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摘要：根据我校当前实验设备综合管理改革和《数字逻辑》课程实践教学的发展趋势，在对建构主义理论分析的基础上，将《数字逻辑》实验教学与EDA技术相结合，对基于任务驱动的《数字逻辑》实践教学模式进行了分析和探讨。本实践教学模式既可以弥补实验经费不足的缺点，也有利于促进学生参与实践的积极性和培养学生的创新能力。
关键词：任务驱动；EDA；数字逻辑；实验经费；创新能力
《数字逻辑》是电子信息、计算机科学与技术和软件工程等学科的基础课程，同时也是一门实践性较强的课程。我校四个学院的相关专业都开设了该课程，同时也建立了相应的实验室。随着我校对全校范围实验设备进行统一管理改革的不断推进，以及传统《数字逻辑》实践教学模式已越来越无法适应社会对现代人才的要求，本文提出了基于EDA与任务驱动的《数字逻辑》实践教学模式。该模式利用现代EDA技术，并采用任务驱动教学法对《数字逻辑》实践教学进行改革，从而实现提高实验设备的使用率和培养学生的创新意识的目的。
一、任务驱动教学法与数字逻辑实践教学
（一）任务驱动教学法的原理
任务驱动教学法是建构主义学习理论的一种具体应用1]。任务驱动实践教学法就是让学生在一个经典任务的驱动下，展开实验活动，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一个项目的设计，从而达到梳理知识脉络和锻炼设计思维的目的。在执行任务的过程中巩固知识、培养动手能力。从学生的角度来说，任务驱动是一种相对自主的学习方法，它适用于学习各类实践性和操作性较强的知识和技能，可以帮助学生明确学习目标。
（二）基于任务驱动的数字逻辑实践教学模式的特点
1.老师搭建任务实践环境。在数字逻辑任务驱动教学模式中，老师主要负责为学生提供符合建构主义思想和实践教学要求的任务，并介绍相关工具的使用方法。实践教学中的所有任务来自于学生知道的现实应用。老师全面把握这些任务，包括任务可能涉及的问题和相应的处理经验。在这种环境中，老师及时转换角色，不再是知识和理论的灌输者，而是一个实践任务的导向官。学生在执行任务时，老师进行一般引导，给学生提供一些获取信息的方法，如果个别学生遇到困难时，老师才进行单独辅导。
2.学生成为实践的主导者。在数字逻辑实践教学的实施过程中，学生成为主导者，自我设计精神将贯穿于整个实践活动中。学生在明确任务目标后将主动地学习教材上相关知识，上网查找资料，制定设计方案，再经过不断修改和完善，同时相互之间还时刻保持畅通的交流，直到任务圆满完成，这就充分地调动了学生主动求知的欲望。当学生完成任务之后，他们也达到了掌握知识、提高能力的目的，更重要的是学生不仅亲身感受了认知的过程，也能体验任务完成后的成就感，从而激发他们进一步学习的兴趣和积极性。在整个过程中，老师重点把握学生作为主导者的执行状态，既为大部分学生的独立思考留出充分的空间，又为遇到困难的学生提供必要的指导，鼓励他们自我学习、相互学习。
（三）数字逻辑实践课程实施任务驱动教学的可行性
1.数字逻辑是一门相对综合性不强的基础课程。数字逻辑课程主要涉及组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路是由与门、或门和非门等门电路组合形成的逻辑电路；时序逻辑电路是由触发器和门电路组成的具有记忆能力的逻辑电路。相对其他课程，数字逻辑的大部分概念比较容易理解，只要有合适的表现形式，学生还是能轻松地掌握课程中的知识的。
2.丰富的网络教学资源。我校软件学院已经建设了省级数字逻辑精品课程网站，网站内容包括课程介绍、教案、视频课件、习题、在线考试和论坛等，学生可以通过网络进行自主学习。在执行任务过程中，他们也可以随时通过网站查找相关知识和寻找问题的解决方法。
