速度在发展。其次，介绍生活里不断出现的电子新产品，如智能玩具、机顶盒、无线调制解调器等，让学生感到我们的生活离不开数字信号处理技术。再者，还应介绍数字信号处理与所学专业的关系，明确数字信号处理的重要地位，使学生从思想上引起重视。最后， 从身边入手， 找一些电子小产品， 如： 智能手机、MP3播放器等。一开始让学生观察它们的内部结构， 从中让学生发现它们实用电路中的各模块及其功能， 从而引出学习这门课的目的和知识， 让学生形成先入为主的求知欲望。

3、2 进一步提高民族学生授课语言（汉语）水平

听课是学生接受知识的重要途径之一。课堂教学是师生双边的共同活动，一方面教师要讲好，另一方面学生要听懂。当然，边远少数民族地区对汉语的教学工作很重视，很多学校都把汉语课程作为主课，因此大多数民族学生的汉语水平在逐步提高，日常生活及公共用语比较好。但是，对于数理基础知识用语，学生的理解与表达能力差异比较大，因为学生的语言表达能力、听课效率对数学学习的影响极大。针对学生特点，教学中对学生听力的培养与训练，关键是克服专业语言的表达障碍。对民族学生用汉语授课，导入专业内容的语言要考虑学生的实际情况，既要考虑学生的语言能力，又要考虑学生的认知水平，还要能使学生接受且感兴趣。民族学生难以一步达到一定的高度，教师应联系他们的实际和已有的知识，力求语言上通俗，让学生能够接受，只有让各个层次的学生都听清楚明白了，学生才能与教师达到心理上的融合、共鸣，才能吸引他们主动参与教学活动。必要时用母语解释问题来提高教学效率。

3、3 在教学方式上要进行创新

《数字信号处理》课程必须打破以传授知识为主的传统模式， 突出对实践能力、创新能力和创业能力的培养， 全面提高学生的综合职业素质。长期以来， 教师关心的是学生学没学会， 会不会做， 而忽视了培养学生主动汲取知识， 探索未知领域的创造性。目前，数字信号处理涉及的领域越来越广泛， 知识更新迅猛， 在这过程中学生的自适应能力和创新能力的培养就显得尤其重要，因此教师必须摒弃传统的以传授知识为主的灌输式教学方法， 而应采用各种形式的启发式教学方式， 由被动接受式教育向创造性教育转变， 为学生今后从事职业技术工作奠定牢固的基础。启发式教学提倡学生多提问，以利于开动学生思维并激发其创造性， 并能灵活应用所学专业知识提高其处理实际问题的能力。

3、4 多种教学手段相结合

课堂教学中采用多媒体教学与传统教学结合的方法。课程的有些内容需要对相关知识点进行比照讲解或有的大问题需要逐步写出推导、编制的全过程，这时容量大、使用方便的黑板可以弥补其他教学媒体在这方面的缺陷。尤其对于汉语水平和专业基础知识薄弱的少数民族学生，重要知识点的板书、疑难问题的黑板推导演示和师生间的交流是非常必要的。提倡多媒体教学，并不意味着可以完全摒弃传统教学方式。多媒体教学与传统教学方法应该相互交叉、相互融合，根据教学内容的需要和教学对象的特点，合理地综合利用各种教学媒体。在课堂教学中适当利用多种媒体如，声、图、文、动画以及视频等，来形象化地描述教学内容，从而提高教学效果。我们开发出的数字信号处理Flas平台[4]在实际教学中确实起到提高学生兴趣、提高教学效果的作用。

3、5 实验教学注重了新技术、自主设计型试验

为了能够适应21 世纪应用型人才培养的需要， 适应电子设计竞赛的要求， 对传统的实践教学模式与内容进行一些调整。在实验课上， 在保证做一定验证型实验的基础上，结合我院现有的实践教学条件设计出几套新的自主设计型、综合型实验。在查阅国内外院校开设的自主设计型、综合型实验的基础上，结合课题组成员已完成的或正在研究的科研目，推出几个新的自主设计型、综合型实验项目。以大作业、课程论文的形式，鼓励学生结合现代电子通信领域的新技术自行完成设计性和综合设计性实验内容，从而提高学生创新能力。

3、6 灵活使用多种计算机仿真的手段

当今，由于计算机技术和软件技术的发展，为教学方法和手段的革新提供了前提条件。高校教师在教学过程中利用相关软件工具进行教学设计，形象而直观地讲解专业理论知识，以便加强教学效果，这些都是我们面临的重大课题。采用计算机仿真的教学手段将有助于进一步培

养学生正确的方法。在数字信号处理领域较流行的为 Matlab， Labview， Systemview等仿真软件。此外，我们提出的利用Praat语音软件来仿真数字信号处理算法的方法[5]，形象、直观、地描述信号处理前后的变化，加深了学生对数字信号处理复杂算法的理解。

4、总结

少数民族大学生作为本民族优秀青年的代表，必将在今后的工作中发挥重大作用，尤其是在处理本民族内部事务中更要扮演其他民族人士难以胜任的角色。为了能够适应21世纪应用型人才培养的需要，要使少数民族学生能顺利学好《数字信号处理》这门课程，教师对传统的授课模式、方法与内容进行一些必要的调整，必须认识到教与学是一个互动的过程， 既要求我们在教学实践过程中不断地探索，想方设法激发学生的学习兴趣和积极性、培养学生正确的学习方法及创新能力，又要求我们有合适的教学手段和方法。

参考文献：

数字的教学方法篇（2）

1.1 优化教学内容

《数字电子技术》课程内容包括逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲波形的产生和整形、数-模和模-数转换电路等。随着近年来数字电子技术飞速发展，知识更新周期缩短，数字器件不断更新换代，使得该课程授课内容多课时少的矛盾更显突出，因此，有必要对该课程的教学内容进行优化，我们选用的教材是由清华大学余孟尝教授主编，高等教育出版社的《数字电子技术基础简明教程（第三版）》。在保证《数字电子技术》基本知识、基本分析方法和设计方法的前提下，对教学内容进行优化：内容选取上力求少而精，对于学生学过的知识（如：数的表示方法、二极管、三极管、场效应管的结构等）以及无法在较少的学时里充分阐述的知识（如：脉冲产生与整形电路、数模与模数转换电路等）做了较大的删减，并压缩集成器件的内部结构部分的内容，重点放在集成器件的外特性及其应用。组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析、设计是本课程的重点，特别是时序逻辑电路的分析、设计是本课程的核心内容，因此这部分安排了较多学时。同时根据学科专业特点增加了电子设计自动化EDA。

1.2 采用现代化教学手段

《数字电子技术》课程中有大量用图形、表格表述的知识，如电路图、波形图、时序图、真值表、状态转换图等，如果仅借助板书手绘图表，不仅费时、费力，效果却一般。而且，数字逻辑电路的知识和前面所学的电路分析、模拟电子技术的知识密切相关，利用黑板不方便引用、回顾前面所学知识。

