数字教学方法篇(1)

关键词：解剖学 ； 数字化 ； 教学系统； 教学方法

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2015）05-

The Innovation on Digital Teaching Method of Anatomy

HU Hengwu LI Songtao

（School of Information Engineering， Guangdong Medical college ， Dongguan Guangdong 523808 ， China）

Abstract： Anatomy is a compulsory course for medical students. According to the analysis of the existing problems in traditional teaching and the shortage of experimental teaching equipment， the paper establishes an digital teaching environment of anatomy by computer technology， which could provide for students the experiments real-timely， multi-dimensionally and interactively through the combination of digital teaching and traditional teaching method. The given fruits could easily train the skills.

Keywords：Anatomy ； Digitalization ； Teaching System ； Teaching Method

0 引言

随着计算机技术的广泛应用，以计算机技术为支撑的数字智能控制已经渗透到现代医疗的各个领域，发展成为新的数字医疗，促使医疗技术向专业化、精准化、微创化和远程化方面快速发展[1-2]，导致传统教学模式与数字医疗现实脱节，在校医学生与当前应用实际脱轨。基于此，如何在实物标本不足[3]的情况下，通过探索其他途径和方法来改善传统教学模式，满足医学院校培养医学生的相应需求，即已成为时下的焦点研究课题。为此，采用数字化技术对解剖学的传统教学方式进行改革，也就是通过数字化教学为学生提供实时、交互、多维的解剖学学习环境，医学生不再受任何时间、地点所限地开展学习和实践训练，这就势将使得解剖学传统教学模式中的问题现状获得圆满解决，同时强势促进理想教学目标的全面达成。下面即对这一研究实现展开全面论述。

1 解剖学传统教学模式存在的问题

一直以来解剖学都是采用传统的教学方法，教学方法停留在“看”与“摸”的层面上。医学生往往是被动地接受专业老师的“填注式”[4]教学方式教授，即通过教师讲授和“看”教学模具的方式学习知识。由于教学进度安排所致，每个章节要指定学时来完成讲授，在这个过程中，讲课形式单一、学生参与度低，都是老师用教学模具实施讲解，学生只能努力“看”和“听”而未能将实践操作与理论密切联系，致使所讲内容对学生来说是抽象、晦涩又枯燥的文字堆叠。而在实践操作时却又由于理论讲授时有些内容本来疏于理解，或因即时记忆而涉及遗忘，因此就很难使“看”、“听”的与“摸”实物标本建立生动、统一联系，从而在一定程度上影响了教学实践效果。

随着多媒体技术在教学中的应用，解剖学也概莫能外，既可将多媒体技术用于理论教学，也可以用于实践操作教学。在整个教学周期中都可以进行多媒体标本示教，利用二维的画面直观展示出组织器官解剖结构，同时附以传统的讲解。这一联合模式实现了优势互补，取长补短，从而提升了教与学的活跃性。但是，仍需看到，通过多媒体可将标本的组织器官结构真实、清晰地显示出来，教师再利用标本讲解，却只是丰富了“看”的内容，学生依然无法在讲解的同时进行实践操作，实现无缝连接，强化学生所学。另外一点则是采用实物标本进行实践教学，现阶段实物标本却仍处于紧缺状态，难以满足医学生的实践教学需求。

2 数字化实验室建设

针对解剖学传统教学中的如上情境问题，研究分析可知，即需利用数字化技术改进教学方法，建立一个解剖学的数字化教学环境。这样的一个数字化教学环境主要依托数字化实验室的出现和形成。数字化实验室创建包括用于理论教学的讲授环境、实践操作的训练环境及辅助管理环境，需要将已有的解剖实验室和计算机实验室改造成数字化综合实验室。通过购买大数据、高负载服务器处置学生计算机端发送的请求，并升级学生计算机，使其具有高性能运行速度、数据处理能力和专业级图形图像处理显卡等，由服务器和计算机构成离散的图形图像数据处理场地，为数字化教学提供硬件环境；数字人体[5]和仿真手术刀[6]已有高校和公司构建完成，在其基础上进一步开发有数字化教学系统软件，为数字化教学提供基础环境，同时更要在系统中设计教学管理工具对医学生操作训练进行管理，保证教学的效果；建立虚拟标本考核模块，依据教学进度安排虚拟标本考试，及时考察学生所学内容。