3.雄厚的师资力量。为了实施任务驱动教学法，我校整合相关学院的骨干老师，组建一支由教授带头、老中青结合的梯队式教师队伍，这支队伍能教学、能科研、能开发，同时队伍还可开展校企合作、参加各种技术交流以及经常性的教研和科研活动，以不断提高这些老师的教学、科研和实际开发能力。另外，软件学院北京基地还聘请了一些著名IT企业的高级专家为兼职教师。校内外教师的互动，不仅为课程实践教学增添了活力，也极大地加强了老师面向应用的总体实力。
二、EDA技术及其在实践教学中的优势
EDA（Electronic Design Automation的简称）技术已经在电子设计领域得到广泛应用2]。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。EDA技术中最常用的两个软件是Multisim和Protel3]。EDA技术在实践教学中的优势主要体现如下：
1.帮助学校实现理论教学工作和软件工具教学的连贯性。开展《模拟电路》、《数字逻辑》、《可编程逻辑器件》和《嵌入式系统设计》等课程时理论教学与EDA技术实践同步开展，同时也为高校教育提供了跟踪技术发展的最新趋势。
2.弥补了实验经费不足的缺憾。传统的数字逻辑实验需要有仪器设备和元器件的支持，整个实验对元器件的耗资较大，在实验经费不足的情况下，向学生开放的实验项目和数量受到限制。特别是近年来，我校招生规模较大，而实验基础设施建设滞后，基于EDA技术的数字逻辑实验方式可以弥补因实验仪器及经费不足造成的缺点。
3.扩展了学生的实践空间和实验内容。基于EDA技术的数字逻辑实验方式打破了时间和空间的限制，学生可以在不同的时间和地点自主进行实验，甚至可以根据自己的兴趣爱好，选择一些传统实验较少涉及的实验内容。因此，该方式满足了不同层次学生的需要，从而大大扩展了实践空间和实验范围。
4.有利于学生主动地开展实验。传统的数字逻辑实践教学，指导老师在课前把仪器设备及元器件准备好，学生根据实验步骤按部就班地进行，这就不可避免地把学生置于被动地位，学生很少有机会按自己的思维开展设计性实验。近年来，建构主义教育理念强调教学要以学生为主体，要注重培养学生的创新思维。我校也开始尝试压缩验证性实验的比例，增加设计性实验的内容，但在实际运作过程中，往往因仪器和元器件不足而存在着很大的局限性，而EDA技术则使学生进行设计性实验成为可能。
三、基于EDA与任务驱动的数字逻辑实践教学探索及效果
在实践教学的过程中，首先向学生介绍EDA技术的基本使用方法，要求学生在使用相关软件过程中不断地深入学习该软件，为了避免学生进入理论学习的疲倦期，老师没有把软件的操作内容全部讲授给学生。接下来就是设计数字逻辑实践任务，根据本课程的知识之间的逻辑规律和学生学习进展状态，科学地将知识点由浅入深、阶梯式融入到一系列具有循序渐进的任务之中，这是实施任务驱动的关键，要求老师精心设计出的任务与理论教学内容环环相扣，同时难易适度，并且具有一定的开放性和扩展性。最后学生能在EDA技术支持的实验环境中开始进行自我设计，在取得阶段性成功后，逐步地鼓励学生提高实验的难度和深度，让学生对所学知识的见解得到升华。根据任务驱动原理和数字逻辑课程内容及特点，我们设计了如下一系列的任务。（1）全加器，这个设计任务只是让学生学会分析任务，提出解决办法，熟悉EDA相关软件的操作，为后续任务打下扎实基础。（2）多数表决器，它是一个组合逻辑知识的典型任务，可以让学生熟悉真值表转换为逻辑表达式、逻辑表达式转换为逻辑电路等相关知识。学生经过EDA仿真验证之后再进行实际电路连接并且让他们取得一定成就感，同时产生浓厚兴趣。（3）交通信号灯控制器，该任务则是个综合性电路，它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。可以说它是对组合逻辑电路和时序逻辑电路的综合，也是对EDA的高级应用。学生先利用EDA实现模拟、数字等电路，然后利用器件编辑功能去实现其他复杂电路，并在计算机中仿真，验证之后再进行实践操作，既减少了实践中的很多误操作、降低实验费用，也有利于增强学生对实验课程的学习兴趣。（4）数字秒表电路，针对学生已经具备一定的设计能力，这个任务只给出功能要求，提供结构设想，要求学生自己先利用EDA软件进行设计，然后验证，最后才进行物理实践。
