數(shù)字電路設計論文精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字電路設計論文范文

論文摘要：結合高職院校數(shù)字電路實驗教學現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學生的電子設計能力、實踐能力與創(chuàng)新能力為目標，對數(shù)字電路設計性實驗進行了研究，提出了構建實驗課程體系、加強實驗教師隊伍建設、完善實驗考核機制等措施，取得了良好的教學效果。

    隨著高職院校實驗教學改革的深人，實驗教學已成為高職院校教學工作的重要組成部分。實驗教學已從過去單純的驗證性實驗逐步深人到綜合性、設計性實驗，從利用實驗來加深對已學理論知識的理解，深人到將實驗作為學生學習新知識、新技術、新器件，培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力的重要目的仁‘〕。

1高職院校實驗教學存在的問題

    數(shù)字電路實驗是高職院校電子信息類、機電類專業(yè)必修的實踐性技術基礎課程，對培養(yǎng)學生的綜合素質、創(chuàng)新能力具有重要的地位。在傳統(tǒng)的實驗教學中，數(shù)字電路實驗教學多以驗證性實驗為主，并按實驗指導書的實驗步驟去完成實驗，這種實驗教學模式禁錮了學生的創(chuàng)新思維，失去了“實驗”真正的含義，培養(yǎng)出來的學生實踐技能差，無法達到高職教育人才培養(yǎng)的要求〔2)0

2開設數(shù)字電路設計性實驗采取的措施

通過多年來的實驗教學改革實踐，證明了開設設計性實驗有利于鞏固課堂所學的理論知識;有利于提高學生電子系統(tǒng)設計能力、綜合素質、創(chuàng)新能力[’]。2005年我校電子技術實驗教學中心(以下簡稱中心)以“加強基礎訓練，培養(yǎng)能力，注重創(chuàng)新”為指導思想，在面向各類專業(yè)的數(shù)字電路實驗教學中，開設了以學生為主、教師為輔的數(shù)字電路設計性實驗教學，取得了良好的教學效果。

2. 1構建實驗教學課程體系

    數(shù)字電路設計性實驗是一種較高層次的實驗教學，是結合數(shù)字電路課程和其它學科知識進行電路設計，培養(yǎng)學生電子系統(tǒng)設計能力、創(chuàng)新能力的有效途徑，具有綜合性、創(chuàng)新性及探索性[[4]。數(shù)字電路設計性實驗是學生根據(jù)教師給定的實驗任務和實驗條件，自行查閱文獻、設計方案、電路安裝等，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。設計性實驗的實施過程，如圖1所示。

    為了提高學生的電子設計能力和創(chuàng)新能力，中心根據(jù)高職教育教學特點與規(guī)律，構建了基礎型、提高型、創(chuàng)新型三個遞進層次的數(shù)字電路設計性實驗課程體系。三個實訓模塊的內(nèi)容堅持以“加強基礎型設計性實驗，培養(yǎng)學生的電子設計能力、創(chuàng)新意識”為主線，由單元電路設計到系統(tǒng)電路設計，循序漸進，三年不斷線，為不同基礎、不同層次的學生逐步提高電子設計能力、創(chuàng)新能力的空間，如圖2所示。

基礎型設計性實驗是課程中所安排的教學實驗，學生在完成了驗證性、綜合性實驗以后，具有了一定的實驗技能，結合數(shù)字電路的基本原理設計一些比較簡單的單元電路，學生按照教師給出的實驗要求根據(jù)實驗室所擁有的儀器設備、元器件，從實驗原理來確定實驗方法、設計實驗電路等，且在規(guī)定的實驗學時內(nèi)完成實驗。如表1所示。這一階段主要是讓學生熟悉門電路邏輯功能及應用，掌握組合邏輯電路、時序電路的設計方法，培養(yǎng)學生的設計意識、查閱文獻等能力。

    提高型設計性實驗對高職院校來說，可認為是數(shù)字電路課程設計。它體現(xiàn)了學生對綜合知識的掌握和運用，課題內(nèi)容是運用多門課程的知識及實驗技能來設計比較復雜的系統(tǒng)電路，如表2所示。整個教學過程可分10單元，每個單元為4學時，每小組為一個課題。學生根據(jù)教師提供的設計題目確定課題，查閱文獻、設計電路、電路仿真、電路安裝調(diào)試、撰寫課程設計報告等，完成從電路設計到制作、成品的全部實踐過程。通過這一階段的訓練，學生的軟硬件設計能力進一步提高，報告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團隊協(xié)作趨于成熟。

    創(chuàng)新型設計性實驗主要為理論基礎知識扎實、實驗技能熟練的優(yōu)秀學生選做，為“開放式”教學，實驗內(nèi)容主要是結合專業(yè)的科研項目、工程實際及全國或省級電子設計競賽的課題。通過創(chuàng)新型設計性實驗，強化學生電子系統(tǒng)設計能力，充分發(fā)揮學生的潛能，全面提高學生的電子系統(tǒng)設計能力、創(chuàng)新能力，為參加大學生電子設計競賽奠定堅實的基礎。

   數(shù)字電路設計性實驗課程體系將數(shù)字電路基本原理、模擬電路、eda技術等多門課程知識點融合在一起，從單元電路設計到系統(tǒng)電路設計，深化了“系統(tǒng)”概念的意識。在每一輪設計性實驗結束后進行總結，開展學生問卷調(diào)查，對設計性實驗的教學方法、手段等進行全面評估，從而了解設計性實驗教學的效果。在實驗過程中，實驗教師鼓勵學生從不同角度去分析，大膽創(chuàng)新，設計不同的方案。

2. 2加強實驗教師隊伍的建設

    近年來，中心依托省級精品課程“數(shù)字電路與邏輯設計基礎”、省級應用電子技術精品專業(yè)建設，合理規(guī)劃，制定了實驗教師隊伍培養(yǎng)計劃;專業(yè)教師定期到企業(yè)培訓;專職實驗教師參加實驗教學改革研討和對新知識、新技術的培訓;同時制定優(yōu)惠政策，吸引企業(yè)中具有豐富實踐經(jīng)驗的工程師、技師到實訓基地擔任實驗教師tb}，形成一支能培養(yǎng)高素質技能型人才、能跟蹤電子信息技術發(fā)展、勇于創(chuàng)新并積極承擔教學改革項目的專兼職結合的實驗教師隊伍，實現(xiàn)了實驗教師隊伍的整體優(yōu)化。

2. 3開放實驗室

    為了保證設計性實驗教學的有效實施，中心實行時間和內(nèi)容兩方面開放的教學方法。學生除了要完成教學計劃內(nèi)指定實驗外，還可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣，選擇規(guī)定以外的實驗項目。為了提高設計性實驗的教學效果，學校制定了系列激勵政策，調(diào)動了實驗教師及學生的積極性。

2. 4建設創(chuàng)新實訓室

    為了培養(yǎng)學生的電子設計能力、創(chuàng)新能力，給優(yōu)秀學生營造良好的自主學習環(huán)境，提供展現(xiàn)創(chuàng)新設計的舞臺，中心先后投人了30多萬元，更新了實驗儀器設備，建設了一個軟件環(huán)境優(yōu)良、硬件條件先進的創(chuàng)新實訓室。該實訓室配置了計算機、函數(shù)信號發(fā)生器、頻率計、掃頻儀、數(shù)字存儲示波器、單片機系統(tǒng)設計實驗開發(fā)系統(tǒng)、打孔機、制版機等儀器設備〔7〕。

2. 5完善實驗考核機制

    對于數(shù)字電路設計性實驗的考核，不能僅靠一份實驗報告或作品來評定成績，要關注設計方案的可行性、實驗過程中學生的操作能力、創(chuàng)新能力等方面。如以100分計，分別從實驗設計方案(20分)、實驗方案的實施和完善(40分)、設計的創(chuàng)新性(20分)、實驗報告或論文、成品(20分)幾個環(huán)節(jié)來評定學生的實驗成績。為了激勵優(yōu)秀學生，激發(fā)創(chuàng)新欲望，中心建立了“創(chuàng)新設計性實驗優(yōu)秀論文、作品評獎制度”，對經(jīng)專業(yè)教師評審選出的優(yōu)秀論文、創(chuàng)新作品的學生給予表彰、獎勵。

第2篇：數(shù)字電路設計論文范文

針對硬件課程實踐環(huán)節(jié)在提高學生解決實際問題能力上效果不理想、課程之間銜接不好等問題，基于CDIO工程教育理念，結合“try”教學方法，基于數(shù)字電路設計課程的實踐環(huán)節(jié)，提出一種新的教學模式。

關鍵詞：

CDIO；教學模式；實踐環(huán)節(jié)；課程銜接

由麻省理工學院等4所大學創(chuàng)立的CDIO工程教育理念，是繼承和發(fā)展歐美工程教育改革的一種新的教育理念。該理念包括12條標準，涵蓋了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評。它以產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式來學習工程的理論、技術與經(jīng)驗[1-2]。數(shù)字電路設計是計算機組成原理、接口與通信以及嵌入式類課程的先修課程。如果在數(shù)字電路設計的教學中沒有考慮好與后續(xù)課程在理論教學與實踐教學內(nèi)容上的銜接，則容易導致學生在后繼課程的學習中遇到困難[3]。