多媒体技术能够将大量的集成电路、图形、波形、真值表等预先存放在计算机中，上课时教师可以方便、快捷地调用，减少了很多耗时的板书和画图，节省了大量的时间，从而提高教学效率。《数字电路》中组合逻辑电路及时序逻辑电路的分析及设计过程和其他一些章节都存在大量逻辑图、状态转换图、时序图及动画等，用多媒体教学无疑能很好地将这些章节的内容讲解得更具体、清晰、生动。

2 实验教学

2.1完善教学内容

实验教学担负着巩固和加深对所学理论知识的理解、培养学生用理论知识分析解决实际问题的能力的任务。考虑到普遍存在的大学生动手能力弱的问题，实验内容中安排了基础性验证性实验；此外，为了适应数字电路的发展和学生就业的需要，在实验中还引入EDA的内容。

首先，开设基础性验证性实验，锻炼学生的基本技能。通过开设3～4个基础性验证性实验，使学生熟悉实验仪器设备如实验箱、面包板等的使用，掌握基本门电路逻辑功能的测试方法。

其次，开设综合设计性实验，目标是培养学生运用理论知识分析问题和解决问题的能力。实验室根据该课程的应用要求及学生学习兴趣，安排了数字钟、抢答器、裁判电路、交通灯控制电路设计等，并利用计算机对设计电路进行仿真调试。

通过这样设计的实验内容，使学生的学习由浅入深，由易到难，循序渐进，学生将理论知识与实践相结合，加深了对所学知识的理解，提高了学习积极性。很好地培养了他们的主动性及动手能力。

数字的教学方法篇（3）

1 存在的问题

目前国内数字逻辑课程的教学内容多是基于SSI、MSI等器件进行分析和设计，采用的是经典的数字逻辑设计方法，即用真值表、卡诺图、状态转换图、状态转换表、状态方程、时序图、逻辑图和逻辑函数表达式等方法，来分析和设计数字逻辑系统。显然，对于较复杂的数字系统，因其输入变量数、输出函数变量数和状态数的急剧增加，再使用上述这种传统方法进行分析和设计难以适用，甚至根本无法进行。数字逻辑课程的实验环节也是基于标准SSI，MSI芯片的所谓硬实验台实验室（Hardware-based Laboratory），这种实现台不易做成开放性，实验准备，实验内容和实验课安排都不灵活，实验内容和效果也受到所供SSI，MSI芯片的限制。如今，数字化的概念已深入到各个领域，几乎绝大多数系统已不是简单几个逻辑变量就能完全描述的。然而目前在专门讲授数字系统设计基础理论和方法的数字逻辑课程中，绝大多数高校仍然是沿用了几十年不变的老方法，显然已远远落后于时代的要求，必须加以改革创新。

2 引进VHDL语言的方法

VHDL的方法克服了传统方法的弱点，与传统方法相比有几处根本优点，设计者可以在VHDL描述模型建立之后马上用仿真手段来验证系统功能是否满足要求。这种方法还可以免去传统方法的许多繁杂的试凑等耗时劳动（设计瓶颈），因而减少设计时间，降低设计难度，避免了由于人工试凑设计常容易发生的错误。利用各种EDA工具，可自动的将一个可综合的设计在给定的具体器件上进行门级实现。而且，用这种方法系统整体指标往往容易实现，而传统的方法则不然。这种方法其主要设计文件是用VHDL语言编写的源程序，而不是电路原理图，显然传统硬件电路设计最后形成的主要文件是电路原理图，它与设计的器件和技术有关，不易设计文档的复用。用VHDL语言设计系统硬件电路，主要设计文件是用VHDL语言编写的源程序，以此作为归纳文件有很多好处：首先，资料量小，便于保存；其次是可继承性好，即设计其它硬件电路时可以调用文件中的某些库、进程和过程等描述某些局部硬件电路的程序；第三是阅读方便，很容易在程序中看出某一硬件电路的工作原理和逻辑关系，而阅读电路原理图，推知其工作原理都需要较多的硬件知识和经验，而且看起来也不够一目了然。VHDL还有一个重要的特点就是设计描述与器件无关（without referenec to specific hardware），显然这是基于SSI、MSI等器件进行分析和设计无法做到的，设计者能专注其设计，而且在EDA综合工具的配合下支持自顶向下的设计。

采用VHDL的方法，在实验环境上也把基于硬件的实验室改变成基于软件的实验室（Software-based Laboratory）即软实验台，直接在VHDL仿真器中验证实验结果的正确性，根本克服了硬实验台的不足，易于实现实验的开放性和网络教学模式。

VHDL的方法是顺应迅速发展的通讯技术、电子测量技术、自动化控制等技术的需要而发展起来的，它使硬件软件化变为现实，使大规模和超大规模集成电路的设计向标准化、自动化的方向迈进了一大步。无疑，传统的设计方法已经远远落后，国内电子行业已逐渐将VHDL硬件描述语言应用于电子系统设计中。为了避免我们的教学内容与电子技术发展脱节，增强人才的竞争能力，适应市场需要，将VHDL硬件描述语言引入数字逻辑的教学和实验中，逐步对旧的教学模式和教学内容加以改革，势在必行，也是时代的要求和科技发展的必然结果。

3 举例说明采用VHDL方法的风格和特点

VHDL语言是目前广泛流行的硬件描述语言之一，它起源于美国国防部超高速集成电路计划，计划公布后受到业界的普遍欢迎。1987年12月被IEEE正式批准为标准的硬件描述语言，并于1993年公布了修改后的IEEE最新标准。VHDL支持结构化的开发设计，因此一个大型的数字系统可以分成较小的子系统，许多人可在不同的子系统中同时进行开发工作。VHDL是通过元件例化语句来实现这一功能的。和其它高级语言一样，VHDL是一种强类型语言，这使设计中的许多错误易于发现。VHDL允许设计者在不同的抽象层次里对系统进行行为描述及结构描述。VHDL有三种主要的建模描述风格：

算法描述（Algorithmic）：即用顺序语句来描述输入输出对应关系的算法，这种描述方式最初往往与实现硬件无关。

数据流描述（Dataflow）：即用一组并行语句来描述数据在寄存器之间流动的建模方式。这种方式与实际硬件实际存在某种对应关系。

结构描述风格（Structural）：这是一种与硬件结构最近的描述方式，它通过文件的例化语句来实现。

下面用一个实例来说明采用VHDL语言设计一个四位可控的Johnson计数器，从中可以领略一下采用VHDL方法的风格和特点，此例所反映的设计过程也是笔者所指的软实验台所包含的具体内容。设计模块端口信号有：LEPT，左移控制；RIGHT，右移控制；STOP，停止计数控制；CLK，时钟输入端，Q3-Q0，计数器输出端。设计采用VHDL输入方式。该设计的VHDL代码如下：

library IEEE；

use IEEE.std_logic_1164.all；

entity johnson is

port （ LEFT ： in STD_LOGIC；

RIGHT ： in STD_LOGIC；

STOP ： in STD_LOGIC；

CLK ： in STD_LOGIC；

Q ： buffer STD_LOGIC_VECTOR （3 downto 0））；

end johnson；

architecture johnson_arch of Johnson is

signal DIR： STD_LOGIC；

signal RUN： STD_LOGIC；

begin

process （CLK）

begin

if （CLK'event and CLK='1'） then

if （RIGHT='0'） then

DIR

elsif （LEFT='0'） then

DIR

end if；

if （STOP='0'） then

RUN

elsif （LEFT='0' or RIGHT='0'） then

RUN

end if；

if （RUN='1'） then

if （DIR='1'） then

Q（3 downto 1）

Q（0）

else

Q（2 downto 0）

Q（3）

end if；

end if；

end if；

end process；

end johnson_arch；

从上面的VHDL的设计代码可见：VHDL的设计文档由三大部分组成，即库的声明，端口说明和结构体设计描述。其中端口说明清晰的反映了所设计器件的输入输出性质，在结构体设计描述中也清楚的描述了器件所完成的逻辑功能。这是传统的采用SSI，MSI等标准规格器件设计所没有的优点。