数字逻辑教学组老师在实施本模式教学后，再经过对比以前传统教学下学生的学习效果，最后教学组老师总结出几点认识：
一是有效地缓解了实验教学对设备的严重依赖，提高了教学效率。
二是激发了学生学习的兴趣和主动性。在本模式的实施中，我校软件学院嵌入式方向的学生由被动学习向主动学习转变，并且积极参与了全国、省市和学校等各种的嵌入式系统设计比赛，同时获得较好成绩。
三是培养了学生的团结精神和创新思维。基于EDA技术的数字逻辑实验方式解放了学生的思想，扩大了他们实践空间和实验范围，同时让学生明白在完成复杂任务时必须在团结大家的力量的基础上才可能去创新。在本模式教学下，教学组成立了学习兴趣小组，建立了学生梯队，逐步形成一支具有团结和创新精神的学习团队。
四、结语
在数字逻辑实践教学中引入EDA技术和任务驱动教学法对培养创新和实用人才、对改善传统的教学模式和提高教学质量都有着重要的意义。EDA技术自动化程度高、功能完善，有良好的数据开放性和扩展性，因此非常适合计算机类专业课程的实践教学。总之，我校在数字逻辑实践教学中引入EDA技术，不仅仅降低了实验投入经费，而且激发了学生的学习兴趣，增强了学生的自主创新能力。
参考文献：
[1]王欢.基于建构主义的新型教学模式和教学改革的结合[J].鞍山师范学院学报，2005，（2）：82-85.
[2]崔晓，张武勤.EDA教学中培养学生创新能力的探索[J].信息系统工程，2010，（1）：121-124.
[3]刘建清.从零开始学电路仿真Mutisim与电路设计Protel技术[M].北京：国防工业出版社，2006.
基金项目：2009年江西省级精品课程（赣教高字[2009]83号）
关键词：任务驱动；EDA；数字逻辑；实验经费；创新能力
《数字逻辑》是电子信息、计算机科学与技术和软件工程等学科的基础课程，同时也是一门实践性较强的课程。我校四个学院的相关专业都开设了该课程，同时也建立了相应的实验室。随着我校对全校范围实验设备进行统一管理改革的不断推进，以及传统《数字逻辑》实践教学模式已越来越无法适应社会对现代人才的要求，本文提出了基于EDA与任务驱动的《数字逻辑》实践教学模式。该模式利用现代EDA技术，并采用任务驱动教学法对《数字逻辑》实践教学进行改革，从而实现提高实验设备的使用率和培养学生的创新意识的目的。
一、任务驱动教学法与数字逻辑实践教学
（一）任务驱动教学法的原理
任务驱动教学法是建构主义学习理论的一种具体应用1]。任务驱动实践教学法就是让学生在一个经典任务的驱动下，展开实验活动，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一个项目的设计，从而达到梳理知识脉络和锻炼设计思维的目的。在执行任务的过程中巩固知识、培养动手能力。从学生的角度来说，任务驱动是一种相对自主的学习方法，它适用于学习各类实践性和操作性较强的知识和技能，可以帮助学生明确学习目标。
（二）基于任务驱动的数字逻辑实践教学模式的特点
1.老师搭建任务实践环境。在数字逻辑任务驱动教学模式中，老师主要负责为学生提供符合建构主义思想和实践教学要求的任务，并介绍相关工具的使用方法。实践教学中的所有任务来自于学生知道的现实应用。老师全面把握这些任务，包括任务可能涉及的问题和相应的处理经验。在这种环境中，老师及时转换角色，不再是知识和理论的灌输者，而是一个实践任务的导向官。学生在执行任务时，老师进行一般引导，给学生提供一些获取信息的方法，如果个别学生遇到困难时，老师才进行单独辅导。