1數(shù)字電路設計課程實踐環(huán)節(jié)的教學條件和教學現(xiàn)狀

（1）社會對軟件人才的需求量遠大于對硬件人才的需求量，學生出于就業(yè)考慮，容易形成重軟件輕硬件的觀念。（2）硬件課程入門較難，實踐環(huán)節(jié)大都是驗證性的，缺乏探索性，不利于培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，從而打擊了學生學習硬件課程的積極性，導致學生形成“好軟怕硬”的思想。（3）傳統(tǒng)教學模式是教師課堂講授，適當結合驗證性實驗，不能激發(fā)學生的學習積極性。學生學完理論、做完實驗后，仍然缺乏解決實際問題的綜合能力、工程實踐能力及創(chuàng)新能力[4]。傳統(tǒng)教學模式的弊端導致在與計算機組成原理等后繼課程的銜接中，學生不能從系統(tǒng)的高度認識數(shù)字邏輯[3-5]。（4）計算機學院開設的數(shù)字電路設計和計算機組成原理等課程，采用同一套實驗設備，在一定程度上能讓學生的學習具有連續(xù)性。（5）自創(chuàng)的“try”教學方法可適用于數(shù)字電路設計課程及實踐環(huán)節(jié)的教學[6-8]，但由于算機組成原理和數(shù)字電路設計兩門課程的內(nèi)容和要求不同，“try”教學方法在應用于后者時，應有所調(diào)整。

2數(shù)字電路設計課程實踐環(huán)節(jié)改革方案

2.1實踐環(huán)節(jié)的層次設計為了獲得更好的教學效果，教師探索了各種方法，其中有案例法、項目驅動法、任務驅動法等[9-12]。從實驗室建設、實驗手法、課程整合等不同角度來提高實踐環(huán)節(jié)質量[13-14]也能夠有效提高教學效果。比較上述方法后，考慮與后續(xù)課程的銜接等因素，根據(jù)CDIO標準3、5、7的要求，結合自創(chuàng)的“try”教學方法，我們將數(shù)字電路設計課程的實踐環(huán)節(jié)分成兩個層次，從最簡單的門級電路編程開始，難度由低到高、循序漸進，最終讓學生完成源于實際案例的綜合實驗，初步具備實際工程能力。表1從實驗項目設計、教學方法等7方面對基本實驗和綜合實驗進行了對比。在教學中，學生學習的主要障礙不是掌握理論方法，而是缺乏理論知識和實踐問題認知的溝通[11]。因此，我們在理論教材中選擇15個知識點，設計成相關的任務和實驗內(nèi)容，如全加器、表決器等，采用“try”教學方法并結合任務驅動法，鼓勵學生多動手多嘗試，通過任務、查資料、仿真、實物驗證、教師驗收、撰寫實驗報告和總結這7個步驟完成對15個理論知識點的學習。為了進一步提高學生的實際工程能力，基于科研項目，貼近實際生活，我們編寫了自動售貨機、出租車計費器、電梯控制器等6個綜合實驗。實驗采用分組方式，每組學生自行選擇一個題目，在規(guī)定時間內(nèi)完成該綜合實驗。綜合實驗的教學過程一般包括：教師項目及要求、學生分組并認領項目、組內(nèi)分工、查資料、設計方案、論證可行性、學生在宿舍仿真、學生在實驗室的硬件開發(fā)板上實物驗證、教師驗收、提交實驗報告、實驗答辯、成績評定等13個環(huán)節(jié)。教師在項目要求的時候，只給出最基本的要求，學生在設計的過程中可以自行擴充，也就是說，同一個綜合實驗題目，其設計可繁可簡，不同學生設計的電路可能會不一樣。

2.2實踐環(huán)節(jié)評價體系的構建根據(jù)CDIO標準11，構建了實踐環(huán)節(jié)的評價體系。

2.2.1基本實驗評價方法基本實驗評價指標是：①時限；②工作量；③完成質量；④驗收程序；⑤實驗報告。其中①、②、④、⑤考核了學生的個人能力和表達能力，指標③、④、⑤考核了學生的專業(yè)知識、建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。對這5項指標加權平均得到該基本實驗項目分數(shù)，如式1所示，其中Sj表示某個基本實驗的得分，Ki表示某個考查指標的系數(shù)，Mi表示在某個考查指標上的得分。由15個基本實驗的得分累加后除以15，得到基本實驗項目的總得分，如式2所示，其中BS表示基本實驗的總得分，Sj表示某一個基本實驗的得分。

2.2.2綜合實驗評價方法綜合實驗評價指標是：①時限；②查資料的能力；③實驗方案；④創(chuàng)新性；⑤設計說明書；⑥完成質量；⑦團隊合作能力；⑧工作量；⑨驗收；⑩實驗報告；實驗答辯。其中①、②、⑤、⑦、⑧、⑨、⑩、項考核了學生的個人自身能力、探究能力、團隊合作能力和表達能力，指標③、④、⑤、⑥、⑨、⑩、考核了學生的專業(yè)知識、建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。修改式1可對這11項指標的得分加權平均，從而得到綜合實驗的分數(shù)。

2.2.3實踐環(huán)節(jié)最終成績評定辦法及選優(yōu)措施實踐環(huán)節(jié)總評成績由基本實驗成績和綜合實驗成績兩部分加權平均得到,從工作量及投入時間方面考慮，一般建議兩者各占50%。綜合實驗結束后，根據(jù)學生在實踐環(huán)節(jié)的學習情況和成績，特別是綜合實驗中的表現(xiàn)，向各相關學科實驗室推薦優(yōu)秀本科生，使他們有機會加入科研項目組，參與教師的科研工作。

3實施效果及分析

為檢驗課改成果，我們設計了一套課程評價系統(tǒng)，包括一套具有反向題的學生調(diào)查問卷、學評教的數(shù)據(jù)、學生的理論課成績單、實踐環(huán)節(jié)成績單、一套后繼課程教師評價學生掌握先修課程知識的調(diào)查問卷、一套學生所在學科實驗室評價該生的調(diào)查問卷等。評價系統(tǒng)還包括對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在CDIO模式基本實驗和綜合實驗實驗項目設計上，學生滿意度達到81.6%，在教學內(nèi)容、教學方法、實驗環(huán)節(jié)考核方法等方面，學生滿意度達到97.4%，比傳統(tǒng)模式提高了20幾個百分點。這些數(shù)據(jù)表明，新教學模式比傳統(tǒng)模式更能激發(fā)學生的實驗興趣，促進他們較大幅度地提高項目設計能力、動手編程能力、團隊合作能力。我們將2013級計算機科學與技術專業(yè)的學生分成兩組，采用相同的教學資源和不同的教學方式分別授課，一組采用新模式教學，另一組采用傳統(tǒng)模式教學。經(jīng)過一個學期的學習，2015年1月數(shù)字電路設計課程理論考試中，在試卷相同的情況下，新模式組成績優(yōu)良率達到52.9%，比傳統(tǒng)模式組高24個百分點；新模式組不及格率為15.7%，比傳統(tǒng)模式組低15個百分點；新模式組平均卷面成績?yōu)?8分，比傳統(tǒng)模式組高6.1分。由此可知，基于新標準并結合“try”方法的新教學模式能夠提高實踐環(huán)節(jié)的教學質量，切實促進學生深入理解理論課的相關知識點，有助于學生更好地完成課程銜接，為學生后繼課程的學習打下堅實的基礎。追蹤這些學生后繼課程的學習情況，統(tǒng)計2015年6月計算機組成原理課程設計期末考試成績后發(fā)現(xiàn)：原新模式組優(yōu)良率達到80.3%，比傳統(tǒng)模式組高25個百分點；原新模式組不及格率為0，比傳統(tǒng)模式組低21個百分點。計算機組成原理課程理論考試中，原新模式組平均卷面成績?yōu)?8分，比傳統(tǒng)模式組高5分；原新模式組不及格率為17.4%，比傳統(tǒng)模式組低5個百分點。此數(shù)據(jù)表明，數(shù)字電路設計課程實踐環(huán)節(jié)采用新教學模式教學有助于學生對后繼課程的學習，特別是實踐環(huán)節(jié)成績有了大幅提升，不及格率也明顯下降。

4結語

新教學模式基于CDIO理論，結合“try”教學理念，將數(shù)字電路設計課程實踐環(huán)節(jié)分為基礎實驗和綜合實驗兩個層次,并包含了配套的成績評定方法和課程評價系統(tǒng)。實踐證明，新教學模式能夠更好地促進課程銜接，有利于培養(yǎng)學生自主學習、主動探索的精神和能力，培養(yǎng)學生的工程實踐能力、溝通交流能力及團隊協(xié)作能力。改革的下一步，是根據(jù)每一門課的特點，把基于CDIO理念的教學模式推廣到課程群其他課程的教學中去，以期從課程層次化、課程間網(wǎng)絡化等多角度、多層面地把學生培養(yǎng)成為優(yōu)秀的工程技術人才。