图1 设计实例功能仿真图

用VHDL仿真器验证设计的正确性。参见图1：设计实例功能仿真图。

4 结论

随着CMOS技术的日趋成熟和EDA技术的产生和逐步完善，给数字系统的分析和设计方法带来巨大的变革，EDA业界出现了将整个系统集成一个片IC芯片上的系统芯片（System on a Chip，简称SOC）或称片上系统的概念。系统芯片SOC与传统集成电路IC芯片的设计思想是不同的，SOC是微电子设计领域的一场革命。它和集成电路的关系与当时集成电路与分离元器件的关系类似，其对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能。它的设计必须采用VHDL的方法才能实现。在数字逻辑课程教学和实验中，在向学生讲授最基本的数字系统概念和方法时就引入VHDL的方法，其意义和目的也在于此。笔者并不赞成把数字逻辑和VHDL程序设计作为两门课程分开来讲授，尽管许多高校和教材都是这样设计的。

【参考文献】

[1]M.Morris Mano，etc.逻辑与计算机设计基础[M].北京：机械工业出版社，2011.

数字的教学方法篇（4）

中图分类号：G424 文献标识码：A

Take Teaching Philosophy and Teaching Methods as the Starting Point to Promote Innovative Teaching of Digital Circuit Courses

BAI Xuemei， LIU Shuchang

（Electronics Experiment Teaching Center， Changchun University of Science and Technology， Changchun， Jilin 130022）

Abstract Digital circuit course is an important professional basic course of electrical specialty. In recent years， in order to highlight the basic digital circuit courses， engineering and advanced， has been engaged in various attempts of reform and innovation. But the premise of every innovative teaching should be based on teaching philosophy and teaching methods in-depth innovation， under the guidance of the right teaching philosophy， in the practice of appropriate teaching methods， we can promote innovative teaching of digital circuit courses.

Key words digital circuit； teaching philosophy； teaching methods； innovative teaching

0 引言

数字电路课程作为电气信息类专业重要的专业基础课之一，围绕我校的人才培养目标，以突出其基础性、工程性和先进性的课程目标，进行课程建设和创新教学改革。通过数字电路课程的学习，使学生在掌握数字电路与逻辑设计的基本理论和方法的基础上，能运用先进的EDA 工具，结合工程应用，进行数字电路和数字逻辑的分析与设计。数字电路课程开设在第四个学期，与先行课程电路分析、电子线路紧密结合展开拓展，并为后续课程微机原理等课程打下了坚实的基础。其课程培养目标是使学生掌握数字逻辑电路分析和设计的基本原理和基本方法；使学生能灵活运用所学原理和方法，自顶向下和/或自下向上地分析和设计数字逻辑系统；通过科学而系统的实验训练，培养学生逻辑思维能力，分析和解决问题的能力，培养学生知识自我更新和不断创新的能力。围绕着这一教学目标，课程的设计和教学实现应当以先进的教学理念和科学的教学方法为出发点，才能实现教学的创新性。

1 数字电路课程中先进的教学理念

教学理念是人们对教学和学习活动内在规律的认识的集中体现，同时也是人们对教学活动的看法和持有的基本的态度和观念，是人们从事教学活动的信念。现代教学理念注重以学生、作业、活动为中心，以学为主，教师在教学过程中起辅助和引导的作用，学生拥有主动权。教师主要工作是设定情境，让学生产生兴趣，发现问题，并在教师引导下，探索研究问题，找出解决方法并进行验证的一系列过程。①

1.1 教学设计

数字电路课程包括理论教学和实验教学。理论教学48学时，实验教学16学时。同时，还有与课程相应的实践环节——数字电路课程设计（1周）。在课程教学过程中，从逻辑代数基础出发，以组合逻辑电路、时序逻辑电路以及模数接口电路为重点，以逻辑电路的分析、设计和应用为最终目标，培养学生对数字系统的分析和设计能力。

1.2 教学内容整合

根据数字电路课程体系和目标要求，将课程划分为若干个教学阶段模块，对各阶段模块进行教学目标设计；在教学过程中做到点与面的结合、深入浅出，既掌握电路的细节内容又能充分把握各章节的知识体系。同时，把分章教学、阶段教学和项目教学相结合，在教学中在充分体现各章节间统一性的基础上，着重阐述各自的特殊性，强调工程观点和整体设计概念，注重工程问题的处理方法，培养学生的综合能力，加深学生对课程的理解。在布局好本门课程的同时，还要重视与相关学科内容的衔接，不断深入研究和探索，及时调整教学内容，使本课程在教学中尽可能体现知识点与其他课程的关系，为后续课程打下基础 。

在教学过程中注重对学生能力的培养，讲授给学生的不仅仅是知识点，更是培养学生知识获取能力和知识应用能力。例如，在讲到时序逻辑电路分析和设计时，无论是计数电路、序列信号产生电路、序列信号检测电路，重点强调“状态”的概念，进而引入一些应用实例，如彩灯设计电路、自动售货机等，从一个整体的类别去讲解，将课程讲授提高到一个新的高度。而学生所收获的不再是一个个孤立的电路和概念，而是一个整体的、有机结合的知识体系。学生会对数字电路课程的兴趣剧增，对整体的设计方法有一个飞跃的认识和提高。通过课程内容的合理安排和整合，让学生掌握科学的学习方法和设计数字电路的能力。更有意义的是，还可以提高学生的专业兴趣。由传统的学习转化为创新性的学习，让学生的思考能力和学习模式发生根本性的改变。

2 在数字电路教学中引入合适的教学方法

（1）采用多种教学方法，激发了学生的积极性和主动性。在理论教学中采用以老师讲授为主，兼用启发式、互动式和讨论式等教学方法，体现老师的主导作用与学生的主体作用。本课程注重培养学生逻辑抽象思维能力，并且逻辑设计的方法十分灵活，教师授课要注重启发式教学，给学生思考的空间，使之能够由此及彼，举一反三。同时，在教学中强调采用互动式教学，克服学生被动学习的局面。课堂上不仅仅是教师提问学生，同时鼓励学生随时向教师提问。并适当地组织讨论，让学生提出自己的思想和方法，由被动学习变为主动学习，激发同学们学习的潜能，培养了学生的兴趣与学习的能力。同时，合理利用网络教学资源，扩大学生的学习空间。