数字化教学系统如图1所示，包括数字人体、虚拟手术刀、三维重建系统、虚拟标本考核系统、教学管理工具五大部分和扩展功能。其中，数字人体包含了人体所有的组织器官结构，医学生可以全面地了解人体结构，在其上模拟人体生命循环，而且这一部分也是数字化教学系统的核心部件；虚拟手术刀由带力反馈装置的仿真手术刀和数字化的手术刀组成，用仿真手术刀控制数字手术刀进行组织器官解剖，产生碰撞、变形等数据信息，其后将由三维重建系统进行重建、并获得解剖结果；三维重建系统主要采用绘制算法对虚拟手术刀产生的碰撞、变形等数据信息进行三维重建，也可以对医疗设备产生的图形图像数据进行立体重建，旨在实现多维度、多层次观察；虚拟标本考核系统主要通过三维重建系统生成虚拟标本，用虚拟手术刀进行实践操作，为医学生提供训练和考核所用；教学管理工具主要是对教学进度、解剖训练、阶段考核、教学资源、数字化实验室开放情况等执行和实施管理。综上所述，整个系统的核心是数字人体、虚拟手术刀和三维重建，可为医学生构建了数字化、可视化的解剖标本，而医学生则可以充分利用系统达到学习解剖课程和锻炼技能的目的。

系统软件在Windows操作环境下采用C#、OpenGL、 VTK和Openhaptic开发实现，并为使用者设计了B/S模式的用户界面，使其与日常用计算机习惯相一致。该系统软件界面是标准式的菜单操作选项，一般包括“文件”、“数字人体”、“虚拟手术刀”、“三维重建”、“教学管理工具”、“扩展”和“帮助”等。

3 数字化教学模式

在此基础上，首先可以通过数字化教学环境改善传统教学模式。传统教学一般包括教学用具、多媒体、实物标本等，用“看”、“听”和“摸”的手段教授解剖学知识。但教学用具、实物标本和多媒体展现的都是单独、分立的，不能揭示人体的多维层次结构，另外也没有充分的实物标本来保障实践操作训练，理论指导对技能训练仍未臻至一体或满意。数字化教学系统可以建立实时、交互、多维的数字人或虚拟标本，医学生可以反复观察人体结构及其解剖关系，并通过仿真手术刀对感兴趣的组织器官进行解剖。这就突破了传统教学条件的限制，完成了理论知识与实践操作的实时连接，强化了知识理解程度，使难学、难懂的科目也充满了系列美图，充分调动了学生的学习乐趣。

其次，将数字化实验室和数字化教学系统开放。医学生可以自由选择时间到数字化实验室，又或者通过个人计算机登录WEB进入数字化教学系统进行自主学习，医学生还可通过管理工具中的微信、QQ语音、留言、电子邮件等多种方式给老师发送信息，老师通过教师端回复问题，方便了学生与老师沟通。用上述方式达到了以学生为中心的教学目标，学生成了教学的核心，所有教学资源都是学生以其学习目的为轴心发生的特征选择性配置，这样就为学生提供一个广阔、自主的学习空间。

最后，依据教学进度通过虚拟标本考核系统安排标本考试。标本考试是检验学生学习成效的主要手段。由于实物标本的紧缺，缩减标本考核内容，严重阻碍了教学的推进。在数字化教学系统中，医学生可以反复使用数字人体或三维重建的组织器官，也可以反复使用虚拟手术刀解剖，进而依据需求安排虚拟标本考核，及时考核学生所学知识，使学生的学习更加有目的性和针对性。

4 结束语

数字化教学改善了传统解剖教学，紧跟当前医疗节奏，缓解实验教学用具的紧缺，用多样的数字化的教学方法拉近与解剖学的距离，促进教学手段的改革，提高医学院校的教学质量、教学效果，尤其是对提高医学生的实践操作能力具有深远意义。

参考文献

[1] 唐 雷，刘 谦，钟世镇.数字解剖学额-数字医学的基础[J].科学（上海），2009，61（2）：27-31.

[2] 黎健伟. 数字化组织瓣的虚拟解剖学测量及其临床初步应用[D].广州：南方医科大学，2009.

[3] 司道文，张廷才，张宇新，人体解剖学实验教学模式改革的探索与实践[J]. 中国现代医学杂志，2009，9（19）：1426-1427.