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第3篇：數(shù)字電路設計論文范文

全國大學生電子設計競賽由教育部高等教育司和信息產(chǎn)業(yè)部人事司主辦。競賽要求參賽者在規(guī)定的4天時間里，在競賽組委會派出的專家全程監(jiān)控下，3人一組完成題目選擇、方案論證、電路設計、電路安裝、軟件設計、系統(tǒng)調(diào)試和論文寫作等一系列工作。全國大學生電子設計競賽試題實用性強、綜合性強、技術水平發(fā)揮余地大。所涉及的電子信息類專業(yè)的課程包括電路分析、高頻電路、數(shù)字電路、模擬電路、單片機原理、EDA、電子測量等；實踐性教學環(huán)節(jié)包括電子線路實驗課、單片機原理實驗課、課程設計和生產(chǎn)實習等；可選用的器件包括分立元件、集成電路、可編程邏輯器件和單片機等；設計手段可以采用傳統(tǒng)的，也可以采用現(xiàn)代電子設計工具，如Pspice輔助分析和CPLD在系統(tǒng)可編程。電子設計競賽試題既反映了電子技術發(fā)展的先進水平，又引導高校在教學改革中應注重培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新設計能力。

一、課程體系改革

課堂教學和實驗教學是相輔相成的，是學生學習與掌握知識的重要手段。學生在大學期間的學習，是一個認識、實踐、再認識、再實踐的過程。就認識而言，可以在課堂上認識，也可以在實驗室里認識；而就實踐而言，也同樣可以在課堂上實踐。主課程設置上可作如下安排：（1）一年級下學期開設《電路分析》課程并安排實驗課，讓學生掌握基本的分析電路和設計電路的知識；（2）二年級上學期開設《電子技術基礎》課程并安排實驗課，在學期末進行兩周的電子技術基礎課程設計，讓學生掌握模擬電路和數(shù)字電路的分析和設計知識，鍛煉工程實踐能力，使學生對電子專業(yè)產(chǎn)生濃厚的興趣；（3）二年級下學期開設《高頻電路》《EDA》和《電子電路設計（Protel）》課程并安排實驗，培養(yǎng)學生利用計算機設計電路的能力；（4）三年級上學期開設《單片機原理與接口技術》和《傳感器原理與應用》兩門課程并安排實驗，在學期末進行兩周的單片機課程設計，讓學生制作一個簡單實用的電子產(chǎn)品，充分調(diào)動學生的積極性，在設計過程中初步掌握程序編制及單片機電路的設計方法，了解電子產(chǎn)品的開發(fā)過程；（5）三年級下學期開設《電子測量》和《單片機應用設計》選修課，以單片機為控制核心并結合數(shù)字電路和模擬電路設計多個電子產(chǎn)品，使學生熟練掌握程序編制及單片機電路設計方法，熟練掌握各種儀器的使用方法，初步具備獨立開發(fā)電子產(chǎn)品的能力，為電子設計競賽培養(yǎng)后備人才。

大學生電子設計競賽分為全國性比賽和省級比賽，都是每兩年舉辦一次，單數(shù)年份為全國性比賽，雙數(shù)年份為省級比賽，通常在九月初舉行。參加競賽的同學主要為大三的學生，參賽前已系統(tǒng)地完成電子線路理論課和實驗課的學習，并掌握了一部分單片機和大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷玫闹R，具有一定的理論基礎和動手能力。但是，由于所學各門課程比較獨立，同學們普遍缺乏解決實際工程問題和設計制作較大規(guī)模應用電路的工作經(jīng)驗。因此，在電子設計競賽前的暑假，需要對參賽隊員進行培訓。由于學生已經(jīng)在《單片機應用設計》選修課中得到鍛煉，培訓可以在此基礎上進行。重點提高學生分析和解決問題的能力、設計制作較大規(guī)模應用電路的工作經(jīng)驗和多學科知識的綜合應用能力。在培訓過程中仿照競賽要求將同學分組，從較簡單的應用電路開始，要求每組學生完成數(shù)個難度遞增的實驗電路設計、制作與調(diào)試，并寫出詳細總結報告。在制作每個電路的訓練過程中，鼓勵學生用不同的方案實現(xiàn)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

二、師資隊伍建設

現(xiàn)行教育體制目前還存在一些問題，重知識傳授而輕素質與能力的培養(yǎng)，重理論研究而輕實踐環(huán)節(jié)的訓練，重對傳統(tǒng)的繼承而輕對現(xiàn)狀的突破和創(chuàng)新。認為實驗課只是一個輔助環(huán)節(jié)，實驗課的老師可以隨意配備，任課老師只要會示波器、信號源和穩(wěn)壓電源等簡單儀表的使用就可勝任實驗課的教學任務，這種觀點是片面的。實驗課不單純是讓學生學會儀表的使用，學會測量幾個實驗數(shù)據(jù)，更重要的是要幫助他們樹立一種系統(tǒng)觀念、培養(yǎng)他們系統(tǒng)分析問題、解決問題的能力，提高工程實踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神。這些不僅要求任課老師有深厚的理論基礎，而且還要有較高的業(yè)務能力。為此，實驗課應該配備一支綜合素質高、業(yè)務能力強的實驗教師隊伍。我國現(xiàn)行高等院校大部分實驗教師是青年教師，他們理論基礎較好，但實踐經(jīng)驗缺乏。為了提高教學效果，一方面他們可以向有經(jīng)驗的老教師學習；另一方面，可以到電子企業(yè)考察學習，從實際的工作中獲取實踐經(jīng)驗。

三、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

第4篇：數(shù)字電路設計論文范文

論文摘 要：針對目前“數(shù)字邏輯”課程教學中存在的問題，在分析“數(shù)字邏輯”課程的特點、教學現(xiàn)狀和pbl教學模式內(nèi)涵的基礎上，文章提出將pbl教學方法應用于“數(shù)字邏輯”教學過程中的觀點，并提出“2+2”教學方案。教學實踐表明，將pbl教學模式應用于數(shù)字邏輯課程中，提高了學生學習的積極性和主動性，使他們進一步加深了對數(shù)字邏輯的原理、知識、概念的理解，為后續(xù)課程的學習奠定了堅實的基礎。 

 

“數(shù)字邏輯”課程是理工類專業(yè)的技術基礎課，從計算機的層次結構上講，“數(shù)字邏輯”是深入了解計算機“內(nèi)核”的一門最關鍵的基礎課程，同時也是一門實踐性很強的課程[1]。其任務是使學生掌握數(shù)字邏輯與系統(tǒng)的工作原理和分析方法，能對主要的邏輯部件進行分析和設計，學會使用標準的集成電路和高密度可編程邏輯器件，掌握數(shù)字系統(tǒng)的基本設計方法，為進一步學習各種超大規(guī)模數(shù)字集成電路的系統(tǒng)設計打下基礎。 

pbl全稱為problem—based learning，被翻譯成“基于問題學習”或“問題式學習”。其基本思路是以問題為基礎來展開學習和教學過程[2]。pbl教學法是以問題為基礎，以學生為主體，以小組討論形式，在老師的參與和指導下，圍繞某一具體問題開展研究和學習的過程，培養(yǎng)學生獨立思考能力[3]。如今pbl教學已經(jīng)成為美國教育中最重要和最有影響力的教學方法。 

1 研究背景 

1.1 數(shù)字邏輯課程的內(nèi)容及其教學中存在的問題 

數(shù)字邏輯課程的主要內(nèi)容包括數(shù)字邏輯基礎和數(shù)字電路兩個部分，在學習過程中學生應把握好這兩條貫穿整個課程的主線。數(shù)字邏輯基礎是研究數(shù)字電 

 

路的數(shù)學基礎，教師在教學中應使學生明確數(shù)字電路中邏輯變量的概念，掌握邏輯代數(shù)(布爾代數(shù))的基本運算公式、定理，能夠熟練對邏輯函數(shù)進行化簡。數(shù)字電路是解決邏輯問題的硬件電路，包括組合邏輯電路和時序邏輯電路兩種基本形式。對于每一種電路形式，教師應指導學生從基本單元電路入手，熟悉其常用中規(guī)模集成電路的原理及使用方法，掌握數(shù)字電路(組合和時序電路)的分析和設計方法，并了解數(shù)字系統(tǒng)的現(xiàn)代設計方法。 

我們根據(jù)教學內(nèi)容，總結數(shù)字邏輯課程具有以下幾個特點： 

1) 數(shù)字邏輯課程是一門既抽象又具體的課程。在邏輯問題的提取和描述方面是抽象的，而在邏輯問題的實現(xiàn)上是具體的。因此，學習中既要務虛，又要務實。 

2) 理論知識與實際應用緊密結合。該課程各部分知識與實際應用直接相關，學習中必須將理論知識與實際問題聯(lián)系起來，真正培養(yǎng)解決實際問題的能力。 