（2）注重理论教学与实践教学相结合，培养了学生的综合实践能力。数字电路与逻辑设计是一门实践性很强的课程，理论与实践的结合十分紧密。教师不仅要具有扎实的专业理论功底，也要具有较熟练的实践技能。要求教师对本门课程的理论和实践相结合的教材分析及过程组合的能力。②因此，在教学过程中，应该始终坚持理论与实践的统一，二者相互促进。一方面在学时安排上，理论课与实验课衔接，实验内容与教学内容互相渗透与加深，另一方面采用分层次教学，即采用验证型、设计型及综合型三层次教学，尤其是一些综合开发实验，不仅延伸了教学内容，而且对理论知识进行综合应用。同时，本课程既要掌握灵活的思维方法和系统的理论知识，又要强调工程实施能力的训练，让学生了解理论设计方案与工程实施之间的距离，训练学生严谨、务实的作风。

（3）课程中贯穿EDA软件的应用，培养了学生的实践能力。在课程中注重引入新器件、新技术、新方法，在课程中贯穿EDA软件的应用，要求学生以自学和实验为主掌握EDA软件的使用方法。在综合实验和系统实验中，要求利用EDA软件进行分析、设计、仿真，然后再具体实现，使学生学会电子电路先进的科学的设计方法，培养学生自己解决问题的能力和创新意识。培养学生完整数字电路系统的设计和实现方法。自顶向下，设定好各个部分的功能要求，将学过的电路模块自行组合，先在EDA仿真中软件实现，然后下载到硬件电路中。也可以到硬件实验室进行纯硬件电路的搭建，完成最终测试。

3 小结

数字电路课程创新教学的推进，依靠各个方面的配合，也需要从各个角度去理解，但是只有从根本上解决教学理念和教学方法的革新，才能从真正意义上去推进数字电路课程的创新教学。

数字的教学方法篇（5）

“数字信号处理”课程是工科信息类专业的一门专业基础课，我院电子信息科学技术专业和电子信息工程专业以及特色试验班开设了这门专业基础课．我们选用的是丁玉美主编的《数字信号处理》教材．由于这门课程，理论内容比较多，概念比较抽象［1，2］，因此对于学生来说理解和掌握起来比较困难，此课程是在“信号与系统”课程的基础上进行的，数学概念多，如果学生在“信号与系统”课程中掌握和理解的知识不牢靠，对本课程的学习将会更加吃力，需要我们积极的探索更加有利于学生的科学教学方法和实践方法．本文结合我院电子信息专业特色实验班的“数字信号处理”课程教学和教改工作，分析了本课程存在的一些问题，探索更加有益于教学的教学方法，并通过对比采用本文的教学方法前后特色试验班学生的成绩，实践表明采用本文提出的教学方法，可以提高特色试验班“数字信号处理”课程的教学质量，取得了比较好的效果，为其他专业课程的教学研究提供了有意义的研究方向．

1“数字信号处理”课程教学存在的问题

随着信息化技术的发展，数字信号处理的发展也日新月异，理论和技术方面不断创新，成为多学科相互连接的桥梁和纽带［3－5］．要使“数字信号处理”课程的知识内容跟上时代的发展，必须克服在当前的教学教改中存在的一些问题．根据当前教学实际，我校特色试验班主要存在以下一些基本的问题，急需探索新方法进行解决．（1）数学知识的基础不牢靠影响学生对本课程的学习和运用，需要学生对数学的基础知识熟练掌握．由于本课程的许多内容和实际的工程应用直接相关，充分运用好信号处理的知识，需要使用数学工具对实际工程中的一些采集的数据进行分析和处理．（2）特色试验班学生许多是从其他的非电子类专业中招收的学生，甚至是招收其他学院的学生，因此特色实验班中的学生对电子信息方面的基础专业课程的基础知识掌握参差不齐，比如“信号与系统”，这门课程是“数字信号处理”的前置课程，使“数字信号处理”课程的教学难度加大．（3）“数字信号处理”课程的部分内容和其他课程的内容有一定的重复，比如“信号与系统”课程等，存在重复浪费教学资源以及教师之间缺乏沟通等问题，需要对特色实验班的课程进行整合优化，提高不同专业背景的特色实验班学生的学习效率．（4）“数字信号处理”课程的概念抽象，难于理解，需要探索比较形象化的教学方法来提高教学质量．（5）“数字信号处理”的教学内容比较多，但是特色实验班安排的课时有限，需要探索合理的进行主要教学内容的教学方法．

2“数字信号处理”课程教学方法研究

针对我校特色试验班学生存在的一些基本问题，本文探索了一些教学方法，并在特色试验班中进行了相关的教学，主要体现在以下几个方面：（1）加强数学基础知识的引导，采用形象化的教学方法．针对特色试验班学生的数学基础参差不齐的问题，我们在教学的过程中，进行相关基础知识的引导，补充了相关的知识点，给学生提醒一些参考内容，使这部分学生能够课前学习相关的数学基础，不至于使学生因本课程涉及的数学基础知识不足而不能掌握本课程的内容．同时，我们针对课程中的数学公式多而且概念抽象的特征，提出了采用形象化的教学方法，将复杂的数学公式形象化，将抽象的概念形象化，我们通常考虑运用波形图或者框图的方法来实现形象化．例如在涉及到数学公式：f1（t）＝a0＋∑∞n＝1（ancosw1t＋bnsinw1t）的讲解过程中，就采用框图标定其中的分量的方法来加强理解，如图1所示．又比如我们在“数字信号处理”课程教学过程中由于FFT变换的理解比较困难，可运用相关软件，演示将一正弦信号进行FFT变换前后的波形图进行对比，让学生更加清晰的理解FFT变换的内涵和物理意义．（2）整合优化两课程的教学内容，避免重复教学，优化教学资源．对于特色实验班学生的这两门课程可考虑合并为一门课程，安排好教学内容，提高教学质量．由于两课程之间存在一定的重复，不仅理论教学方面存在重复，而且实践教学也存在相关问题，本文提出了优化两课程的整合方案，节约了大量的教学时间．优化整合两课程后的教学内容如表1所示．（3）注重理论联系实践，结合科研，注重电信专业的专业需求．“数字信号处理”课程的内容学习，要充分考虑特色试验班学生专业的知识结构特点，重点讲授在电子信息领域实用性强的内容．着重培养特色试验班学生理论联系实践的动手能力和创新能力．我们在针对特色试验班的教学过程中加入了适当的实践环节，主要运用Matlab软件以及origin软件进行相关信号的处理与分析．比如我们在实验环节加入了横向项目：中石化武汉分公司水力除焦监测系统研究的内容，对采集信号进行分析处理，可以用MAT－LAB编写相关程序进行FFT变换，提取信号的特征，分析信号的频谱特性，如图2所示，通过运用MATLAB得到的采集的声信号频谱图．通过实际项目，让学生深刻体会本课程的工程应用，加深对理论知识的理解，也可培养学生的学习热情，从而提高教学质量．（4）加强对“数字信号处理”课程虚拟网络实验室的建设，充分利用网络资源．为提高特色试验班学生的数字信号处理课程的教学质量，充分利用网络资源，建立了数字信号处理网络虚拟实验室．了数字信号处理课程虚拟实验室主要由身份验证、网络课堂、网络测试以及实验方案几个模块构成，提供登陆管理、作业管理、作业提交、远程实验、实验范例、实验论坛等栏目和功能，供学生网络学习使用．（5）加强我校特色试验班“数字信号处理”课程的双语教学，提高学生综合竞争力．