[4] 杨卫生，人体解剖学教学方法改革初探[J]. 中国医药导报，2010，28（7）：115-116.

数字教学方法篇(2)

关键词：数字电路；实验教学；Multisim；虚拟仿真

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.129

“数字电路”是我院电子类专业一门重要的、实践性很强的技术基础课，它包括课堂教学、实验教学、课程设计等多种教学环节。通过本门课程的教学，除了使学生掌握数字电路的基本理论、基本知识和基本方法以外，还要求其具备实验研究和工程设计能力[1]。

数字电路实验在数字电路教学中占有非常重要的地位，可以加强学生对理论知识的理解和掌握，培养学生的工程设计和实际动手能力。传统的数字电路实验仍然采用数字电路实验箱开展实验教学工作，有很多的局限性，为了适应新的形势要求，改革教学模式，创造更好的实验教学环境，以激发学生的创造性，提高学生的综合动手能力，逐步将虚拟电子仿真软件Multisim[2，3，4]应用于数字电路的实验教学中。

下面对传统的实验教学方法和基于虚拟仿真的实验教学方法进行具体分析和比较，

1 传统的实验教学

目前，传统的数字电路实验室采用数字电路逻辑实验箱开展实验教学工作，围绕 74 系列芯片进行内容设计，主要涉及的实验包括TTL 集成门电路测试、数据选择器的应用、触发器及计数器的应用等。

下面以74LS08与门为例进行实验设计并分析如下。

1.1 74LS08引脚图

74LS08为2输入四与门，其引脚图如图1所示。

1.2 真值表

真值表显示，当输入A、B有一个为低电平时，输出即为低电平；当输入A、B全为高电平时，输出为高电平。

1.3 实验内容

（1）根据74LS08的引脚图连接线路。由引脚图可知，74LS08有4组2输入与门，可以任意选择一组与门进行实验。将输入两个端子连接在可以控制高低电平的输入端，如果输入为高电平，则灯亮，低电平则灯不亮；将输出端连接在可以由灯的亮和灭来显示输出电平的一端，如果输出为高电平，灯亮，如果输出为低电平，灯不亮。

（2）根据真值表测试74LS08与门的功能。

（3）实验分析。根据测试结果，可以看出，输入端只要有一个为低电平，灯就不亮，只有两个输入端全为高电平的时候，灯才亮，结果与真值表保持一致，满足了与门的功能。

2 虚拟仿真实验教学

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数字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[5]。

基于Multisim的仿真实验主要包括门电路功能测试、组合逻辑电路分析、半加器逻辑功能测试、计数器、555定时器的应用等。现以74LS00与非门为例进行实验设计与分析。

2.1 引脚图

74LS00为四组 2 输入与非门，其引脚图如图2所示。

2.2 真值表

真值表显示，当输入A、B只要有一个为低电平，输出即为高电平；当输入A、B全为高电平时，输出为低电平。

2.3 实验电路

在Multisim中的创建的仿真电路如图3所示。

2.4 实验说明

（1）放置74LS00：

用打开选择相应的元件，然后放置。“QUAD 2-INPUT NAND”四-2输入与非门。

（2）放置开关：

用第二个按钮，选择SWITCH，然后选择相应的开关，进行放置。

（3）放置电源VCC：

选择第一个按钮，选择VCC。放置接地，同样选择第一个按钮。

（4）放置万用表：

选择右边数列按钮的第一个，既是万用表。然后放置。

（5）放置灯泡：

选择指示器按钮，选择LAMP，然后选择合适的灯泡，放置。

2.5 功能测试

（1）测试表：

测试表如表4所示。

（2）分析：

从测试表可以看出，当输入端有一个为0时，输出就为1，灯泡就亮，当输入全为1时，灯泡不亮。测试结果与真值表保持一致，满足与非门的逻辑功能。

3 两种实验教学方法的比较

我院数字电路课程是电子类专业的专业基础课，对于两种实验教学方法，学生在具体操作的时候，每一种方法都有各自的优点。从教师的层面分析，传统的基于实验箱的教学方法在具体实施时，教师需要收集好实验需要用到的元器件，然后设计实验线路，课堂上连接线路给学生看，对元器件的功能及线路的功能都要给学生进行讲解。由于实验线路连接比较直观，讲解的工作量不大。对于虚拟仿真实验的教学方法，由于涉及到一种新的软件，首先对软件的功能和具体操作流程都要进行详细讲解，在具体操作时，每一个步骤，每一个元器件的选择和连接都要详细说明，讲解的工作量较大。在具体的实验过程中发现，传统的实验方法和虚拟仿真的实验方法，由于各自有自己的优点，在一定程度上都可以激发学生的兴趣，提高学生的动手能力。在此基础上，相比较而言，虚拟仿真的实验方法功能更强大，学生的可操作性更强。