3) 邏輯設計方法靈活。許多問題的處理沒有固定的方法和步驟，很大程度上取決于操作者的邏輯思維推理能力、知識廣度和深度、以及解決實際問題的能力。換而言之，邏輯電路的分析與設計具有較大的彈性和可塑性。 

 

基金項目：黑龍江省智能教育與信息工程重點實驗室項目；黑龍江省計算機應用技術重點學科(081203)；黑龍江省教育廳科學研究項目(11551125)。 

作者簡介：季偉東，男，講師，研究方向為計算機教學、并行計算。 

 

筆者發(fā)現(xiàn)在實際教學過程中存在以下一些問題。 

1) 在教學方式上，很多教師仍然在以“滿堂灌”的教學方式為主，整堂課以教師為中心，教師將書本上現(xiàn)成的內(nèi)容、公式、定理、結論講授給學生，這使學生不能主動地去思考和探索，只能機械地記憶若干公式定理結論，長期下去會使學生失去學習興趣。 

2) 在實驗實踐環(huán)節(jié)上，一些教師側重理論知識的講授，忽視實驗實踐環(huán)節(jié)，致使學生在面對具體應用問題時手忙腳亂，不知道如何運用所學的知識去解決問題。在實驗方案的選擇上，一些教師以傳統(tǒng)實驗為主，擴展性不足，使學生無法與實際工程項目接軌，不能很好地解決實際問題。 

1.2 pbl教學的內(nèi)涵 

在傳統(tǒng)教學中，我們習慣于把知識的獲得和應用看成是教學中兩個獨立的階段。實際上，知識的應用并不是知識的套用，在應用知識解決有關問題的過程中，學習者常常需要針對當前的具體問題進行具體分析，在原有知識的基礎上建構出解決當前問題的方案。因此，應用知識解決問題的過程同樣是一個建構過程，在解決問題的過程中，學習者需要對問題背后所隱含的基本關系、基本規(guī)律做思考、分析、考察，從而建構起相應的知識。 

以問題為導向的教學方法(pbl)是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式，與傳統(tǒng)的以學科為基礎的教學法有很大不同，pbl 強調(diào)以學生的主動學習為主，而不是傳統(tǒng)教學中的以教師講授為主；pbl 將學習與更大的任務或問題掛鉤，使學習者投入于問題中；它設計真實性任務，強調(diào)把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力，真正提高學習者分析問題、解決問題的能力。 

當今的建構主義者越來越重視問題在學習中的作用，以問題為中心，以問題為基礎，讓學生通過解決問題來學習，通過高水平的思維來學習，這是當今教學改革的重要思路。

2 pbl教學模式在數(shù)字邏輯課程中的應用 

2.1 教材選擇 

針對pbl教學法，根據(jù)計算機工程專業(yè)的特點，筆者選擇由歐陽星明主編、華中科技大學出版社出版的《數(shù)字邏輯》(第四版)作為基礎教材，由歐陽星明主編、人民郵電出版社出版的《數(shù)字電路邏輯設計》作為參考教材。選擇教材的目的是理論和實踐相結合，每本教材各有其側重點。 

2.2 pbl教學法的教學設計 

在“基于問題學習”模式的課堂中，教師是指導者，學生是活動的主體，它要求學生要會主動地去尋找學習中的問題，然后帶著問題，在自己能力所及的范圍內(nèi)概括和應用知識，運用各種已有的知識和科學的方法去分析問題和解決問題。其教學目標立足于培養(yǎng)學生靈活的知識基礎，發(fā)展高層次思維能力、自主學習能力以及合作學習能力。基于問題學習體現(xiàn)在課堂上，最突出的特點就是促使學生積極參與到學習中去，成為積極主動的學習者，從而去努力學習新的知識和技能，并能逐漸把所學知識整合，最終達到用知識來解決問題的目的。 

作者在多年教學經(jīng)驗基礎上，針對pbl教學模式，提出“2+2”教學方案，包括4個教學環(huán)節(jié)：提出問題解決問題方案討論總結評價。 

在上述4個環(huán)節(jié)中，教師主要參與提出問題環(huán)節(jié)和總結評價環(huán)節(jié)，學生主要參與解決問題環(huán)節(jié)和方案討論環(huán)節(jié)。下面具體說明各個環(huán)節(jié)的設置。 

1) 提出問題。 

提出問題環(huán)節(jié)是教學方案中的第一個環(huán)節(jié)，也是教師參與的第一個環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中教師應該根據(jù)所講課程內(nèi)容的不同設計出不同的問題，好的問題是整個學習過程中的關鍵。一個好的問題能夠充分調(diào)動學生自主學習能力以及合作學習能力，使學生參與到學習過程中，調(diào)動學生學習熱情。 

筆者講到組合邏輯電路設計時，提出的問題是設計一個全加器，用硬件描述語言vhdl進行描述并在試驗箱上進行實現(xiàn)，同時還給出一個已經(jīng)設計好的參考例程，共學生參考學習；在講到時序邏輯電路設計時，提出的問題是設計一個汽車尾燈控制器，并對選用的邏輯門器件進行了要求。 

這個環(huán)節(jié)的實施能夠提高學生的學習積極性，使學生產(chǎn)生學習需求，培養(yǎng)了學生的問題意識。 

2) 解決問題。 

解決問題環(huán)節(jié)是以學生為主體的環(huán)節(jié)，是學生對老師提出的問題進行解決。在這個環(huán)節(jié)中，老師首先對學生進行分組，根據(jù)學生學習情況，以5～7個人為一組。學生接受任務后學習興趣提高，小組成員進行分工，采取各種方法來完成任務。每個小組共同學習，學習好的同學帶動大家一起學習，互相幫助，學生變被動為主動，主動地思考和探索老師所提出的問題，在解決問題的過程中進行學習。在實際解決問題過程中，學生將面臨一些困難，如邏輯器件的選擇上、語言的描述上、具體問題的實現(xiàn)上，等等。 

通過這一環(huán)節(jié)，教師也感受到同學們的想象力、創(chuàng)造力和動手能力等都是非常強的。 

3) 方案討論。 

在方案討論這個環(huán)節(jié)中，學生根據(jù)學習到的知識對自己所設計的方案進行討論，積極發(fā)言，提出自己的見解，說明自己的理由。教師根據(jù)學生們的發(fā)言，指出其合理的地方，對其不足的地方進行指正，引導學生解決問題。如在全加器的設計問題中，有的小組采用的是多種邏輯門電路進行設計，有的小組基于經(jīng)濟問題考慮，只采用與非門電路來進行設計，每個小組都詳細闡明自己的觀點，對自己的設計方案進行論證。 

在這個環(huán)節(jié)，老師應強調(diào)放開思路，開拓創(chuàng)新， 

 

鼓勵學生進行多途徑思考，全方位構思。這樣既加強了學生們學習自覺性、開創(chuàng)性，又培養(yǎng)學生更多地進行綜合思考，得到更多的鍛煉，提高分析和解決復雜問題的能力。 

4) 總結評價。 

小組必須在規(guī)定時間內(nèi)完成設計開發(fā)任務。各個小組分別展示各自成果，其他小組學生提出問題進行互動并相互評價，老師給出點評并比較各自設計的優(yōu)缺點，最后老師進行總結評價。這個環(huán)節(jié)中，教師作為主要參與者，一方面要對知識進行系統(tǒng)性的總結歸納，使學生對知識的掌握具有條理性，另一方面還要對學生進行啟發(fā)式擴展，使學生的知識面更廣，同時對一些難點重點再次進行強調(diào)，增加學生對知識的理解。 

3 結語 

數(shù)字邏輯是一門理論聯(lián)系實踐比較強的課程，在教學中采用pbl教學模式，不僅可以提高學生掌握知識的能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力，還能提高學生的交流和合作能力。pbl教學可以使得數(shù)字邏輯課程目標更好的實現(xiàn)，能夠引導學生自主學習，在實際的教學中，取得了良好的教學效果。 

 

參考文獻： 

[1] 季偉東,張軍. 數(shù)字邏輯課程的探究性教學研究與實踐[j]. 計算機教育,2010(10):76-78. 

第5篇：數(shù)字電路設計論文范文

關鍵詞：集成電路版圖CAD；實踐教學；課程實驗；課程設計

Research on practice teaching mode of computer aided design of IC layout course

Shi Min， Zhang Zhenjuan， Huang Jing， Zhu Youhua， Zhang Wei

Nantong University， Nantong， 226019， China

Abstract： In this paper， the practice teaching mode of Computer Aided Design of IC layout course is discussed. According to one trunk line and two related course experiments mode， the experiment contents and methods were designed and implemented. Meanwhile， other efforts including emphasis of extracurricular scientific competition and reform of course practicum， were adopted to pay attention to the cultivation of comprehensive ability for students. The practice teaching mode proved that better teaching effect have been obtained.

