1 主线实验教学法在针对教学实验的设计进行大量研究后
[11-14] ，提出了围绕主线实验的教学方案。
这个方法的主要特点是将理论和实验融合在一起，建立整个实验阶段的系统性，消除了单个实验的零散性。
具体来说，就是设立一个或多个终极目标实验以及一些围绕它的阶段性实验，即每个小实验都是在为最终目标做准备，具有承前启后的作用。
教师提供各个实验的设计原理、要求、参数，而将具体实现的算法留给大家自己思考。
这样，就容易保持学生的实验中的动手积极性，使得他们能有自己的想法并且实现之。
同时，通过实验，能够给学生们带来成就感，激励他们的创新意识。
通俗地讲，整个实验阶段，就好像是在打一个具有很多关卡的游戏，完成一个小实验就相当于通一关，当完成所有阶段性实验及最后目标实验打通关时，那成就感不言而喻。
从理论上而言，在这个模式下设计实验有点类似于中的自顶而下的设计流程。
在提出最终目标实验后，教师需要根据理论知识点将其分解为多个模块。
当然，为了更多的练习，也可以衍生出更多的相关小实验。
在学习相应的知识点后，学生根据各个实验的要求，自行完成程
序设计。
2应用本节以程序设计课程的具体安排来说明主线实验教学法的教学流程，并以各阶段实验来阐述涵盖的知识点及学习重、难点。
1在课程设计时选定主线实验。因本课程性质是全校性的素质公选课，教学内容是介绍基本语法及设计思路。
主要知识点涵盖有基本结构实体、结构体、各类并行、顺序选择语句、元件例化、有限状态机等。
主要目的是引导学生进入以硬件功能描述的方式来设计电路的领域。
所以，选择了带暂停功能的数码二极管时钟显示电路设计作为主线实验。
2 将选定主线实验分解为几个阶段性实验。其实，这个划分也与功能分块相似。当然，为了教与学，对其进行了一些改动。具体包括按教学进度排序译码电路、带暂停功能的对时钟信号上升沿的计数器、带暂停功能的 1 位固定位数码管显示电路、1位切换位数码管显示电路。
下面对各阶段练习实验进行详细说明。
第 1 阶段译码电路。
这是一个组合电路器件，要求输入0~9范围内的整数，输出共阴极或者共阳极数码管显示该输入数字的7 位控制向量。
这个器件可以有很多种描述方式，可以使用_,_,, 等语句，也可以用纯组合逻辑方式将控制向量的每一位表示出来。
在介绍了最基本的结构语法实体、结构体声明及简单的选择语句一
般是_结构后，就可以安排学生着手此实验。
通过这个实验可练习的语法点很多，除了具体的选择语句，还可以分辨并行与顺序语句结构上的不同。
此实验只要求仿真，没有开发板操作。
通过该实验，除了语法练习，还要求同学们对开发平台选用的使用要熟练。
教学人员可以根据需要，将其中一、两种方法作为必做题，余下的作为拓展练习。
练习阶段，只讲原理及要求，不讲具体代码。激励学生自己动手
写。
以检查电路图是否是纯组合电路及仿真结果是否正确作为合格条件。
第 2 阶段带暂停功能的对时钟信号上升沿的计数器。这也是一个仿真实验，最基本的要求是对输入的时钟信号的上升沿计数，从零开始数至给定的值再循环，并输出当前的计数以及进位信号。
此实验主要是练习使用不完整语句构成时序电路的方法、数据类型转换等。
进一步可以要求增加端口实现异步复位功能，实现同步使能，再进一步实现暂停功能等。
特别是暂停功能的实现，经课堂观察，同学们很容易受到一般软件语言工程设计惯性思维的影响。
通过此实验，同学们除了能够得到相应的语法练习以外，还能够
加深以软件代码设计硬件电路的思想。
特别是能具体地理解是综合器将程序映射为相应电路的，与一般高级软件语言设计不一样，并不是所有符合语法规则的代码都能够成功完成预想功能的。
这个实验也有很多衍生实验，基本上与计数相关的都能涉及，比如修改输出的进位信号，可以很容易地拓展为分频器。
上述两个实验是基本实验，对同学们的要求是一定要通过自己的思考来解决，基本上在4或5个课时内大部分认真的同学都能很好地完成。
这两个实验也都是仿真类型的，不用上板子测试。
经过此两阶段，同学们对平台的操作基本上均已熟练，基本语法的掌握已入门。
第 3 阶段带暂停功能的 1 位固定位数码管计数显示电路。
从这个实验开始，同学们开始接触开发板的使用及多层系统的设计。
基本的要求是在开发板的8 位数码二极管上使用一位固定位置，每秒计数一次，循环显示计时0~ 9。
进一步，可以加上异步复位功能、暂停功能、更改计数频率等要求。
同学们逐步学习如何将软件与硬件相连接，了解开发板的实际性能，体会到仿真结果正确并不能代表硬件设置满足要求，并且能够从开发板的实际使用中发现的问题出发，寻找解决方案，培养独立发现、思
考问题的能力，进一步提高大家的激情和创新意识。
比如，在仿真时是无法发现按键抖动问题的。在实现异步复位功能时，虽然要求有按键，但也不容易感觉到。只有在实现暂停功能时，才会真正体会到按键防抖的重要性。大部分同学在设计此电路是都能够体会到按键防抖的必要性，大家也能够自行设计方案解决。
除了语法学习，根据功能来进行元件划分及调用也是这个实验的一个重要结构训练点。
大家逐渐开始有意识在复杂系统中进行功能分块，慢慢开始理解自顶而下的设计思路。
第 4 阶段 1 位切换位数码管显示电路。
此实验的基本要求是用8 位数码管显示一个固定的1位数字，每秒钟切换一个显示位置，8 个管位循环显示。
进一步可以要求8 个位置上的固定数字不同；更改切换位置的频率，寻找8 个位置能够同时显示数字的切换频率等。
这个实验主要是要求同学们理解数码管扫描显示的原理。
据课堂统计，显示固定数字比较容易，但当要求不同位置显示不同数字时，学生容易出现不知道如何将数字显示到对应位置上的问题，
对功能模块的划分也需要多次重复设计。
总之，这个实验是理解数码管扫描显示的重、难点，需要 3 个左右的课时才能较好地完成。
在完成这 4 个阶段实验后，就可以开始进行最终实验的设计了带暂停的8 位数码管扫描时钟显示电路。