3结语

我校特色试验班的“数字信号处理”课程虽然存在一些问题，但是运用本文探索和研究的教学方法，极大提高了学生学习的积极性和主动性，提高了学生实践分析能力，培养了创新能力，使“数字信号处理”课程的教学质量明显得到提高．

作者:钟东 陈春 单位:湖北科技学院电子与信息工程学院 湖北科技学院体育学院

参考文献：

［1］OppenheimAV，SchaferRW，BuckJR．Discrete－TimeSignalProcessing［M］．SecondEdition．Prentice－Hall，Inc，1999．

［2］SanjitKMitra．DigitalSignalProcessing－AComputer－BasedApproach［M］．ThirdEdition．TheMcGraw－HillCompanies，Inc，2005．

数字的教学方法篇（6）

引言

数字图像处理（Digital Image Processing）是信息技术中的一门新兴综合性学科。这门课主要研究图像数字化处理过程的理论原理、方法技术和过程，该课程要求学生掌握数字图像处理技术的基本概念、原理、算法及其处理技术； 这门课程的理论性强，需要较强的数学基础和具备一定计算机方面功底，目前理工类或综合类院校几乎都开设了数字图像处理的相关课程，我校也从2000年开始开设了这门课程，一般安排在本科三年级或四年级上半期开设。

1 数字图像处理的课程特点

这门课程的传统教学方法难以达到理想的教学效果，原因在于：学生面对诸多抽象的理论和烦琐的数学公式往往无所适从；授课教师很难用现有的教学方式实时表达数字图像处理前后的直观效果，致使学生难以理解图像变换实际的演变逻辑和演变过程，面对众多繁杂的推演公式只能死记硬背，学习起来效果可想而知，因此，有必要对现有的教学方法进行改进。

2 课程教学改革实践的探索

通过对数字图像这门课多年来的实践教学和经验总结，笔者认为应该从理论和实验两个方面来对现有的教学方法进行两方面着手：一是理论教学体系和教学方法；二是实验教学的改进。两者相辅相成都是数字图像处理这门课的两个重要环节，缺一不可。

2.1 理论教学方面

在理论教学方面应着重于教学体系的选择和教学形式的改革，具体体现为：第一，在教材的选择和教学内容的安排上，应根据本校学生和教学的实际需要进行教材的精选和教授内容的合理安排。第二，教学内容的取舍上应该贯彻“少而精”原则对课程内容进行了适当的取舍和更新。以专题形式向学生介绍最新的、前沿性的学科知识， 这不仅能满足学生的猎奇感，而且在有意理论素养和应用方面队学生加以启发和引导，让学生不自觉地养成好的学习的习惯。第三，应用形象化教学手段教学。数字图像处理是以数字图像为研究对象。针对数字图像的图像信息丰富，图像处理前后的效果又无法用语言、文字等方式表达，因此，多媒体课件制作的好坏直接影响到学生学习这门课的最终效果。目前国内尚无比较成熟的数字图像处理CAI课件，我们针对性研制了相应的教学课件和电子教案，让学生在教学中直观体会图像变换前后的实际对比效果。同时在课堂教学中引入适当的图例分析和编程处理实例可以使原本很抽象的内容变得生动具体。

2.2 实验教学的改革

实践教学实习是本课程不可或缺的重要教学环节。目前国内还没有公认比较实用和完善的实验教学体系。我们对实验教学体系和内容的把握体现在以下几点：

（1）实验环境的选择。数字图像处理不同于用Photoshop等图像处理软件对图像作现成的操作，它要求学生在掌握有关基础理论、典型方法的基础上，利用编程技巧实现图像信息的各种处理，如图像增强、图像分割、图像分析等。多数教师选择MATLAB作为实验语言，主要因为其功能强大的图像图形处理工具包。但大多数学生并不熟悉MATLAB，我们选择了C++语言作为基本的编程语言，因为高年级学生已经对C++比较熟悉并在今后又会经常使用。

（2）精选实验教学内容。在“数字图像处理”的实验课教学中，突出强调理论知识和实践能力的结合，为此，选择图像处理中几个最典型的算法作为实验课教学的主要内容，包括图像灰度增强、图像压缩、图像域值分割、伪彩色处理等。实验内容包括图像的读取和显示、直方图均衡化、平滑和锐化滤波、膨胀和腐蚀等。这些实验教学内容有助于学生实践掌握课上讲授的知识，增强了学生自主完成任务的主动性和积极性，能够有效提高学生的编程实践能力。

（3）改革实习教学手段。“数字图像处理”实习内容包括图像处理软件的选择和使用、处理算法设计和实现等。针对往年已有的实习材料看，指导教师在实习前将较多的精力花在讲解实习目的、原理、内容和实习步骤等方面，而占用学生自己动手实习的时间偏离试验的本来愿望。现在采用在实习前就分发给学生实习教学课件，让学生在课件辅导下，课余时间理解消化实习内容，腾出了更多时间探讨算法，得出实习应该有的正确结果，而不至于在实习中对结果是否正确茫然不知，从而提高了学生理论和独立动手的能力。

2.3 开展第二课堂活动

为有效培养学生的实际动手能力，基于完成具体项目的教学策略是很多学生必走的一步，让学生在实践中锤炼，有助于较快地提高学生的理论认知水平和解决实际问题的能力。在上课之初将学生分组每组给出一个实际的学期项目。由于有充分的时间可以收集资料和模仿学习，有效提高学生的学习积极性。将课堂的实验任务与学期项目有机结合起来，有助于学生发现学习内容彼此之间的联系，促进对知识的综合掌握和灵活应用。

3 考核手段的探索

以往的课程考核主要通过期终考试来考核学生对课堂所学内容的理解和掌握程度，由分数来定结果，这种考核方式虽然能部分反映学生的学习能力但很难考核学生发现、分析和解决具体问题的能力差别，不利于发挥学生的主观能动性以及创造能力的培养；还可能导致出现学生在学习过程中常出现平时不努力，考前突击复习四处打听考题的情况，为了加强学生能力的培养，我们将平时的听讲、回答问题、作业的情况等列入平时成绩，还鼓励学生就某一专题进行发言探讨等多种学习形式。课程最终的考核成绩综合期末考试成绩、实验成绩、专题成绩和平时成绩几个部分加权平均得出。

4 结束语

经过多年的探索，我们在《数字图像处理》课程的教学过程中，通过对教学体系、实验体系和考核方法和方式上的改进，有针对性地制作了大量图像处理前后对比课件和现场演示相结合进行教学，通过形象化实例化教学，极大地提高了学生的学习积极性，教学效果很不错，学生反响很好，同行评价也比较高。

参考文献

[1] 贾永红.“数字图像处理” 课程的建设与教学改革[J].高等理科教育，2007（1）.