Key words： Computer Aided Design of IC layout； practice teaching mode； course experiments； practicum

目前，高速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)使IC設計人才炙手可熱，而集成電路版圖CAD技術是IC設計人才必須具備的重要技能之一。集成電路版圖CAD課程是我校電子科學與技術專業(yè)和集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)重要的專業(yè)主干課，開設在大三第二學期，并列入我校第一批重點課程建設項目。本課程的實踐教學是教學活動的重要組成部分，它是對理論教學的驗證、補充和拓展，具有較強的直觀性和操作性，旨在培養(yǎng)學生的實踐動手能力、組織管理能力、創(chuàng)新能力和服務社會能力。結合幾年來的教學實踐，筆者從本課程實驗、課程設計、課外科技競賽等實踐環(huán)節(jié)的設計工具、教學內(nèi)容設計、教學方法和教學手段、師資隊伍建設以及考核管理等方面進行總結。探討本課程實踐教學模式可加強學生應用理論知識解決實際問題的能力，提升就業(yè)競爭力，對他們成為IC設計人才具有十分重要的意義。

1 版圖設計工具

集成電路CAD技術貫穿于集成電路整個產(chǎn)業(yè)鏈（設計、制造、封裝和測試），集成電路版圖設計環(huán)節(jié)同樣離不開CAD工具支持。目前業(yè)內(nèi)主流版圖設計工具有Cadence公司的Virtuoso，Mentor Graphics公司的IC Flow，Springsoft公司的Laker_L3，Tanner Research公司的L_Edit和北京華大九天公司的Aether等。這些版圖設計工具的使用流程大同小異，但在自動化程度、驗證規(guī)模、驗證速度等方面有所差異，在售價方面，國外版圖設計工具貴得驚人，不過近年來這些公司相繼推出大學銷售計劃，降低了版圖設計工具的價格。高校選擇哪種版圖設計工具進行教學，則視條件而定。我校電子信息學院有2個省級實驗教學示范中心和1個省部共建實驗室，利用這些經(jīng)費，我們購買了部分業(yè)內(nèi)一流的EDA工具進行教學和科研。目前，我校版圖設計工具有北京華大九天公司的Aether和Springsoft公司的Laker_L3。

2 兩種相輔相成的實驗教學模式

我校集成電路版圖CAD課程共48學時（理論講授24學時、實驗24學時），實驗環(huán)節(jié)是本課程教學的重要部分，在有限的實驗教學時間內(nèi)既要完成教學內(nèi)容，又要培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，需要對實驗教學模式進行改革和創(chuàng)新。本課程實驗教學的目的與要求：與理論教學相銜接，熟練使用版圖設計工具，學會基本元器件、基本數(shù)字門電路、基本模擬單元的版圖設計，為本課程后續(xù)的課程設計環(huán)節(jié)做準備。緊緊圍繞“一個規(guī)則（版圖幾何設計規(guī)則）、兩個流程（版圖編輯流程和驗證流程）、四個問題”這條主線設計實驗內(nèi)容[1，2]。要解決的4個問題分別是：（1）版圖設計前需要做哪些準備工作？（2）如何理解一個元器件（晶體管、電阻、電容、電感）的版圖含義[3，4]？（3）如何修改版圖中的幾何設計規(guī)則檢查錯誤？（4）如何修改版圖和電路圖一致性錯誤？表1為本課程實驗內(nèi)容、對應學時及對應知識點。筆者設計了兩種相輔相成的實驗教學模式：系統(tǒng)化實驗教學模式和實例化實驗教學模式。系統(tǒng)化實驗教學從有系統(tǒng)的、完整的角度出發(fā)設計了實驗教學內(nèi)容，如設計實驗3（數(shù)字基本門電路版圖閱讀）時，安排了5學時，采用3種版圖閱讀方式：讀現(xiàn)有版圖庫中的單元電路版圖、顯微鏡下讀版圖和讀已解剖的芯片版圖照片。針對同一內(nèi)容，采用不同形式，彼此類比，加深印象，既有實物，又有動手操作，增強了直觀性和感性認識。又如設計實驗5（模擬單元MOS差分對管版圖設計）時，安排了5學時，從器件匹配的重要性入手，給出MOS差分對管的電路圖，講解具體器件的形狀、方向、連接對匹配的影響，特別是工藝過程引入器件的失配和誤差，對MOS差分對管的3種版圖分布形式（管子方向不對稱形式、垂直對稱水平柵極形式、垂直對稱垂直柵極形式）進行逐一分析，指出支路電流大小對金屬線的寬度要求，對較大尺寸的對管，采用“同心布局”結構。實例化實驗教學先提出目標實例，圍繞該實例，設計具體步驟，教師先示范，學生再模仿，如設計實驗7（集成無源器件版圖設計）時，由于集成電阻、電容和電感種類很多，不能面面俱到，要求只對多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件進行版圖分析和設計。課堂實驗的內(nèi)容和課時是有限的，為此我們設置了課外實驗項目，感興趣的學生選取一些實驗項目自己完成，指導教師定期檢查。學院開放了EDA實驗中心（2007年該中心被遴選為省級實驗教學示范中心建設點，2009年12月通過省級驗收），學生對本課程很感興趣，課外使用EDA實驗室進行自主實驗相當踴躍。通過上述的實驗教學方法，特別是課外實驗項目的訓練，學生分析問題、解決問題的能力和科研素養(yǎng)得到了提高。

表1 課程實驗內(nèi)容、對應學時及對應知識點

表1（續(xù)）

4 基于0.6μmCMOS工藝的數(shù)字門電路版圖設計 5 理解上華華潤0.6 μm硅柵CMOS幾何設計規(guī)則；學會CMOS反相器、傳輸門、與非、或非等基本門電路版圖設計；DRC檢查。

5 基于0.6 μmCMOS工藝的MOS差分對管版圖設計 4 MOS差分對管版圖設計，包括匹配原則、同心布局等，DRC檢查。

6 版圖電路圖一致性檢查 3 掌握LVS流程、LVS錯誤修改。

7 集成無源器件版圖設計 3 多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件版圖設計。

3 改革課程設計環(huán)節(jié)

課程設計是本課程培養(yǎng)學生工程應用能力的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，時間2周，集中指導，提前1個月發(fā)給學生任務書和指導書，每個班配備2名指導教師，注重過程控制。筆者在教學內(nèi)容、考核等方面進行了改革和創(chuàng)新：在教學內(nèi)容設計上，給出了必做題和選做題，在選做題中要求每位學生完成數(shù)字電路版圖1題和模擬電路版圖1題，具體題目由抽簽決定，做到1人1題，避免學生抄襲?？己顺煽冇烧n程設計成果（占50%）、小論文（占30%）、答辯（占20%）三方面綜合給出。以往的課程設計報告改為撰寫科技小論文，包括中英文題目、中英文摘要及關鍵詞、引言、電路原理與分析、版圖設計過程、分析與討論、結束語和參考文獻，讓學生學習如何撰寫科技論文。精選優(yōu)質小論文放在本課程網(wǎng)上學習資料庫里，供學生相互傳閱和學習。課程設計答辯具體要求參照畢業(yè)設計（論文）答辯要求，包括準備PPT講稿、講解5分鐘、指導教師點評等過程，每位學生至少需要10分鐘時間。學生對課程設計答辯反映相當好，鍛煉了語言組織和口頭表達能力，而且相互間可以直接交流和學習。我們還挑選課程設計成績優(yōu)秀的學生參加校內(nèi)集成電路版圖設計大賽。雖然課程設計的改革和實踐需要教師付出很多精力和時間，但我們無怨無悔，學生的認可和進步是我們最大的收獲。

4 精心指導學生參加課外科技競賽

目前我校學生參加的集成電路版圖設計競賽有校級版圖設計大賽以及行業(yè)協(xié)會和企業(yè)組織的版圖設計競賽等。由校教務處主辦，電子信息學院承辦的南通大學版圖設計大賽是校級三大電子設計競賽之一，每年8月底舉行，邀請集成電路設計公司一線設計人員和半導體協(xié)會專業(yè)人士擔任評委，增加了競賽的專業(yè)性和公正性，目前已經(jīng)舉辦了6屆，反響不錯。從校級版圖設計大賽獲獎者中挑選一部分學生參加行業(yè)協(xié)會和企業(yè)組織的版圖設計競賽，如蘇州半導體協(xié)會主辦的集成電路版圖設計技能競賽、北京華大九天公司主辦的“華大九天杯”集成電路設計大賽，其中“華大九天杯”集成電路設計大賽將挑選優(yōu)秀獲獎學生參加華潤上華的免費流片，學生經(jīng)歷從電路設計、版圖設計及驗證、流片到測試各個環(huán)節(jié)，提高了綜合訓練能力。

5 加強師資隊伍建設

要提高課程實踐環(huán)節(jié)的教學質量，關鍵是指導教師要思想素質好，專業(yè)理論知識強，科研水平高，因此我們著力建立一支年齡結構、職稱合理的實踐教學隊伍。目前很多年輕教師是從校園走向校園，畢業(yè)后直接上崗指導學習實踐，缺少工程實踐經(jīng)歷和經(jīng)驗。為了提高教師自身的業(yè)務水平，加強對年輕教師的培養(yǎng)，近十年來，我院每年暑假舉行集成電路CAD技術實踐培訓班，由經(jīng)驗豐富的教學、科研一線教師主講；不定期地邀請一流IC設計公司一線設計人員來院開設講座；同時挑選年輕骨干教師到一流IC設計公司學習和實踐，時間至少半年以上；現(xiàn)已聘請IC設計公司一線設計人員6人為兼職教師，指導課程設計和畢業(yè)設計。集成電路CAD技術日新月異，課程實踐環(huán)節(jié)師資隊伍建設必須與時俱進。

6 結束語

我校電子科學與技術專業(yè)、集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)2012年被評為省重點建設專業(yè)，也是江蘇省首批培養(yǎng)卓越工程師的專業(yè)。集成電路版圖設計是這兩個專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的重要內(nèi)容之一，總結和探討集成電路版圖CAD課程實踐教學意義重大，今后我們要繼續(xù)推進該課程實踐環(huán)節(jié)的建設與改革，不斷探索，為我國集成電路設計人才的培養(yǎng)而努力奮斗。

參考文獻

[1] 施敏，孫玲，景為平.淺談“集成電路版圖CAD”課程建設[J].中國集成電路，2007（12）：59-62.