通过分析，我们可以看出，用两种实验教学方法，都可以达到教学目的，但是从培B学生的动手能力和设计能力上出发，可以考虑两种实验教学方法相结合，将实验学时分成两部分，一部分时间让学生通过实验箱进行实验，一部分时间让学生利用计算机进行虚拟仿真实验。这样可以让学生更全面的了解实验内容，增强设计和分析能力。

4 结论

数字电路是一门重要的专业基础课程，包括理论学时和实验学时，对实验课程的讲解往往通过实验设计分析和具体操作来实现。传统的基于实验箱的实验教学方法，虽然比较直观，而且可以锻炼学生的动手动力，但有一定的局限性，比较新的基于仿真实验的教学方法可以激发学生的创造性，而且功能比较强大，具有可扩展性。通过比较，提出了两种方法相结合的实验教学方法，在今后的教学过程中，可以具体实施，以期取得良好的教学效果。

参考文献：

[1]李明旭.数字电路课程实验教学方法探索[J].广西大学报（自然科学版），2002（06）：148-149.

[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]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.

[4]郁玲艳.Multisim在数字逻辑电路中的应用[J].高校讲坛，2010（23）：661-720.

数字教学方法篇(3)

关键词：数字电路教学方法教学目标教学要求

“数字电子技术”是高职高专电类专业的一门专业基础课程,是一门理论性和实践性都较强的课程。它的任务是通过学习数字电路的基本概念、基本原理和基本技能使学生在数字电路方面具有一定的理论水平和实践技能,它是《微机原理与应用》、《单片机原理与应用》和《PLC原理与应用》等主要专业课程必不可少的基础知识。该课程对于学好后继专业课程以及提高学生的工程实践能力都有着极其重要的作用。

1立足于教学目标，展开教学

1.1知识目标

熟悉布尔代数的基本定律，掌握卡诺图与公式化简法；掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用；掌握常用的中小规模集成电路功能。

1.2能力目标

具有查阅集成电路器件手册，合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片，重点分析电路的外特性和逻辑功，以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等，使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片。

具有识读和分析一般典型应用电路的能力。增强电路分析的内容，弱化电路设计。传统数字电路教学往往注重电路设计内容的教学，好像只有电路设计的能力，才能代表水平，而电路分析代表技能，是低技术的。不过技能却正符合了高职高专的教学目标，所以在教学过程中，应注重电路分析方法的教学，让学生学会分析较复杂电路，能修改已有电路服务于自己的设计目标。

具有逻辑分析问题与解决问题的方法。随着数字技术的广泛普及,数字化社会已经到来,大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点,应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能,培养分析问题、解决问题的能力,是教师在教学过程中需要认真思考的问题。并使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想，掌握现代电子技术的新技术和新器件，在专业学习中适应当代硬件技术与信息技术的发展，为走向实际工作岗位打下坚实的基础，为拓宽就业市场寻求一条全新之路。

1.3思想教育目标

（1）树立热爱科学、实事求是的学风和创新精神、创新意识。（2）具有一定的自学能力和获取新知识、新技术的基本素质。（3）提高逻辑思维能力、养成认真细致的工作作风。

总之，专科教学不同于本科教学,专科教学注重于学生能力和综合素质的培养，教学过程中突出培养学生应用知识,分析解决实际问题的能力,以学生为主体,以教师为主导,以教学为主线，树立能力培养目标为重中之重的思想。

2选择合适的教材，以教学要求分层、考核形式分类的方式评价教学

2.1教材的选择

目前我校选择的教材充分体现了高职高专教育的特点，以应用为宗旨，强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深，通俗易懂，便于自学，力争做到“讲，学，做”统一协调，重点和难点采取阐述与比喻相结合，例题与习题相结合，实例与实验相结合，针对数字电路课程实践性强的特点，增加了与教材相应的实践环节教学内容。

