数字逻辑课程中的知识点具有抽象难理解、实践性强等特点，作为计算机专业大一的必修基础课，学生必须系统学习并全面掌握，才能有利于更好的学习其它专业课程。当今电子信息技术的快速发展，使得数字电路占据技术的主导地位，对计算机专业人才培养质量提出了更高的要求。实践表明将传统课堂教学与虚拟现实技术相结合能有效的解决现有实验教学中教学效果差的问题。虚拟仿真实验教学是创新型教学课程建设的重要内容,是专业课程与计算机技术深度融合的结果。数字逻辑虚拟仿真实验教学课程建设,坚持科学规划、共享资源、提高效率的创新思想,教学目标是使学生能快速掌握数字逻辑电路的基础知识和专业技能，培养大学生分析问题与解决问题的综合能力，为以后进一步学习其它后续相关专业课打下良好的基础。
1.课程建设的主要知识点
针对数字逻辑实验需要专业化、精细化的实践要求，因此实验教学既要有动手能力，又要有一定的专业理论知识。通过虚拟仿真实验课程建设使学生学习变得生动形象，学习方式也会变得更加灵活化、碎片化。利用网络教学平台提升教学效果，做到课前预习、课中研讨、课后复习。在当前疫情环境下进行网络互动，下载资料和上传作业，充分利用碎片时间，自主学习，既增强了学习兴趣，又提高了专业知识水平。数字逻辑实验教学课程的主要知识点包括以下主要内容：
（1）逻辑门电路设计；
（2）组合逻辑电路的分析和设计；
（3）常用组合逻辑功能器件原理与设计；
（4）触发器原理与设计；
（5）时序逻辑电路的分析和设计；
（6）常用时序逻辑功能器件和存储器的设计；
（7）脉冲波形的产生与变换设计；
（8）数模与模数转换器设计；
（9）具体应用案例设计。
虚拟仿真实验内容围绕组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计和综合类设计展开。根据知识点和技能要求实验内容可以分为三个层次：基础验证型、设计进阶型和综合实验型。在具体的实践教学活动中，可以根据本科生接受能力、实验难度来分层教学。原则上由易到难，从简单门电路入手，最终能独立设计比较复杂的数字电路系统。基础验证型主要对课堂所讲的理论进行实验验证，目的是让大学生对抽象难于理解的理论知识有直观形象的认识；设计进阶型则让大学生运用所学的理论知识来独立分析并解决问题，争取做到举一反三，激发学生自主学习的兴趣；综合实验主要是具体应用案例设计，教师提供实验题目供学生参考和选择，同时也允许学生根据自己的兴趣与爱好寻找感兴趣的题目，做到理论与实践相结合[1]。
2.虚拟仿真实验教学平台设计
目前在我校教学实践中仿真虚拟实验的发展还比较缓慢，学生可以做的实验只有极少数，实验的仿真度也不是很好，大部分实验都只是演示性实验，其交互性能还无法满足学生的需求，因此建设数字逻辑虚拟仿真实验教学平台是非常必要的。学生可以通过虚拟实验平台来模拟真实世界中的场景，根据自己的需要，通过网上虚拟仿真实验平台，在虚拟环境中进行相应的自主学习。
在整个教学体系中，实验教学平台有着至关重要的作用。与采用实体箱作为教学载体相比，采用虚拟仿真平台实验成本低，维护成本低。由于实验室的仪器设备属于硬件设备，创建一个实验室需要大量资金投入，如果按照学生的规模大小来决定实验室的多少，有可能随着学生数量的增加而导致实验室的紧缺，而虚拟仿真教学平台系统因为是软件则不用考虑这个问题。随着学生的不断使用，实验仪器设备的损耗是不可避免的，并且有些实验设备更新换代的速度越来越快，而虚拟仿真教学平台可扩充性好，实现优质教学资源共享，其维护仅仅是对软件的维护，投入的资金很少，故成本会低很多，能够满足不受实验硬件条件的限制，随时随地均能开展实验教学的目标[2]。
本次开发的虚拟仿真实验教学平台设计采用B/S模式，相当于浏览器/服务器模式，它的界面部分是在浏览器端展示，而主要工作是由服务器端进行实现的，用户的请求由浏览器端提交给服务器端进行处理，而服务器将处理结果反馈给浏览器端，在浏览器端界面描画给用户查看。采用B/S模式不仅可以避免用户必须安装专业软件才能开发系统或者访问系统的局限性，而且更加便利。
虚拟仿真实验教学平台系统首先对前台登录、注册界面进行设计和修改，在首页中进行课程视频学习和资料下载的界面和链接设置，最后将视频、表格等存储在后端数据库。对管理员、教师、学生进行权限的开设。在课程教学中，把所学的理论基础知识与教学实践的案例融为一体，能够更有效地拉近与师生之间的距离，提升学生自主学习的能力和兴趣。在后台数据库中创建相关表格，对教师开设添加、删除、修改、查看等权限，登录账号、密码修改等功能。管理员建立人员管理，后台维护等功能。对学生开设浏览课程、查看教学大纲、下载资料、上传作业、设置登录密码、管理账号等功能。