数字的教学方法篇（7）

中图分类号：G64

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2013）08-236-01

经过几十年的探索与实践，我国的中等职业教育已进入了一个新的发展时期，教育质量不断提高，办学方向更加明确，改革思路日益清晰，学校布局日趋合理，事业规模迅速扩大，一个基本适应我国社会主义现代化建设需要的中等职业教育新体系已初步形成。

一、当前数字电子技术理论课程教学的现状

当前的数字电子技术课程教学目标，根据中等教育和高等教育的不同，在传统教育理念和教育模式的基础上，增加了技能训练的元素，在教材的编写上，实现了理论与实验的统一，以清华大学出版社出版的《数字电子技术基础》刘美玲，2008.5版为例，此教材在每一章后，都增加了技能训练章节，充分说明了数字电子技术课程理论与实际的紧密结合，并向着一体化的方向发展。

二、数字电子技术课程教学方法改革实现的方法和途径

（一）教学方法改革实现的方法与实例

1 理论和实践相结合

教学过程中注重理论与实践相结合，以实践作为检验学习效果的标准，并注意实际问题的分析方法，培养学生的分析综合能力。

例如数据选择器的扩展应用中，用4片8选1数据选择器和1片2线-4线译码器构成的32选1数据选择器，当A4A3=00时，由A2A1A0从D0-D7中选1路输出，当A4A3=01时，由A2A1A0从D8-D15中选1路输出，当A4A3=10时，由A2A1A0从D16-D23中选1路输出，当A4A3=11时，由A2A1A0从D24-D31中选1路输出。本例的教学方法与单片机原理与应用中，存储器扩展的地址分配法类似，都是通过对现在芯片的功能和要扩展电路的使能端的综合分析应用来实现的，教学时应注意问题分析方法的解决，及线路设计思想和线路设计步骤的统一，从芯片的有效性选择入手，分析数据的选择路径，从而完成电路的设计，也是理论和实践相结合，培养学生综合分析能力的体现。

2 启发式、讨论式、研究式教学

从灌输式方法转变为启发式、讨论式、研究式的教学方法，充分调动学生的积极性，积极利用多媒体、远程网络教育等现代化教学手段，改变以往黑板加粉笔的说教方式，激发学生的学习兴趣，提高教学质量和教学效益，让学生变得更活更实。

例如在进行集成A/D转换器章节的教学过程中，应充分运用现代多媒体手段，以及网络教育的手段，扩展学生的视野，常用典型集成A/D转换器有ADC0808/0809、ADC7705、ADC7714、ADC7888、ADC5320、ADC0824、TLC548/549、TLV5616、TLV5880等，在教学实际过程中，应先找到对应芯片，以及芯片在电子、机电一体化、通信等专业的应用实例，从而激发学生的学习积极性，具有事半功倍的效果。以某一块芯片作为分析实例时，应具体讲解引脚定义及工作原理，在安排学生作业时，要求学生应用网络等手段，找到ADC芯片实际应用的例子，并作分析，从而提高学生独立分析研究、检索信息、解决实际问题的能力，是启发式、研究式教学的典型应用。

（二）学习方式转变方法与实例

1 互动式学习方式

指在课堂教学中教师从主体转为主导，进而创造出教学中师生平等、合作、和谐的课堂氛围，使师生在知识、情感、思想、精神等方面的相互交融中，实现教学相长。

例如在时序逻辑电路的设计教学过程中，可通过步骤式教学方法，由教师提出设计思想的步骤，以学生为主体，紧紧抓住逻辑电路设计步骤，教师和学生在平等的基础上共同完成教学内容，根据时序逻辑电路的设计步骤，分析每个步骤完成后要达到的结果，并为下一个步骤做好准备，并以实际设计案例为教学规范，与学生共同进入到逻辑电路设计的规范步骤之中，将教师放到学生的思维方式上，共同完成互动式的教学过程。

2 适应性学习方式

当学生在学习环境变化的情况下，通过主观努力，克服心理上的不适感，积极变被动为主动，使自己的心态调整到能正常学习的一种心理活动。

数字的教学方法篇（8）

1.引言

数字电路是一门专业基础课,很多专业都将其列为必修课,例如自动化、通信工程、电气自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业。数字电路实验作为该课程的一部分,起着对理论的补充作用。学生通过实验操作可以更好地掌握常用仪器的使用方法,同时还可以建立常用芯片的直观印象。更重要的是,学生可以通过设计性实验掌握大规模电路的开发思路和设计方法,可以说数字电路实验在整个数字电路课程的学习过程中有着重要的作用。但是,传统的教学理念中总是把这门课程的理论教学摆在高高在上的位置,而往往忽视实验教学。这种理念使许多学生在做完实验后觉得什么也没学到,唯一的印象就是在实验箱上连了许多线。我们结合自身对数字电路实验的教学经验总结传统教学模式的弊端,并提出一些新的教学方法。

2.数字电路实验传统的教学模式及其弊端

传统的数字电路实验一般是围绕理论课来开设的,即根据各个重要的理论知识点设置实验项目,这些项目一般都是验证性实验,而且大多只用一个芯片,很少出现芯片之间的组合。这样的实验虽然可以使学生比较直观地体会到某个理论,但是由于缺少各个实验之间的相互连接与综合,因此学生很难真正在脑海中建立深刻的印象。学生在做这些实验时,常常反映当时会觉得豁然开朗,好像一下子就掌握了相关知识点,但是走出实验室不久,又会有一种实验毫无作用的感觉。这是因为学生在做这些验证性实验时,知识结论已先入为主地占据了头脑,当实验数据与理论相符合时,学生就会觉得这个是理所当然的,根本不根据实验过程去体会结论。而实验数据与理论不相符时,学生往往不去追求原因,而会简单地认为是实验线路、工具甚至芯片的原因,不会去思考问题到底出在哪,在这种情况下学生往往违背实验结果,仅仅简单地以理论为本,去修正实验数据。

传统的数字电路实验以验证性为主,很少有综合性和设计性实验,这就使得学生没有机会锻炼自己的综合电路设计的能力,而综合电路设计能力是电子、通信类学生最重要的能力,也是他们在工作中最用得上的能力。传统的数字电路实验不但内容老化,手段单一,而且已经违背了开设这个实验的初衷,根本无法使学生通过实验获得直接知识。基于这个观点,我们应该对数字电路实验的传统教学方式进行必要的改革和探讨,让学生能够从实验中发现、认识事物的客观规律,并能用理论知识解释实验不正确的症结所在。