针对数字电路教学过程中存在教学内容与学时数的矛盾，根据国家教委课程指导委员会的提议:EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向。我校及时修订课程大纲、调整教学内容。把EDA技术和PLD器件纳入教学计划。将教学内容分为数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件和脉冲信号的产生与整形五大模块。

2.2教学要求分层

教学要求分为五个层次A．知道、了解。学生对教学内容有感性的、初步的认识或只要能识别它B．领会、理解。学生对概念、规律、基本操作等有理性的认识，即能自述、解释和举例说明，并在教师的指导下能顺利地完成基本操作C．掌握、运用。学生在理解教学内容后，通过练习，形成技能；运用概念、方法、规则进行常规运算求解、论述和简单运用、自主操作等D．熟练掌握、灵活运用。学生能综合运用某个知识解决问题，综合运用某项技能进行熟练操作或小规模技术设计等，从而形成某种能力E．思想素质的提高。如态度、意识、精神、毅力等的培养。

同时，采取了以创新能力的培养为核心的“四位一体”教学法,即旨在通过学生自学、讨论、答辩、考查四个阶段,培养学生的自学能力以及分析问题和解决问题的能力,彻底解决传统教法中“满堂灌”的现象。

2.3考核形式分类

考核形式分为五种：笔试：传统的拟卷考试；操作：通过学生动手操作来考核；答辩：教师出题或学生自拟题，经一段时间的实践，学生以报告形式完成答卷并根据需要答辩；社会化考核：参加由国家有权部门认定的考试考核机构或组织进行的考试考核；社会评判：由社会评定结果如实习鉴定等。

通过多种考核形式达到综合评价学生的效果。

3采取传统和现代化教学手段结合方式，运用实例灵活教学

3.1传统和现代化教学手段相结合

教学课件是教材内容的提升和精炼,是将教材中的概念、定律及应用内容转化为形象逼真的映像展示给学生。多媒体教学进入课堂是对传统教学方法的改革,它是教学过程的一个有力工具,但决不能成为课堂教学的主宰,过于详细的课件使学生上课注意力不集中,一些学生觉得课程内容包含在课件中,便在课堂上不记笔记、注意力分散、交头接耳、甚至逃课。可以想象,教学中教师盯着显示器,学生盯着大屏幕,这样的教学情景很难调动教学气氛、影响教师配以肢体语言等的热情发挥,更谈不上师生间的互动。只有将多媒体教学方法和传统教学方法有机的结合起来,相互补充,并在教学实践中不断完善,才能取得完美的效果。

EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的英文缩写,将EDA技术引入数字电路课程教学,可以使教师在讲述理论的同时,利用EDA技术软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观,使数字电路课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。

3.2运用实例灵活教学

数字电路的授课可以结合生活中的应用举例,如目前多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数——模(D/A)转换实现图像显示和声音播放的;制造业中的数控机床,交通信号灯的转向时间显示,家电产品中的CD、VCD、DVD等也都应用了数电技术。通过这些实例的介绍,可以使学生真正了解数字电路课程的重要性,从而能更加主动的去掌握所学知识。

培养创新型人才,就要实施创新教育,重视实验教学,改变以教师为主导的教育模式,充分发挥实验教学的作用,使之成为引导学生从实践来获取和应用理论知识的主要渠道,在完成验证性实验的基础上，实验大纲中安排智力竞赛抢答器和电子秒表等一系列的综合性实验，使学生在由简到繁的设计过程中了解设计工作的思路、方法，通过让学生实际制作，使学生懂得如何进行理论和实践相结合，加深对知识点的理解。

数字教学方法篇(4)

【关键词】数字逻辑；VHDL；软实验台；功能仿真

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.

[2]林明权，等，编.VHDL数字控制系统设计范例[M].北京：电子工业出版社，2003.