[2] 施敏，徐晨.基于九天EDA系統(tǒng)的集成電路版圖設計[J].南通工學院學報：自然科學版，2004，3（4）：101-103.

第6篇：數(shù)字電路設計論文范文

關鍵詞：數(shù)字電子技術，EDA技術

 

1.引言

在信息社會中，數(shù)字化是電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，因此在電子信息及相關專業(yè)的教學中也越來越看重數(shù)字技術，《數(shù)字電子技術》是電子信息及相關信息類專業(yè)的一門重要基礎課程，其基本理論及實踐技能也是許多后續(xù)課程的基礎。EDA(Electronic DesignAutomation)技術作為數(shù)字電子技術的延伸，已經(jīng)引入到電子信息類教學中，不僅可以豐富教學摘要的意義。

2.《數(shù)字電子技術》課程教學的主要問題

教學手段單一，實驗內(nèi)容枯燥，學生缺乏學習興趣。，EDA技術。在教學中仍采用理論教學與實驗課分離的教學模式，在理論教學中，《數(shù)字電子技術》內(nèi)容大多抽象難懂，教師采用“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)模式授課，不僅學生覺得枯燥乏味，而且教學效果不理想。而實驗課的實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，學生僅僅只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗，設計性、綜合性實驗較少。數(shù)字電路的設計僅是“紙上談兵”的設計，學生自然對這門課的實驗毫無興趣。

3. EDA技術及其功能

3.1 EDA技術的含義

EDA即電子系統(tǒng)設計自動化技術是由計算機輔助設計和計算機輔助工程發(fā)展而來的，它以大規(guī)模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)設計的主要表達方式，以計算機、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設計工具，通過有關的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設計電子系統(tǒng)的一門新技術。它可以實現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合與優(yōu)化以及邏輯布局布線、邏輯仿真，完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射，編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或專用集成芯．它不僅為電子技術設計人員提供了新的設計理念，同時也為教學提供了科學而便捷的平臺。

3.2 EDA技術的功能

EDA技術的開發(fā)平臺QUARTUS Ⅱ是Altera公司推出的新一代FPGA／CPLD開發(fā)軟件，適合于大規(guī)模復雜的邏輯電路設計。它是Altera公司的第4代可編程邏輯器件的集成開發(fā)環(huán)境，提供了從輸入設計到器件編程的全部功能。“自頂向下”設計方法從系統(tǒng)設計人手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述。在功能一級進行驗證，然后用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體的門級邏輯電路的，其對應的物理實驗級可以是印刷電路板或專用集成電路。

1)EDA軟件平臺中具有各類元件設計數(shù)據(jù)庫，同時EDA能夠進行元器件的創(chuàng)建和編輯。為學生掌握各類電子元器件提供了堅實的基礎。

2)EDA軟件平臺中可以完成電路原理圖的設計，通過這一功能可以完成各類元器件構成的電路原理圖。

3)EDA軟件平臺中具有綜合仿真模塊，可以進行多種類型的仿真分析。分析結果波形圖顯示出來，直觀、清晰。

4 應用EDA技術授課的好處

4.1 提高授課質量

有些內(nèi)容選用EDA技術授課，傳授方式更直觀，教師感到得心應手，學生也容易接受。例如，組合邏輯電路中的競爭與冒險這部分內(nèi)容一直是學生學習的一個難點。，EDA技術。，EDA技術。在組合電路中，當輸入信號改變狀態(tài)時，輸出端可能出現(xiàn)虛假信號---過渡脈沖的現(xiàn)象稱為競爭冒險。在傳統(tǒng)的教學中，對信號的延時只能采用一些形象的比喻，但初學者對這一概念比較模糊?，F(xiàn)在，我們只需用QUARTUS Ⅱ模擬功能進行仿真，就可以很輕松地讓學生理解這一知識點，分析結果以波形圖顯示出來，豐富直觀的數(shù)據(jù)不但為學生提供方便，而且其得出的結論接近實踐性，同時節(jié)約了時間。，EDA技術。顯然，對某些章節(jié)中存在的教師難講、學生難懂的內(nèi)容，這種授課方式可以起到事半功倍的作用。由于教授方式符合客觀認知規(guī)律，教學質量得以提高。

4.2 激發(fā)學生學習熱情，增強學習動力

EDA軟件的實驗環(huán)境是一個虛擬環(huán)境，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，簡化實驗電路。學生用硬件描述語言編寫程序，可以在同一可編程邏輯器件上完成各種不同的數(shù)字電路實驗，避免了連線的繁瑣，豐富實驗內(nèi)容。同時，可在實驗設計構想的指導下開發(fā)一個通用的基于EDA的硬件平臺，來實現(xiàn)所有的實驗內(nèi)容，縮短實驗時間，提高實驗效率。符合學生接受知識的客觀規(guī)律，有助于調(diào)動學習的積極性，提高他們掌握所學知識的能力。課堂上師生互動、生動活潑，氣氛非常活躍。學生的學習興趣及學習動力大為增加。

4.3 以實驗教學為載體。構造創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺

采用EDA技術，那么學生必須自己在充分掌握實驗理論的基礎上自己編寫程序，這有別于傳統(tǒng)實驗，學生僅僅只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗。這將大大調(diào)動學生的主觀能動性，提高知識應用能力。同時EDA工具能給學生創(chuàng)造優(yōu)良的環(huán)境，強化了學生在教學活動中的主體地位，學生做實驗時可以有針對性的選做，使學生具有更大的自由度。也可以在計算機上主動、反復設疑和實驗，由不同實驗結果，選擇最佳設計或實驗方案。通過驗證、測試、設計、糾錯和創(chuàng)新等方面進行不同形式的訓練，使學生的動手實踐能力得到較好的鍛煉，逐步培養(yǎng)學生的綜合設計能力、創(chuàng)新能力，有利于學生個性和才能的全面發(fā)展。，EDA技術。在此基礎上還可以開設設計性實驗，進行電子實習、電子競賽、職業(yè)技能取證培訓等。

5 結論

在《數(shù)字電子技術》的教學過程引入EDA技術，不僅可以使學生形象、直觀地理解電路的相關原理和工作過程，還可以通過修改電路的形式或參數(shù)，與學生一起討論電路中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，找出解決問題的方法，這樣不僅可以活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣，學生反應易學、新穎、有趣。，EDA技術。同時理論和實驗結合緊密，充分發(fā)揮了學生的積極性和創(chuàng)造性，達到了較好的教學效果。

參考文獻

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[2]趙剛，張志亮，張菁等．EDA技術簡明教程[M]．成都：四川I大學出版社，2004．

[3]劉愛榮，王振成．EDA技術與CPI．D／FPGA開發(fā)應用簡明教程[M]．北京：清華大學出版社，2007．

[4]賈海瀛.《數(shù)字電子技術》課應用EDA技術的研究與實踐[J],高等職業(yè)教育一天津職業(yè)大學學報,第14卷第3期.