3.数字电路实验新教学模式的改进

针对传统数字电路实验存在的问题,以及自己在教学中遇见的问题,我们对数字电路实验的教学方法改进提出以下几点观点。

(1)实验教学条件的改进。

现今大多数高校的数字电路实验都是基于数字电路实验箱开设的,这就制约了一些设计性、综合性实验项目的开设。虽然现在的数字电路实验箱子功能比较强大,但是毕竟空间、体积有限,所以芯片插座、输入开关量、结果显示发光二极管等都是屈指可数的,只要实验规模稍大点,实验箱就无法满足。为了给学生提供一个好的实验平台,实验室应该根据实验箱的实际情况对其进行扩展,将一些常用的芯片插座、可调电阻、信号开关等制作在同一面版上,必要的时候配合实验箱使用。

另外,教师还应根据实验室具体情况编制实验教学实验书,因为借用别个学校的实验指导书往往会出现与自己实际情况不适合的情况。

(2)实验项目的改变。

减少验证性实验,增加综合性、设计性实验个数。我校数字电路实验课程必做的项目达9个之多,而且均是验证性实验。学生往往做到后面几个项目就出现抵触情绪,认为这些实验毫无用处,仅仅是插线、拔线,有甚者直接填写答案等待下课。我们结合自身上课过程,认为该实验必作项目不宜过多,取3―4个典型项目,每个项目以2个课时为佳。这样不但可以使学生建立自信,而且可以节约课时留给设计性实验。

(3)实验习惯的改进。

这里的实验习惯包括学生的实验习惯和指导老师的实验习惯。首先,指导老师应该要求学生做好实验预习,最好能在上课前提供预习报告。有些学生在上实验时一头雾水,由于没有课前预习,加上理论不牢,在实验课上手足无措,根本不知道该干什么。所以引导学生养成实验预习的习惯对实验是有很大的帮助的。其次,指导老师的良好实验习惯也是很重要的。如果实验指导老师和理论课老师不是同一人,那么两人之间就应该进行沟通,保证实验迟于理论。另外,实验指导老师应该在上课前将实验内容、难点板书在黑板上或提前做好PPT,绝不能在上课的时候出现临时版书的情况,否则会严重打击学生的积极性,同时指导老师还应亲自反复做开设了的实验项目,总结出所有可能出现的结果和错误,并总结出原因,以应对学生的提问。

(4)增加趣味性的综合性、设计性实验。

在开设综合性、设置性实验时,教师应该结合实际,切不可盲目设置。首先教师要选择学生有兴趣的项目,例如生活中已经开发出的小东西,或者能够实现小功能的项目。这样可以让学生看到题目就有种不做出来不罢休的冲动。其次要注意难度,如果学生有兴趣,弄了半天却找不到突破口,那将会适得其反。项目难度以9―12个课时完成最好。

(5)开放实验室。

由于综合性、设计性实验项目往往需要学生在课外进行构思、设计,这就需要实验室进行开放性管理,让学生在有一定的结果时就能够立即进行连线验证,找出不足,再根据实验结果进行方案修正,如此反复。当然,我们在开放实验室时要做到管理严格,学生使用实验设备必须提前预约,在与实验室其他实验课程不相抵触的情况下才允许使用设备,并要求登记备案。

4.结语

我们进行数字电路实验教学改革,其目的就是为了培养学生熟练使用各种实验仪器,增强学生的自主综合电路设计能力,这种教学改革的效果,需要经过一段时间,甚至在学生走上工作岗位后才能显示出来。这种教学改革也是一种连续过程,只有在教学实践中不停地探索,不停地改进,才能使实验的效果越来越好。

参考文献:

[1]徐莹隽.基于开放教学模式的数字逻辑电路实验教学改革[J].电气电子教学报,2006,28.

[2]薛延侠.“数字电子技术”课程教学改革的探讨[J].西安邮电学院学报,2006,(1):116-118.

数字的教学方法篇（9）

《数字电路》是电子技术类专业一门重要的技术基础课，其基本理论和实践技能是许多后续课程的基础，其教学效果不仅影响学生后续课程的学习，而且影响学生对专业理论与各项专业技能的熟悉与掌握。如何从高职教育的特点出发，紧跟数字技术的发展，搞好《数字电路》课程教学改革，提高教学质量，对电子信息类专业基础教学具有十分重要的意义。

一、高职《数字电路》课程教学的现状

1.理论教学方面

电力电子技术应用广泛，涉及知识面较多，传统的教学内容未能突出课程内容的应用性，没有针对具体专业的培养目标、学生毕业后可能从事的工作进行相应的调整，不利于调动学生学习的积极性，培养学生分析问题、解决问题的能力。教学方法基本采用灌输式课堂教学，没有给学生留出充分的时间思考，不利于学生学习能力的提高。

2.实践教学方面

传统的实践教学采用验证性的实验教学模式。某些高职院校仅采用实验台或实验箱完成实验，基本上所有实验相关的电路和系统都是封闭式的，所有的电路模块接线都用端子引出来，学生只需连接好这些外部端子即可。在这种实验模式下，尽管学生根本不了解电路的工作原理，但只要保证连线正确、实验仪器完好，就能顺利完成实验，不利于培养学生独立分析和解决问题的能力。

二、《数字电路》教学的改革与实践

按照“校企合作、工学结合、职业导向、能力本位”的理念，通过对电子技术应用行业的调研，确定岗位群，并以此为依据确定本课程的工作任务和课程内容。注重学生实际应用能力的培养，以岗位职业能力为依据，结合学生的认知特点和教学规律，把传统的多重循环学习体系变为以就业为导向，以岗位技术为导入的课程体系，教学内容按照“项目导向――任务驱动”的模式，把理论和实践深度融合，在实际教学改革中分为理论教学和实训教学。

1.课堂教学理论改革

根据教学大纲要求，精选教材中的教学内容，其中的基本概念、基本定律和定理、基本分析计算方法应作为主要讲授内容，同时适当介绍扩大知识面的内容和学科前沿发展的趋势，并融入一些具有实践应用的实例。对重要的概念及分析计算方法必须精讲，但应简化繁琐的数学验算和推理过程，避免使学生感到枯燥乏味或产生畏难情绪，重点放在对结论的理解和应用上。在内容编排上，采用基础―综合―系统―创新，有层次地因材施教，讲清楚逻辑函数、基本逻辑器件，由基本逻辑器件构成的数字电路。将启发式、问题式教学方法运用于理论教学中，调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，开发学生潜能。把典型电路通过仿真结果演示，加快学生对问题的理解。与传统教学相结合，对重点及难点内容采用由简单而繁、类推手法，提高讲课效率。

2.课堂教学方法改革

课堂教学方法应贯彻循序渐进、深入浅出的原则，并给学生留下思考的空间。引导学生开展积极的发散思维活动，教师应教其不知，答其所疑，师生之间应不断进行情感交流，保持心灵上的沟通，营造平等、宽松的课堂氛围，使学生处于心情舒畅、思维活跃的心理状态，从而取得较好的教学效果。在课堂教学中努力创设恰当的问题情境，通过问题启发学生积极的思维活动，以问题为主线组织、调控课堂教学，充分调动学生的学习积极性，促进学生探究能力的提高，发展学生的创新能力和独立地解决相关问题的能力。运用多媒体等现代教学手段与传统教学相结合，提高教学效率和质量。