数字教学方法篇(5)

关键词：数字电子技术；教学改革；自主能动性

中图分类号：G423 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 20-0000-01

一、课程特点

数字电子技术课程是电子信息类专业的一门专业核心基础课，本课程以数字电路的分析、设计与制作为基础，培养学生分析、设计、应用和制作典型数字电子电路的能力，是许多后续专业课程的公共基础，也是相关专业毕业生在将来就业、科研开发工作中使用最多的硬件基本技能知识。

二、教学改革思路

数字电子技术是一门实践性很强的课程，在教师的教学和学生的学习上都有一定的难度，采用传统的教学方式难以达到好的教学效果，尤其在学生的实践能力培养上，往往效果不理想。近年来，很多学校以及任教老师都提出了许多数字电子技术课程的教学改革方法，有些也取得了不错的效果。

通过多年来在数字电子技术教学一线总结的诸多经验教训，以及亲身经历的教学改革实践经验，笔者认为除了在教师的“教”上下功夫之外，还必须在学生的“学”上做文章。教学的对象是学生，学习的主体也是学生。因此，我们决不能忽视了学生在整个教学过程中的重要地位和作用。

（一）充分体现“理论够用，重在实践”的教学改革方法

（1）采用“教、学、做”合一的教学模式

将传统的课堂教学改为一体化教室授课，让学生及时将理论知识与实践知识有机结合，在理论学习中动手操作，在实际电子电路的设计、制作、调试中加深理论知识的学习，使理论与实践交替出现，抽象与形象交叉产生，改变以往枯燥的课堂式教学，激发学生学习兴趣，提高教学效果。

（2）以新颖的实际工程项目激发学生学习兴趣

高职教育的培养目标是“培养高素质技能型人才”，传统的按照知识逻辑设计的课程结构与这一目标是不相符的。按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，以培养灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的能力为基本目标，彻底打破以往学科课程的设计思路，建立“以工作任务为中心”，“以项目为载体”的课程结构。

（3）转换教师角色，打造新型课堂

新的教学模式的提出，使传统的以教师为主导的课堂模式发生了转变。这就要求教师更新教学理念，转换角色定位，由原来的以“教”为主转换为“导”，使教师成为教学中的组织者和指导者，相应的学生自然就转换为了教学的“中心”角色。通过教师对课堂知识的组织，让学生主动参与进来，充分发挥学生在学习中的主体作用，让学生真正的得到学习和锻炼。

（二）学生提高自主性学习方法

要想达到好的教学效果，除了教师注重教学方法之外，学生也应该掌握相应的自主学习的方法，只有这样才能达到教和学相辅相成、教学合一的理想效果。根据多年的教学经验，本人认为学生在该门课程的自主性学习中，应该注意以下几个方面：

（1）决不能忽视基本知识、基本分析和设计方法

俗话说：万变不离其宗。尽管数字电子技术发展很快，各种用途的电路千变万化，层出不穷，但是它们具有共同的特点，所包含的基本原理和基本分析和设计方法是相通的。所以，在数字电子技术中，基本知识和基本分析、设计方法的掌握是非常重要的，学生在学习的时候不但不能忽视，还要非常重视，打牢基础，才能建造稳固的上层建筑。

（2）学会抓住重要知识点

任何一门课程都是一个完整的体系，有时候教材中可能会介绍的比较详细，但对于学生而言并不是所有内容都要掌握的。所以，要想在精力和时间有限的情况下，达到良好的学习效果，必须要认清、抓准重点，该掌握的掌握，该了解的了解，切忌眉毛胡子一把抓。

（3）注意归纳总结

数字集成电路的应用广泛，学好数字电子技术课程需要掌握一些典型电路，因为这些典型电路是构成数字系统的部件。掌握它们包括了解它们的功能、结构特点及应用背景，并注意总结归纳，掌握其本质。

（4）注意理论联系实际，努力提高实践工程能力

数字电子技术学习的最终落脚点是对实际电路的分析和设计。经过理论分析和计算得到的设计结果还必须搭建实际电路进行测试，以检验是否满足设计要求。由于电子器件的电气特性具有分散性，理论设计出的电路在实际中也会出现意想不到的现象。因此，在学习中应该逐步的学会处理工程实际问题的方法，努力提高自身的实践工程能力，这才是学习的最终目标。

（5）将自学能力运用与新技术的学习中

电子技术的发展是以电子器件的发展为基础的，新的器件层出不穷，旧的器件随时被淘汰。因此教材中出现的集成电路芯片有可能已不生产，要用发展的观点使用教材。同时，由于社会对电子产品的需求越来越大，一些电子产品和技术可谓日新月异，建议学生平时关注一些现代电子技术的发展，并将所学知识与这些新技术结合起来，灵活掌握和运用，多思考，勤动手，最终达到学以致用的目的。

