南京理工大学2015年微课教学比赛.DOC

第 第 PAGE \* MERGEFORMAT 2 页 共 NUMPAGES \* MERGEFORMAT 4 页 教学设计方案 课程名称： 数字逻辑电路 教学单元： 动态显示译码电路的设计及FPGA实现 参赛课程信息 课程名称 数字逻辑电路 所属学科 08工学 所属专业 0807电子信息类 适用对象 电子信息类、电气类、自动化类、计算机类本科生 教学单元 显示译码电路的设计及FPGA实现 教学背景 数字电路课程是电子信息类、电气类、自动化类、计算机类等专业类的一门专业基础课，提供数字技术和数字系统的基本概念、基本原理和基本技能，培养工程实践能力，为后续专业课程的学习以及适应现代信息社会的快速变化奠定坚实的基础。 教学思想 基于成果导向的教学理念，在课程教学过程中，在对“数字电路”核心基础知识和基本逻辑功能的讲解的基础上，改变传统的分析和设计角度，以应用的方式展开。以学生学习为中心，结合Verilog HDL和FPGA设计方法，以成果为导向，引导学生进行数字电路学习，为学生今后能自主设计较为复杂的数字系统打好基础。 教学设计 4.1 简要内容 本教学单元主要讲解数码管动态扫描显示电路的工作原理。基于此前组合电路讲解的单个数码管显示电路，当采用多位数码管显示的场合，需要的端口资源显著增长，对于FPGA来说，会占用更多IO口资源。然后引入时分复用的概念，通过时序图详细讲解扫描显示的方案。接着在Vivado开发环境下用Verilog HDL对FPGA进行编程，演示了数码管动态显示电路。最后留下课后进阶训练，完成一个秒表电路设计。 4.2教学目标 数字电路设计理论联系FPGA实践，让学生从应用的角度深入了解数码管动态扫描显示电路的工作原理，并初步掌握时序电路设计的基本方法。 4.3教学重点和难点 教学单元重点讲解“逻辑和时序”的概念，从而加深对“时序逻辑电路分析和设计”的了解。 难点是静态显示到动态显示思维转换的过程。从以往的教学过程看，学生对“时分复用”的思想理解起来没那么快。所以，课件中画出数码管扫描显示的电路图与时序图，对照讲解，以便学生快速了解动态扫描的概念。 4.4教学安排表 教学进度 教学内容及特色 背景导入 （约2分钟） 首先回忆单个数码管显示电路，然后引入多位数码管显示电路的设计方法介绍。 实例讲解 （约8分钟） 通过4位数码管扫描显示电路的讲解，学习时分复用的动态扫描模式，掌握简单时序电路的设计，为后续设计复杂时序逻辑打好基础。 问题探讨 （约9分钟） 为什么分别选通各个数码管，人们看起来觉得四位数码管是同时点亮的呢？因为当物体快速移动时，视神经对物体的印象不会立即消失，利用这样的视觉暂留效应，被轮流选通的数码管看起来是同时点亮的，这个过程被称之为动态扫描。 课后习题 （约1分钟） 进阶训练：秒表电路的设计，讲解秒表电路和课上讲解的四位数码管显示的异同，通过这个训练进一步深刻理解“扫描”和“时分复用”的概念。 教学总结 数字电路是针对电子信息类、电气类、自动化类、计算机类工科学生开设的一门重要的专业基础课，它的特点是实践性强。在数字电路教学过程中，为了让学生充分理解掌握数字设计的方法，需要把FPGA实践贯穿到整个的教学内容中去，从而提高学生的动手能力。 教学特色： 选题典型：应用背景强，可以激发学生的学习兴趣。设计过程又不太复杂，适合作为时序电路设计的入门教学案例。 交互性强：实际演示部分能有效吸引学习者的注意力，提高学习者的课程参与度。 形式多样：理论分析，HDL讲解，FPGA实操，学习气氛轻松有趣。 循序渐进：在掌握教学内容的基础上，只需通过修改本次教学内容中的代码，就可以完成课后“进阶训练”的秒表电路设计。