2.学生成为实践的主导者。在数字逻辑实践教学的实施过程中，学生成为主导者，自我设计精神将贯穿于整个实践活动中。学生在明确任务目标后将主动地学习教材上相关知识，上网查找资料，制定设计方案，再经过不断修改和完善，同时相互之间还时刻保持畅通的交流，直到任务圆满完成，这就充分地调动了学生主动求知的欲望。当学生完成任务之后，他们也达到了掌握知识、提高能力的目的，更重要的是学生不仅亲身感受了认知的过程，也能体验任务完成后的成就感，从而激发他们进一步学习的兴趣和积极性。在整个过程中，老师重点把握学生作为主导者的执行状态，既为大部分学生的独立思考留出充分的空间，又为遇到困难的学生提供必要的指导，鼓励他们自我学习、相互学习。
（三）数字逻辑实践课程实施任务驱动教学的可行性
1.数字逻辑是一门相对综合性不强的基础课程。数字逻辑课程主要涉及组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路是由与门、或门和非门等门电路组合形成的逻辑电路；时序逻辑电路是由触发器和门电路组成的具有记忆能力的逻辑电路。相对其他课程，数字逻辑的大部分概念比较容易理解，只要有合适的表现形式，学生还是能轻松地掌握课程中的知识的。
2.丰富的网络教学资源。我校软件学院已经建设了省级数字逻辑精品课程网站，网站内容包括课程介绍、教案、视频课件、习题、在线考试和论坛等，学生可以通过网络进行自主学习。在执行任务过程中，他们也可以随时通过网站查找相关知识和寻找问题的解决方法。
3.雄厚的师资力量。为了实施任务驱动教学法，我校整合相关学院的骨干老师，组建一支由教授带头、老中青结合的梯队式教师队伍，这支队伍能教学、能科研、能开发，同时队伍还可开展校企合作、参加各种技术交流以及经常性的教研和科研活动，以不断提高这些老师的教学、科研和实际开发能力。另外，软件学院北京基地还聘请了一些著名IT企业的高级专家为兼职教师。校内外教师的互动，不仅为课程实践教学增添了活力，也极大地加强了老师面向应用的总体实力。
二、EDA技术及其在实践教学中的优势
EDA（Electronic Design Automation的简称）技术已经在电子设计领域得到广泛应用2]。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。EDA技术中最常用的两个软件是Multisim和Protel3]。EDA技术在实践教学中的优势主要体现如下：
1.帮助学校实现理论教学工作和软件工具教学的连贯性。开展《模拟电路》、《数字逻辑》、《可编程逻辑器件》和《嵌入式系统设计》等课程时理论教学与EDA技术实践同步开展，同时也为高校教育提供了跟踪技术发展的最新趋势。
2.弥补了实验经费不足的缺憾。传统的数字逻辑实验需要有仪器设备和元器件的支持，整个实验对元器件的耗资较大，在实验经费不足的情况下，向学生开放的实验项目和数量受到限制。特别是近年来，我校招生规模较大，而实验基础设施建设滞后，基于EDA技术的数字逻辑实验方式可以弥补因实验仪器及经费不足造成的缺点。
3.扩展了学生的实践空间和实验内容。基于EDA技术的数字逻辑实验方式打破了时间和空间的限制，学生可以在不同的时间和地点自主进行实验，甚至可以根据自己的兴趣爱好，选择一些传统实验较少涉及的实验内容。因此，该方式满足了不同层次学生的需要，从而大大扩展了实践空间和实验范围。
4.有利于学生主动地开展实验。传统的数字逻辑实践教学，指导老师在课前把仪器设备及元器件准备好，学生根据实验步骤按部就班地进行，这就不可避免地把学生置于被动地位，学生很少有机会按自己的思维开展设计性实验。近年来，建构主义教育理念强调教学要以学生为主体，要注重培养学生的创新思维。我校也开始尝试压缩验证性实验的比例，增加设计性实验的内容，但在实际运作过程中，往往因仪器和元器件不足而存在着很大的局限性，而EDA技术则使学生进行设计性实验成为可能。
