林 華，王友仁

(南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，江蘇南京210016)

工科院校如何培養(yǎng)學(xué)生將基礎(chǔ)知識應(yīng)用于專業(yè)繼而創(chuàng)新性地發(fā)展專業(yè)的能力、如何提高學(xué)生自身的工程實踐與創(chuàng)新能力將逐步地變?yōu)榻虒W(xué)重點(diǎn)［1］，教學(xué)改革的迫切性引發(fā)了對教材體系的改革需求。

本文擬從“數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計”課程教材體系改革的角度著手進(jìn)行探討。

1 教材體系評析

就“數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計”課程的傳統(tǒng)教材體系而言，其內(nèi)容結(jié)構(gòu)大致可分為三類：①分為數(shù)字基礎(chǔ)、數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)三部分;②分為MOSFET數(shù)字電路和Bipolar數(shù)字電路兩部分;③采用項目教程編排法。

國內(nèi)教材多采用第一類體系結(jié)構(gòu)。“數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計”課程的內(nèi)容大致分為三個層次：①數(shù)字電路—包括邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路和半導(dǎo)體存儲器，這些內(nèi)容也是數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容;②系統(tǒng)設(shè)計—包括數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、可編程邏輯器件、硬件描述語言和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計等內(nèi)容;③工程應(yīng)用—將基礎(chǔ)理論用于解決實際問題，包括設(shè)計、實驗和驗證的技巧與方法。現(xiàn)有教材中對工程應(yīng)用部分涉及較少。

“數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計”課程工程性很強(qiáng)，其教材體系的改革應(yīng)著眼于理論和實踐的有機(jī)結(jié)合［2］。同時，該課程的教學(xué)模式已呈多元化，包括課堂教學(xué)、驗證性實驗、開放式實驗和研究創(chuàng)新性實驗等。在各層次的教學(xué)環(huán)節(jié)中，項目教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)和案例式教學(xué)等諸多教學(xué)手段交叉運(yùn)用，使得教材體系勢必要反映出教學(xué)體系的這些變化，因此建設(shè)立體化教材勢在必行。

立體化教材的內(nèi)容包括主干教材、配套教輔、多媒體課件及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等。我校“數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計”為江蘇省精品課程，配套教材《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》為江蘇省精品教材［3］。該教材突出數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計方法和自動化設(shè)計技術(shù)，精簡中小規(guī)模集成電路應(yīng)用和傳統(tǒng)的技巧性設(shè)計方法。

2 主教材內(nèi)容

主教材是立體化教材的核心，內(nèi)容力求具備系統(tǒng)性、科學(xué)性、基礎(chǔ)性和前瞻性，保證立體化教材的整體優(yōu)化。主教材內(nèi)容組織上，具有如下主要特點(diǎn)：

(1)在保證數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容的同時，拓展新知識，引入VHDL語言、數(shù)字系統(tǒng)概念和數(shù)字電路測試技術(shù);

(2)精簡中小規(guī)模集成電路，突出CMOS集成電路、大規(guī)模集成電路與可編程器件的原理及應(yīng)用;

(3)淡化集成器件內(nèi)部電路，注重理論聯(lián)系實際，突出實際應(yīng)用;

(4)精簡傳統(tǒng)設(shè)計方法，淡化手工設(shè)計技巧，突出電子設(shè)計自動化技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法。

另外，對于數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容，結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，可精簡觸發(fā)器部分。因為絕大多數(shù)的集成電路中均采用了RS觸發(fā)器和D觸發(fā)器，可將筆墨著重于這兩類觸發(fā)器，淡化JK觸發(fā)器內(nèi)容。

3 配套教輔材料和多媒體課件

目前國內(nèi)多數(shù)教輔材料實質(zhì)為習(xí)題解答，對教材內(nèi)容的提煉和總結(jié)不夠，對典型例題的思路講解不夠清楚，學(xué)生面對新的命題往往無從下手。我們針對此現(xiàn)狀，采用的配套教輔材料從以下兩方面來改進(jìn)：①對基礎(chǔ)知識的疑難點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)解析釋疑;題目由淺入深，提高層次性，豐富題型;②設(shè)置基礎(chǔ)分析題、提高設(shè)計題、測試和故障診斷題、CPLD設(shè)計題和專題討論等形式［4］。

國內(nèi)高校的現(xiàn)狀是課堂教學(xué)和實驗分離，理論教材和實驗指導(dǎo)書相互獨(dú)立，這對于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力是極為不利的。因此，配套教輔適當(dāng)增加了數(shù)字測試設(shè)備的使用、電路的故障排查技術(shù)、邏輯電路連接和數(shù)字電路設(shè)計的考慮因素等內(nèi)容，可以豐富學(xué)生的工程知識儲備。

多媒體課件是現(xiàn)有的主要教學(xué)工具之一，多媒體課件應(yīng)實現(xiàn)圖文并茂，如增加模擬仿真、電路編輯等虛擬實現(xiàn)。

4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺主要是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)師生即時互動，提供在線幫助，支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)。它主要由課程學(xué)習(xí)、輔導(dǎo)答疑、網(wǎng)上考試、在線討論和資源中心等大量功能模塊及豐富的教學(xué)資源所組成。

資源中心承載擴(kuò)展教材知識的功能，如提供制造商的數(shù)據(jù)手冊、大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目和軟硬件的在線學(xué)習(xí)資源等內(nèi)容，提高了教材的實用性［5］。我校的開放式實驗室為諸類創(chuàng)新實踐項目提供了物理平臺，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺則提供技術(shù)支持，大大提高了學(xué)生參與此類工程項目的積極性和主動性。經(jīng)過近兩年的使用，取得了較好的互動效果。鑒于目前國內(nèi)高校該課程多為48或56學(xué)時，為避免教學(xué)計劃的大幅改動，如軟件開發(fā)工具Quartus II的使用、硬件描述語言的實例和FPGA/CPLD試驗平臺的介紹等都作為可在線學(xué)習(xí)的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

5 結(jié)語

綜上所述，立體化教材的各部分相輔相成，互為補(bǔ)充，真正架起了教師教與學(xué)生學(xué)的橋梁。立體化教材體系改革的目標(biāo)是不僅令學(xué)生掌握理論知識，更重要的是令其掌握具體研究方法，便于學(xué)生進(jìn)行新知識的拓展和方法的移植。

［1］王友仁，姚睿，洪春梅等.深化課程教學(xué)改革 探索工科研究生工程實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2004，26(3)：22-25

［2］陳文楷.國外“電子技術(shù)基礎(chǔ)”類新教材的啟示［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2003，25(4)：59-63

［3］王友仁，陳則王，洪春梅等編著.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

［4］劉銀萍，蔡述庭，劉彥鸝.多元化實驗教學(xué)模式的探索［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31(4)：91-92

［5］王開宇，唐禎安，李英.數(shù)字電子技術(shù)的多方位立體教學(xué)體驗［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31(5)：10-11，17