3.实验实训教学改革

实践教学要从基础实验到综合实验再到综合实训，变验证性的实验为有层次、由浅入深、全方位的各项技能实验实训，将数字电子技术基础实训教学从原来课程内实验改为单独开设实验课程，加大考核力度。由原来只有验证性实验改为分三个层次，即验证型实验、设计型实验和综合型实验，逐步增加综合型、设计型实验教学内容。要求学生除掌握各种常用数字电路器件的功能与外部特性，掌握分析数字电路的一般方法外，加强设计能力的培养，增强学生分析解决问题的能力和创新意识。

《数字电子路》课程的电子课程标准、电子教案、多媒体课件都应放在校园网上，学生能通过网络进行自主学习，教师还可以通过网络教学平台进行网上教学答疑，师生互评等教学活动，有效延伸学生学习的时间和空间。这种学习模式充分发挥信息网络的开放性、交互性、共享性、超媒体、大容量等优势，强化信息技术的应用，鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力。

三、结语

高等职业教育改革在不断深入，电子技术的飞速发展为《数字电路》的教学改革带来了极大的机遇和挑战，只有不断更新教学内容，改进教学方法，加强实践训练，注重创新教学，才能不断提高教学质量，培养更多的优秀人才。

参考文献：

[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）[M].高等教育出版社，2004.

[2]张天瑜.基于.VHDL的数字电路课程改革研究[J].湖北广播电视大学学报，2010.25-26.

[3]康雪梅.《数字电路》课程改革初探[J].电子技术，2009.5，8.

数字的教学方法篇（10）

启发式教学方案的设计包括案例选择、案例分析、背景知识复习与新知识引入、新知识学习、案例解决方案以及案例引申等内容。案例选择应围绕新知识点展开，尽可能选择贴合实际应用的科研实际案例，案例应该有代表性，能体现新知识的应用。新知识的引入与介绍应该简明清晰、通俗易懂，并以结论的学习和应用为重。在启发式教学中，引入图形辅助讲解，用形象、直观的方式，能帮助学生对知识的理解[3]。所以在设计教案、特别是制作多媒体课件时，应尽量用图形和动画描述问题、分析问题并得到结论。MATLAB是集数值计算、符号运算及出色的图形处理、程序语言设计等强大功能于一体的数学仿真软件，具备高效、用图像和动画演示结果、动态仿真等特点[4],故案例的分析与解决利用MAT-LAB编程实现。在学习的最后，最好设计案例引申教学内容，提出一个类似的案例，以课题练习、作业或思考题的形式布置给学生，让学生巩固新知识，增强新知识的应用能力。

2.启发式教学的教案实施细则

教学方案的实施包括问题引入、问题分析、问题解决和问题引申等几个步骤。问题引入环节除了提出实际问题外，还可以在同学中展开讨论，让同学们各抒己见，探寻问题的解决方案；问题分析环节围绕实际案例，在复习已学知识点的基础上，引入新知识点的学习；问题解决环节则应用新学习的知识点解决实际案例，注意实验结果的分析和讨论；问题引申环节主要目的是巩固所学习的新知识点，通过练习和提问的方式，进一步增强新知识点的理解和应用能力。

二、启发式教学方法实施案例及分析

数字滤波器设计是数字信号处理课程的重要内容，该部分授课内容具有如下特点：内容抽象、丰富且密切联系实践[5]。本文以数字信号处理课程FIR数字滤波器设计中的频域采样设计法为例，详细阐述启发式教学方法的具体实施办法。

1.问题的提出

频域采样法是FIR数字滤波器设计中的一种常用的方法，其设计思路清晰易懂，但由于要保证所设计的FIR数字滤波器具有线性相位，所以就必须在设计过程中遵循线性相位的约束条件，不少同学在学习此部分内容时会感觉很吃力，特别是频域采样点的选择上会琢磨不定。启发式教学方案首先选择一个实际案例作为研究对象。为了能做到理论学习的深入简出，所选择的案例不易过于复杂。本文设计了一段含噪音频信号，并提出用频域采样法设计一个FIR数字滤波器对其进行滤波，基本还原出音频信号原来的样貌的案例。含噪音频信号由教师自行设计，加入噪声的类型、幅度以及频率都是可以调整的。案例提出后，应该引导学生分析输入信号的特征，除了听含噪音频信号外，还应观察其时域波形图和频谱图，较全面地了解输入信号的含噪情况，探寻下一步滤波方法。

2.问题的分析与解决

从信号频谱图可以看出，所加入的噪声频率基本在高频区域，如图1所示。此时可以引导学生从设计数字低通滤波器出发，各抒己见，讨论已经学习过的滤波方法在此问题上的解决思路。然后，引入即将学习的频域采样的基本概念，启发学生用频域采样法直接设计具有线性相位的滤波器频响函数，达到滤波的目的。在实现频域采样法设计滤波器设计之前，应该复习FIR滤波器线性相位约束条件的相关知识。复习部分的内容以表格总结形式描述为宜，篇幅不宜过长。为保证频域采样后的FIR数字滤波器具有线性相位，在频域采样时必须严格按照线性相位的约束条件进行。在此实际案例中，可以用图示并配以动画的方式进行滤波器幅频响应采样点选择的讲解。采样点数选择21点，频域采样时保证幅度响应采样后为偶函数，从而使滤波器具有一类线性相位。用采样得到的数字滤波器对含噪信号进行滤波，分析滤波结果并进行算法的进一步改进。通过分析理滤波器的幅频响应可知，滤波器的滤波效果并不是十分理想。此时，可以引出频域采样法的逼近误差和算法改进措施的理论知识学习，得出在频响的过渡带增加采样点即可改善滤波效果的结论。为了验证结论的效果，分别选择在过度带增加1点和2点采样值，即总采样点数为41点和61点，并分析其滤波结果。通过实例分析可知，增加采样点后，可以改善滤波器的滤波效果，基本达到还原原始音频信号的目的。图1所示为不同采样点情况下，滤波器的幅频响应图。为说明频域采样及其滤波效果，滤波器的幅频响应以归一化幅度值和分贝值两种形式显示给学生，实现更好的讲述效果。

3.问题的引申

频域采样法适用于各种选频滤波器的设计，为了巩固所学习的新知识，除了书上的习题外，还可以布置相关的拓展练习或思考题。教师可以自行设计一些含有不同频段噪声的音频信号，让学生练习使用频域采样法进行滤波器的设计，并编写程序实现滤波效果。图1.(a)采样点N=21时的归一化幅频响应图,(b)采样点N=41时的归一化幅频响应图,(c)采样点N=61时的归一化幅频响应图,(d)采样点N=21时的幅频响应分贝图,(e)采样点N=41时的幅频响应分贝图,(f)采样点N=61时的幅频响应分贝图。