三、基于EDA与任务驱动的数字逻辑实践教学探索及效果
在实践教学的过程中，首先向学生介绍EDA技术的基本使用方法，要求学生在使用相关软件过程中不断地深入学习该软件，为了避免学生进入理论学习的疲倦期，老师没有把软件的操作内容全部讲授给学生。接下来就是设计数字逻辑实践任务，根据本课程的知识之间的逻辑规律和学生学习进展状态，科学地将知识点由浅入深、阶梯式融入到一系列具有循序渐进的任务之中，这是实施任务驱动的关键，要求老师精心设计出的任务与理论教学内容环环相扣，同时难易适度，并且具有一定的开放性和扩展性。最后学生能在EDA技术支持的实验环境中开始进行自我设计，在取得阶段性成功后，逐步地鼓励学生提高实验的难度和深度，让学生对所学知识的见解得到升华。根据任务驱动原理和数字逻辑课程内容及特点，我们设计了如下一系列的任务。（1）全加器，这个设计任务只是让学生学会分析任务，提出解决办法，熟悉EDA相关软件的操作，为后续任务打下扎实基础。（2）多数表决器，它是一个组合逻辑知识的典型任务，可以让学生熟悉真值表转换为逻辑表达式、逻辑表达式转换为逻辑电路等相关知识。学生经过EDA仿真验证之后再进行实际电路连接并且让他们取得一定成就感，同时产生浓厚兴趣。（3）交通信号灯控制器，该任务则是个综合性电路，它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。可以说它是对组合逻辑电路和时序逻辑电路的综合，也是对EDA的高级应用。学生先利用EDA实现模拟、数字等电路，然后利用器件编辑功能去实现其他复杂电路，并在计算机中仿真，验证之后再进行实践操作，既减少了实践中的很多误操作、降低实验费用，也有利于增强学生对实验课程的学习兴趣。（4）数字秒表电路，针对学生已经具备一定的设计能力，这个任务只给出功能要求，提供结构设想，要求学生自己先利用EDA软件进行设计，然后验证，最后才进行物理实践。
数字逻辑教学组老师在实施本模式教学后，再经过对比以前传统教学下学生的学习效果，最后教学组老师总结出几点认识：
一是有效地缓解了实验教学对设备的严重依赖，提高了教学效率。
二是激发了学生学习的兴趣和主动性。在本模式的实施中，我校软件学院嵌入式方向的学生由被动学习向主动学习转变，并且积极参与了全国、省市和学校等各种的嵌入式系统设计比赛，同时获得较好成绩。
三是培养了学生的团结精神和创新思维。基于EDA技术的数字逻辑实验方式解放了学生的思想，扩大了他们实践空间和实验范围，同时让学生明白在完成复杂任务时必须在团结大家的力量的基础上才可能去创新。在本模式教学下，教学组成立了学习兴趣小组，建立了学生梯队，逐步形成一支具有团结和创新精神的学习团队。
四、结语
在数字逻辑实践教学中引入EDA技术和任务驱动教学法对培养创新和实用人才、对改善传统的教学模式和提高教学质量都有着重要的意义。EDA技术自动化程度高、功能完善，有良好的数据开放性和扩展性，因此非常适合计算机类专业课程的实践教学。总之，我校在数字逻辑实践教学中引入EDA技术，不仅仅降低了实验投入经费，而且激发了学生的学习兴趣，增强了学生的自主创新能力。
参考文献：
[1]王欢.基于建构主义的新型教学模式和教学改革的结合[J].鞍山师范学院学报，2005，（2）：82-85.
[2]崔晓，张武勤.EDA教学中培养学生创新能力的探索[J].信息系统工程，2010，（1）：121-124.
[3]刘建清.从零开始学电路仿真Mutisim与电路设计Protel技术[M].北京：国防工业出版社，2006.
基金项目：2009年江西省级精品课程（赣教高字[2009]83号）