三、结束语

在数字电子技术的课堂中，教师和学生都要找准自己的角色定位，教师是主导者，学生才是主体者。教师要在教学过程中把握全局，指明要点，培养学生学习兴趣，充分发挥其主观能动作用；学生应积极思考，主动学习而非被动接受，通过领悟、思考、设计和解决问题，更深地掌握所学内容，更灵活地运用知识，从而提高解决实际问题的能力，最终达到理想的学习效果。

参考文献：

[1]曾涛，侯建军.精品课程“数字电子技术”自主学习模式研究与实践[J].电气电子教学学报，2006，28（4）.

数字教学方法篇(6)

【关键词】数字影视；后期制作；教学方法

随着我国社会主义社会文化建设的多元化发展，促进了我国文化产业的壮大。目前数字技术和多媒体技术的不断革新，数字影视剪辑技术及其合成成为当今世界计算机多媒体技术产业发展的新领域，对于提升人们的视觉享受和精神文化享受提供了许多优秀的产品。例如，每年的春节联欢晚会，作为我国大众除夕夜不可或缺的精神食粮，为了达到更好的效果，往往会采用多方面的高科技技术，尤其是近几年，春节联欢晚会不仅选用了优秀的表演者、设计了优秀的舞台，还采用了以往未曾出现过的视频制作技术――使得春晚的舞台美轮美奂，节目表演的多姿多彩，获得一致好评。在春晚采用的视频制作技术中，视频的后期处理技术实现了多种场景的三维动画和多媒体背景。这也是当前数字文化产业发展中最重要的技术之一。因此，越来越多的多媒体技术产业公司需要数字影视后期制作人才。为此，作为一名高校动画专业《影视后期制作》课程的教师，笔者认为，我们高等院校必须要加强影视后期制作的教学，以适应市场对于这类人才的需求。

1.《影视后期制作》在动画专业教学中的重要性

影视后期制作主要是指将拍摄好的实际影像资料作为素材，采用现在比较先进的数字技术，对影片进行影像的重新合成和三维动画的重新构建，同时，再配以一定的音效，最终形成完美的影片。由于我国的数字影视发展起步较晚，相关技术人才的培养也是最近一些年才被重视，导致目前这方面人才的缺口较大。随着近年来，高校认识到这方面的重要性，在高校的动画专业中《影视后期制作》被确立为一门主要的课程。在《影视后期制作》课程中，主要教会学生利用After effects软件，从而掌握有效的数字影像的后期制作技术，为培养学生的专业技能奠定了坚实的基础。

2.《影视后期制作》课程教学中存在的问题

2.1师资力量薄弱

在我国，数字技术的起步和发展相较于欧美发达国家属于滞后，而且，对于数字影像的后期制作的认识度也不高，这样情况的存在，导致许多院校组建的教学团队，无法完全有效的满足影视后期制作教学技术水平要求。在一些院校中，进行相关课程教学的教师所学的专业与影视后期制作不相关，导致在教学中，存在着许多不专业的地方，相关的教学方法也存在一定的问题，有时基本的教学任务也无法有效完成。教学中师资力量的薄弱，使得教师往往重视对于影视后期制作理论的讲解，而没有过多的精力运用在后期制作的实践教学中。

2.2教学手段缺乏创新

在当前，世界处于瞬息万变之中，尤其是信息技术相关的各行业。动画专业的教材在信息化时代下，更新速度处于明显的滞后状态，相关的动画专业教师往往也是照本宣科，不采取一定的创新，变革教学手段，从而导致教学手段的单一，教学内容的匮乏，导致整体的教学质量不高，尤其是数字影视后期制作中涉及到的计算机相关技术时刻在变化，教学的手段也应时刻变化才能有效的将相关技术教授给学生。