第7篇：數(shù)字電路設計論文范文

測控技術作為新興產(chǎn)業(yè)，是電子技術中的重要內(nèi)容。測控技術無論是在科學研究領域，還是在工業(yè)領域，都起到了技術支撐作用。測控電路在實際的應用領域中，可以保證多種電子設備和產(chǎn)品正常運行。為了保證電子設備和產(chǎn)品能夠安全穩(wěn)定地運行，本論文針對電子技術中測控技術的應用展開研究。

關鍵詞：

測控電路；電子技術；應用

科學技術的進步讓人們感受到時展越來越快。特別是電子技術已經(jīng)深深地滲入到人們的生活中，是人們賴以生存的專業(yè)技術。隨著工業(yè)自動化方向發(fā)展，電子技術中的測控技術在工業(yè)領域中得以廣泛應用。但是電子設備實際運行中會出現(xiàn)各種干擾源而導致測控系統(tǒng)的運行難以滿足技術要求。為了確保測控系統(tǒng)能夠處于運行可靠，就要采用相關的抗干擾技術將抗干擾措施制定出來。

一、測控系統(tǒng)干擾源的分析

（一）電磁干擾

當電子設備處于運行狀態(tài)的時候，就必然會在電子設備的周圍產(chǎn)生電磁場。其中的主要原因就在于，電子設備運行中必然會使得電壓和電流產(chǎn)生變化。但是，這種變化或者是連續(xù)發(fā)生的，或者是間歇性的，如果電壓和電流的變化速度過快，就會有電磁場產(chǎn)生[1]。電磁場中的電磁能量并不僅僅在有限的磁場范圍內(nèi)，而是會以電路為主體，不斷地擴展活動范圍，由此而影響了測控電路的正常運行。

（二）地線干擾

地線具有一定的抗阻性。當電流沿著接地線流動的時候，就會使地線上有電壓產(chǎn)生。電流受到阻抗的影響而不斷增大，電壓也會隨之增大而導致地線的負載增加。當測控系統(tǒng)對電子設備進行測試的時候，如果電子設備為大功率設備，在地線中就會有強電流通過，隨之，連接電子設備的電纜上也會有電流通過，而且電纜中所流通的電流缺乏穩(wěn)定性，導致每一根電纜中所流經(jīng)的電流都會有所不同，這些電纜中的電壓也會各有不同。缺乏穩(wěn)定性的電流和電壓的大量存在，就會產(chǎn)生差模電壓而影響電路的正常運行。因此，應在測控電路中增加相應的過壓保護電路，以保證整個測控電路以及測控系統(tǒng)的正常運行。（圖1：過壓保護電路）

（三）濕度干擾

電路處于運行中如果環(huán)境濕度過低，就會在電路周圍產(chǎn)生靜電效應從而對電子設備造成干擾，特別是在靜電干擾下使得測控電路中的檢測信號受到干擾而導致元器件失效，最終造成整個測控系統(tǒng)無法正常運行；如果環(huán)境濕度過高，就會引起元器件間的短路和PCB的焊點銹蝕，在高濕度環(huán)境的影響下則這些焊點的接觸電阻就會有所提升，而影響了使用性能的發(fā)揮。如果這些焊點處已經(jīng)被銹蝕，就會導致電子元器件功能減退而引發(fā)電路短路。

二、電子測控技術的應用

（一）合理的電路設計

所有的元器件在使用之前都要做好測試，并根據(jù)實際應用需要而經(jīng)過技術處理，調(diào)試合格之后方可使用。如果是邏輯元器件，要采用接地技術，以提高電路的抗干擾能力，確保電路處于正常的運行狀態(tài)。在電路的設計上，注意邏輯電路與數(shù)字電路要分別單獨使用，且要對電源線進行加粗處理。接地線要盡量選擇網(wǎng)狀的接地線或者環(huán)形的接地線，并在連接接地線之前，要做好加粗處理工作，以確保邏輯電路和數(shù)字電路在數(shù)據(jù)的傳輸和走向能的傳遞上保持方向上的一致[2]。在進行布線的時候，折線的角度不可以超過90度，以在電路運行中能夠對頻率很高的噪音產(chǎn)生抑制作用。為了避免來自噪聲的干擾，還要采用接入旁路電容的方法，即將旁路電容接入到PCB板上面的IC點。所有接入的引線都要與接受旁路處理的端口相靠近，注意接入的引線長度要合適，避免由于過長而影響技術處理效果。

（二）屏蔽技術的應用

如果是對電磁場屏蔽，就要對噪聲騷擾源使用接地導體將其包圍起來，可以對電路以有效保護。屏蔽體所使用的導線要以銅或者鋁等具有良好的導電性能的材料為主，控制好中心導線的長度，以避免其從屏蔽體中伸出過長。如果屏蔽體是網(wǎng)狀的，網(wǎng)孔要盡量小，且要采用單端接地的方式，以保證屏蔽體有效地發(fā)揮屏蔽作用。如果既具有干擾能力的電磁場具有很高的干擾強度，在設計屏蔽電路的時候，就需要采用雙層屏蔽技術。但是，這種雙層屏蔽技術在使用中需要注意要加裝濾波電路，且內(nèi)屏蔽盒與外屏蔽盒之間不能夠多處連接，一點連接即可。雙層屏蔽的兩個屏蔽體之間所間隔的距離不可以太大，以確保獲得最好的屏蔽效果，而且屏蔽層之間不可以有間隙，間隙的厚度與單層屏蔽材料的厚度等同[3]。如果干擾電磁波為空間電磁波，很容易對具有較高靈敏度的信號接受設備造成干擾。對這種空間電磁波可以采用金屬網(wǎng)屏蔽室進行屏蔽，屏蔽效能可以達到45dB至50dB。如果金屬網(wǎng)屏蔽室為雙層的，且有絕緣襯墊安裝在其中，所能夠獲得的屏蔽效能就可以達到75dB至95dB。屏蔽室的連接要正確，以在發(fā)揮屏蔽作用的同時，還確保屏蔽體本身能夠安全運行。此外，可同時根據(jù)電子產(chǎn)品的不同特性在測控電路中增加不同類型的濾波電路，可以將騷擾電磁過濾掉。（圖2：濾波電路）

（三）接地技術的應用

測控系統(tǒng)的接地多會采用三條地線，其一為信號地線，用于低電平電路接地；其二為噪聲地線，包括電動機的地線、繼電保護裝置的地線等等；其三為外接地線，連接在交流電源的接地線上，用于外殼、機架等接地使用。雖然接地技術可以單獨使用，但是要獲得良好的抗干擾效果，則需要與屏蔽體結合使用。如果電路處于運行狀態(tài)時，工作頻率沒有超過1兆赫，就可以將屏蔽體的接線用于一點接地設計，地線的長度要局限于信號波長的1/20[4]。如果工作頻率超過10兆赫，就可以將屏蔽體的接線用于多點接地設計。所選用的接地線要加粗，特別是連接印刷板上的接地線，要確保接電線所流過的電流要達到印刷板上所流過的電流的3倍之多。如果印刷板上為數(shù)字電路，就需要接地線的線路為閉環(huán)線路。

三、總結

綜上所述，電子技術中，測控技術屬于是新型的技術，而且隨著電子技術的發(fā)展，測控技術也在不斷地更新。各種電子設備中的測控系統(tǒng)往往會受到各種因素的干擾而導致系統(tǒng)無法可靠運行。特別是電子設備的使用功能不同，對使用環(huán)境也具有不同的要求，當然，其中的測控電路受到干擾的原因也會有所不同。這就需要提高測控電路的抗干擾能力，在測控電路的設計中加入相應的抗干擾電路，以確保測控系統(tǒng)處于良性運行狀態(tài)。

參考文獻：

[1]彭捷.電子技術中測控技術的應用[J].應用技術，2014(08):235-236.

[2]劉志剛.現(xiàn)代測控技術的發(fā)展及其應用探析[J].機電信息,2012(12):114-115.

[3]馮嘉鑫.電子技術中測控技術的應用[J].基本建設經(jīng)濟,2014(03):197-198.

第8篇：數(shù)字電路設計論文范文

一、系統(tǒng)方案

電阻測量的方法常用的有直流恒流源測量法、直流恒壓源測量法、分壓法等。多個方案比較后，學生最終選擇分壓法測量作為最終的方案，測量原理就是通過串聯(lián)已知電阻，分壓后，檢測待測電阻電壓來計算其阻值。基本原理如圖1所示：本測量方法的優(yōu)點是測量電路簡單，抗干擾能力強，可靠性高，短時間內(nèi)容易搭建，另一方面可以簡化程序中的算法。本次設計要求測量量程為100Ω，1kΩ，10kΩ，10MΩ四檔。即要求測量范圍為：1～10MΩ，在全量程范圍內(nèi)測量準確度為±（1%讀數(shù)+2字）。在A/D轉換部分的設計中，采用PIC16F877單片機，該單片機內(nèi)有10位A/D，A/D輸入信號為0～5V時，轉換字為D=0～1024，則分辨率為4.8mV/字。設計的量程分配和測量精度的詳細情況如下表：本設計自動量程轉換功能主要由單片機控制繼電器的通斷來調(diào)節(jié)，原理為單片機根據(jù)采樣來的電壓數(shù)據(jù)來判斷是否要切換到更大或更小的量程，因為本次設計共四個檔位，前三個檔位為自動切換。采用繼電器可以減小回路中的不必要電阻，這樣在分析電路和程序中算法的設置可以減少很多麻煩。電位器阻值變化曲線的實現(xiàn)主要由單片機在顯示裝置如12864等液晶裝置中不斷的寫入數(shù)據(jù)和液晶屏的移屏操作來實現(xiàn)。因為不同的電阻反映在電路中是不同的電壓，將采集到的電壓信號轉為數(shù)字信號，反饋到液晶屏即可，這就要求AD有更高的處理速度。