3.实验教学组成部分与方法
数字电路具有系统性和继承性的显著特点。在学生实验中要注意从系统的、联系的观点看待问题，从复杂的电路设计中发现问题与解决问题，这也是培养锻炼学生分析系统与设计电路，提高系统集成水平的好机会。实验必须循序渐进地进行，分析系统的继承性与前后关联性，不能盲目急躁冒进。很多实验项目需要的基础知识比较多，要求学生的知识储备较丰富，所以要求学生认真准备实验，需要下功夫理清实验的目的与要求，列出详细的实验方法与步骤，对可能出现的问题有充分的思想准备，有的放矢，争取成功地完成每次实验[3]。
教学实验分为实验准备、实验操作、实验总结三个组成部分：
（1）实验准备：查阅实验资料，明确实验目的，理解实验原理；了解实验环境；了解实验方法，拟定实验的操作步骤；
（2）实验操作：按照获得指导教师批准的拟定步骤进行实验操作，设计出实验作品；实验过程中认真观察实验现象，解决实验中出现的问题，详细记录实验结果；实验结束前，应经指导教师验收并在实验报告上签字后方可退出实验室；
（3）实验总结：实验总结应以实验报告的形式给出。通过对实验记录的整理，从理论上加以分析归纳，以便加深对所学理论知识的理解，不断总结、积累经验，从而提高动手能力。最后应按每个实验的具体要求，写出相应的实验报告。
具体项目实施中，教师做指导、学生做主体，以任务驱动法实现学中实践、实践中学习，实现理论知识和实践能力的完美结合，激发学生们的创造意识，提升他们数字电路的设计、制作、检测、测试等方面的动手能力[4-5]。
4.实验教学具体实践
（1）实验方法描述
①学生实验前必须预习实验指导书，弄清实验目的和实验步骤；
②由任课教师讲清实验的基本原理、方法及要求；
③实验小组为1-2人一组，每组每人都配备一台计算机和相关的配套设备，计划每次实验均为2学时；
④要求学生掌握各实验的操作方法或步骤，设计出数字电路作品，记录实验中所遇到的问题与解决办法，并写出详细的实验报告。
（2）学生交互性操作步骤说明
教师现场指导。课前讲解实验注意事项，提前完成实验的学生可交流自己的经验，帮助其他学生检查线路并进行调试。
电路设计仿真实验的基本步骤为：
①根据实验目的，设计创建仿真电路原理图；
②电路图选项的设置由学生独立完成；
③选择使用的仿真仪器；
④设定仿真分析的具体实现方法；
⑤启动Multisim仿真软件；
⑥完成仿真实验的具体操作；
⑦学生按照要求提交实验报告；
⑧教师按时批改实验报告，并及时反馈给学生。
网络教学模式采用的训练模式：理论知识—仿真示范—实验训练－分析报告－现场矫正，力争达到快速提升能力的效果；学法采用模式：问题—仿真—工具—设计—总结，鼓励学生解决生活中的实际问题，把所学理论知识和专业技能融会贯通，争取做到学以致用。
5.结语
本项目完成了数字逻辑虚拟仿真实验教学课程建设，通过学校的网络教学平台，实现了数字逻辑实验教学精品课程的教材、视频、课件、题库、教学大纲等资源的上传和下载，集作业、练习、纠错、互动讨论为一体，为学生提供了线上实践学习活动，这对提高实验教学质量和培养学生的创新实践能力具有重要的现实意义。在今后的教学工作中，我们将采用理论与实践相结合的方式，把数字逻辑虚拟仿真实验教学课程建设进行更加深入地研究，并继续在全校范围内的相关专业开展教学实践活动。
参考文献：
[1]芶小珊, 黄兴禄, 孟 源.高校虚拟仿真实验教学平台建设的探索与实践[J].数字化用户, 2021 ( 19):197-198.
[2]廖小芳.数字逻辑电路层次性虚拟仿真实验设计[J]. 科技视界,2018(28)36-37.
[3]周世杰,吉家成,王华. 虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].计算机教育, 2015(09):5-11.
[4]尉小荣,徐建,李洋洋.高校国家级示范性虚拟仿真实验教学课程建设与应用现状分析[J].实验科学与技术, 2021,20(03):26-30.
[5]顾黎,周明华.国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台对现代远程教育实验教学的启示[J].成人教育, 2021,42(05):47-52.
王得芳（1978-），男，青海互助人，副教授，硕士，主要研究方向：计算机虚拟仿真与图像处理技术。