3.数字影视后期制作的教学方法分析

3.1教学方法变革

从以上对新形势下数字影视后期制作教学中存在的一些问题的简要分析，我们发现在新时代的背景条件下，数字影视的后期制作教学活动还存在由于教学方法与实际运用环节并不匹配，在实际教学中未得到有效运用和教师对基础知识的教学力度不够的问题，导致学生的最终应用水平较低的问题。基于此，笔者对当前的数字影视后期制作相关课程，尤其是《影视后期制作》课程的教学方法进行一定的分析，从而希望能够变革当前的相关课程的教学方法，从而突破原来的教学方法中不良因素的制约，提升整个数字影视后期制作相关课程教学活动的有效性，使得教学目的、教学效果和学生最终的动手能力能够得到全面提升。

3.1.1采取情境教学

情境教学，作为一种兼具学生特点和教学内容的教学方式，在其他一些课程的教学实践中取得了较好的教学效果。数字影视产业高速发展的这一时代背景下，在相关后期制作技术的教育教学活动中，也可以创新型的使用这种教学方法，以提升学生对于相关理论知识的掌握，增强课堂讲述的后期制作技术知识的实用性能。在新形势要求下，如今的《影视后期制作》教材，从各个方面进行了创新，一改往日严肃的说教式的面孔，采取了较为生动有效的画面，这样的情形，有利于情境教学方法的引入。在具体的引入中，可以使学生自行寻找相关的生活影视素材作为案例进行现场的制作，在现场制作中，使学生能够自由发挥想象，自由的进行探索，有效提升学生的主动性。在情境教学中，还可以借助现代的多媒体技术，运用多媒体，创设逼真的视听情景，利用多媒体技术的优势，调动学生的思维智力因素，活跃浓厚的课堂气氛，吸引学生的注意力，使学生能够在这样多重冲击下，提升对相关制作技术知识的掌握，并形成良好的技术实践能力，促进课堂教学的有效性和实用性。

3.1.2启发式教学为主，多种教学方法相结合

在时代高速发展的今天，影视后期制作有关技术的教授过程，应该进行不断的创新，使教学方法更加注重调动学生的思维能力，提升教学的效果。在教学中，以启发式教学法为主，结合实际教学知识点，变更教学方法，提升教学效果。在实际的教学中，教师首先要改变传统的教学过程，对教学课程进行创新性的设计，结合不同的知识点，采用不同的教学方法，在一堂课堂中，不拘泥采用一种教学方法，多种教学方法的变换使用，提升学生对教师教学水平的认可，促进他们进一步的认真学习，而且，在这个过程中，改变了枯燥的教学过程，学生也会积极的参与，使学生更加容易的掌握各种教学方法所教授的知识点，能够促进他们活学活用的能力。例如，对于视频的后期剪辑过程中，采用配音和字幕能够显著增强数字影视的视听效果。在后期处理的教学中，教师应结合有关的影视案例，引导学生进行配音和加字幕，启发学生按照自己的思维和想象进行添加，然后对多种不同字幕和配音效果的影视资料进行对比分析，让学生自行评价作品，在这样的启发教学活动过程中，提升教学的有效性。

3.2教学方法创新

数字影视产业的发展，在未来必将成为文化产业中发展较快的一个产业，对于相关的后期制作人才的需求量必将会持续增长，因此，作为一些开设了相关专业的院校，在《影视后期制作》的教学中，应多培养优秀的教师，促使他们不断的进行教学方法创新，从而能够克服当前教学中存在的这些问题，进而有效的解决人才培养过程中的一大难点。在当前数字影视涉及到的后期制作课程教学中，教学方法创新可以尝试对当前较为流行的微电影引入到教学中。由于目前的院校，开设的专业课程的时长有限制，在一个课时内，学生很难有效的完成数字影视作品的制作，然而，微电影作为一个微时长和微处理时长的影视作品，在一个课时周期内，只要掌握有效的技术，完全能够有效的进行后期制作。因此，在教学中，教师可以将微电影引入课堂，作为素材让学生进行微电影的后期制作，从而提升学生的数字影视处理技术水平。

4.总结

数字影视产业未来必将高速发展，而且深刻的影响着我们的生产生活。因此，重视影视后期制作教学方法，加大力度培养相关作品的后期处理技术人员，使得相关的数字影视产品能够更具创新性和引导性，促进我们的精神文化生活和物质文化生活不断向前发展。

【参考文献】

[1]李俊.数字影视后期制作的教学探索[J].中国科教创新导刊，2011，34：123.

数字教学方法篇(7)

关键词: 数字电路实验 弊端 教学模式

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.

[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计〔M〕.北京:电子工业出版社,2002.