二、硬件與程序設計

本系統(tǒng)包括硬件設計和軟件設計兩部分內(nèi)容：

（一）硬件設計

根據(jù)上述思路，我們以PIC16F877單片機為核心，配以量程切換電路，測量電路，顯示電路等構成簡易的電阻測試儀。PIC16F877是由Microchip公司所生產(chǎn)開發(fā)的新產(chǎn)品，屬于PICmicro系列單片微機，具有Flashprogram程序內(nèi)存功能，可以重復燒錄程序；而其內(nèi)建ICD（InCircuitDebug）功能，可以讓使用者直接在單片機電路或產(chǎn)品上進行如暫停微處理器執(zhí)行、觀看緩存器內(nèi)容等，快速地進行程序除錯與開發(fā)。量程切換電路主要使用了ULN2003八路NPN達林頓連接晶體管，ULN2003特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路（諸如TTL，CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用，因此顯示電路采用的是1602液晶顯示屏而沒有用數(shù)碼管顯示。報警電路采用一個普通三極極管加一個蜂鳴器實現(xiàn)，當出現(xiàn)故障時的報警提示功能。

（二）軟件設計

程序流程圖如下：

第9篇：數(shù)字電路設計論文范文

論文關鍵詞：《數(shù)字電路EDA設計》,任務驅動式教學法

掌握現(xiàn)代EDA設計技術是高等學校電子類專業(yè)學生的一項基本要求和必備技能。目前， 《數(shù)字電路EDA設計》是我院通信技術、電子信息工程技術專業(yè)核心主干課程之一，對學生職業(yè)崗位能力培養(yǎng)和社會能力養(yǎng)成起主要支撐作用。課程基于生產(chǎn)實際和崗位能力需求，重構傳統(tǒng)知識體系，融入最新EDA技術發(fā)展，按照完整性、適應性和擴展性的原則，根據(jù)職業(yè)成長規(guī)律和學習認知規(guī)律組織教學內(nèi)容，構建學習情境。

本課程當前教學情況

根據(jù)傳統(tǒng)教學法設計本課程，以理論學習為基礎，分為大規(guī)模邏輯器件、VHDL語法學習、Quartus Ⅱ軟件學習等幾部分。 在教學內(nèi)容上，強調(diào)對VHDL語法的學習。這樣不可避免地造成學生學習上的乏味和枯燥，導致學生理論學習和實際脫節(jié)，對所學知識不知所云，對所做項目無從下手，引起學生煩躁、厭學情緒的產(chǎn)生。

針對上述情況，并結合高職教育中以“培養(yǎng)具備足夠的基礎知識、較強的技術應用能力的實用型人才”的培養(yǎng)目標，我們將目前較為主流的任務驅動式教學法引入本門課程的教學設計中，強調(diào)以能力為本，注重學生綜合素質的提高和可持續(xù)發(fā)展。

為此，我們制定一系列由簡到難的任務，由此展開各知識點的講解，并把課堂直接搬移到機房和EDA實驗室，充分利用機房上課的優(yōu)勢，讓學生邊學邊練，學了就用，理論教學與實驗教學融為一體，學生獨立完成一系列的子任務，討論完成幾個任務，使得學生的學習目的更強，學習興趣更高。

任務驅動式教學法

任務驅動式教學法是一種主動探究型教學模式，其特點是以學生為中心，以任務為驅動，比較適合于計算機等信息類課程的教學。所謂任務驅動，是指通過完成一項或多項與學科相關的任務來學習知識和獲得技能。教師將教學內(nèi)容設計成一個或多個具體的任務，由任務驅動教學以引導學生思考，提高能力。學生完成任務的過程，既是學習理論知識的過程，也綜合應用知識的過程。【1】

任務的設計是有層次的，可以體現(xiàn)在課程教學總目標、單元教學目標、課時教學目標幾個層面上。為了有效地完成“任務”，需要精心設計出一個個環(huán)環(huán)相扣的子任務，用子任務將課程所要達到的能力、知識、情感目標等滲透進去。通過任務的最終完成，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

3．任務驅動式教學法在《數(shù)字電路EDA設計》課程中的應用

3.1提出任務是按成任務驅動式教學法的前提

結合實際情況將所學知識融入到實踐中，選擇與當前教學內(nèi)容密切相關的任務作為教學的中心內(nèi)容，以任務的形式指出當前要完成的工作，讓學生以解決實際任務的方式完成知識的學習。

在《數(shù)字電路EDA設計》課程的教學設計中，可將本課程看成是一個綜合性的設計任務——四位搶答器/交通燈的設計（該任務為本課程實訓任務），使學生在學習前就對所學知識的應用有大體上的認識，提高學生學習興趣。在具體教學過程設計中，將這個綜合性的設計任務分為若干單元型任務和開放型任務。單元型任務是學生能在課堂上自主完成部分，主要針對基本理論知識的學習；開放型任務則是綜合性、設計性較強的設計，需要學生獨自或組成小組查閱參考資料、相互討論完成的課外任務，主要針對學生自學能力和協(xié)作能力。

針對本門課程，筆者設計了五個單元型任務。每個單元型任務包括1~2章內(nèi)容，每個單元型任務又分為若干子任務，分別針對不同的知識點。而在單元型任務的基礎上，又設計了相應的開放型任務，對體現(xiàn)不同知識點的綜合運用。

以“VHDL順序語句”教學為例，我們將該內(nèi)容設計為“基本邏輯電路設計”的單元型任務和“正弦波信號發(fā)生器”的開放型任務。

在單元型任務中針對不同知識點又分為若干子任務：任務一“兩種加法器的設計”，完成信號和變量的學習；任務二“8-3優(yōu)先編碼器的設計”，完成IF語句的學習，并設計一個開放型任務“數(shù)據(jù)分配器的設計”與之對應；任務三“3-8譯碼器的設計”，完成CASE語句的學習，并設計一個開放式任務“四選一數(shù)據(jù)選擇器”與之對應；任務四“奇偶校驗器的設計” ，完成LOOP語句的學習，并時設計一個開放式任務“移位寄存器”與之對應；任務五“比較器的設計”，完成NEXT、EXIT等語句學習。

3.2任務分析是完成任務驅動式教學法的關鍵

任務提出后，學生對該任務進行分析討論，教師對學生的討論結果進行點評，補充、修正，并引導出為實現(xiàn)該任務所需要的相關理論知識和相關資歷。學生通過自主學習或教師指導、講解的方式為完成該任務做出計劃和決策，并總結出相關步驟或解決方案。教師在此過程中起到引導、指導、講解和點評的作用?？刹捎靡韵聨追N教學方式：

1、 課堂引導學生多方位思考，發(fā)散其思維；

2、 課堂討論，加強學生相互協(xié)作學習的能力；

3、 動畫顯示，增強學生的直觀認識；

我們以上述任務二“8-3優(yōu)先編碼器的設計”為例：為完成該任務，先通過動畫課件顯示的方式使學生對8-3優(yōu)先編碼器進行回顧，讓學生討論并分析該設計的思路，畫出相應流程圖，教師有針對性地對不同設計方法進行點評并引出相應語法部分的學習。

3.3、為實現(xiàn)任務而進行的自主學習和協(xié)作學習是任務驅動式教學法的重點

在設計好執(zhí)行過程后，學生需要通過各種手段和途徑來完成該任務。在這個過程中，應強調(diào)學生的自主學習和協(xié)作學習的能力。教師在其過程中起到修正或引導學生的作用。對較為簡單的單元型任務，可采取學生自主完成的方式；而對于難度較大的開放型任務，可根據(jù)實際情況進行分組課外完成。

我們以上述任務一“兩種加法器的設計”為例：在該任務中，通過教師講解和演示信號和變量，讓學生自行總結信號和變量的不同，提高學生的自主學習能力。并充分利用機房上課的優(yōu)勢，讓學生自主練習，以加深理解。

3.4、效果評價是任務驅動式教學法取得良好效果的必要環(huán)節(jié)

效果評價學生在任務完成后反思其實現(xiàn)過程，相互評價或自我評價，教師適當做出點評，并幫助學生歸納與總結。效果評價既是總結與提高的重要階段，又是培養(yǎng)學生良好的自信心與成就感的絕好時機。教師在效果評價過程中，應引導學生不能只根據(jù)任務完成的最終效果橫向進行，而應針對各自的不同情況進行橫向縱向的全面評價。一是針對相同任務中不同學生的完成情況進行評價，即同一任務下的橫向評價；二是針對每個學生的在完成不同任務時所表現(xiàn)出來的自主學習能力和與他人的協(xié)助能力的評價，即同一學生的縱向評價。通過評價讓學生在一種良好的心理狀態(tài)下不斷學習、進步。

4、結語

采用任務驅動式教學法，是對《數(shù)字電路EDA設計》課程教學改革的一個探討。該教學法符合本課程教學的層次性和實用性的要求，學生在任務驅動下不斷地獲得成就感，進而激發(fā)求知欲，培養(yǎng)出獨立探索、勇于實踐的創(chuàng)新精神。其方法更好地體現(xiàn)了高職高專對“工學結合”的要求。筆者相信隨著教學改革的不斷深入，任務驅動式教學法將會得到更廣泛的應用。

參考文獻：

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【2] 孫德四，陳 浩，大學普通化學雙語教學教材建設[J]．安徽工業(yè)大學學報(社會科學版)，2007，24(4)：90-9l