數(shù)字電子技術理論教學改革的探索
——以滁州學院為例

程學彩，王玉杰，趙俊梅

（滁州學院 機械與電子工程學院，安徽 滁州 239000）

數(shù)字電子技術理論教學改革的探索
——以滁州學院為例

程學彩，王玉杰，趙俊梅

（滁州學院 機械與電子工程學院，安徽 滁州 239000）

以新建應用型本科院校為例，探討了為培養(yǎng)應用型人才、提高數(shù)字電子技術課程理論教學質(zhì)量的方法和措施.優(yōu)化教學內(nèi)容，教學內(nèi)容設計上提出分清側(cè)重點、主次分明、引入對比分析法、重視分析和設計方法等措施.改進教學手段，建立興趣小組、鼓勵小制作等，注重工程實踐能力的培養(yǎng)，提高課程的教學效果.

應用型；數(shù)字電路；教學內(nèi)容設計

數(shù)字電子技術是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課[1]，在人才培養(yǎng)體系中占據(jù)非常重要的地位.課程內(nèi)容主要包括邏輯代數(shù)的基礎理論、組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設計方法、脈沖波形的產(chǎn)生以及數(shù)-模、模-數(shù)變換電路[2].該課程不僅具有自身的理論體系而且實踐性較強.新建應用型本科院校側(cè)重于學生的應用和實踐能力，為培養(yǎng)適應地方特色的應用型人才，如何優(yōu)化課程教學內(nèi)容，

改善教學方法，激發(fā)學生的學習興趣，提高課程的教學質(zhì)量至關重要.本文就這一問題進行了初步探索.

1 課程教學改革

1.1 教學及課時安排

課程教學中，應注意前續(xù)和后續(xù)課程的銜接和比較.以滁州學院為例，模擬電子技術課程一般安排在大二上學期，而數(shù)字電子技術課程安排在大二下學期.課程教學時，可讓學生初步了解課程之間的關系和不同特點，以便更有組織和計劃地學習.兩門課程在工作信號、電路特點、研究內(nèi)容、電路構成等方面均不同.模擬電路的工作信號是模擬信號，基本電路元件是晶體三極管、場效應管、集成運算放大器等，且晶體管一般工作于線性放大區(qū)，研究的主要是輸入和輸出信號的大小、相位、功率等方面的關系，研究工具采用電路分析方法，動態(tài)性能采用微變等效電路[3].而數(shù)字電路的工作信號是數(shù)字信號，基本電路元件是邏輯門電路、觸發(fā)器等，且晶體管一般工作于飽和區(qū)和截止區(qū)，研究的主要是數(shù)字信號的產(chǎn)生、存儲、變換、邏輯運算以及輸入、輸出信號的邏輯關系，研究工具是邏輯代數(shù).通過比較，讓學生對所要學習的課程內(nèi)容、課程特點先有個大概的了解.

一般新建本科院校的數(shù)字電子技術課程的理論教學學時在60-80個學時之間，滁州學院09版教學大綱中，理論學時為68個學時，以往的教學中，由于課程內(nèi)容較多而學時有限，最后一章數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換內(nèi)容一般安排作為學生自學內(nèi)容.今年施行的12版教學大綱中理論學時已調(diào)整為72學時.課時調(diào)整后，數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換內(nèi)容可以適當選講，并增設2個學時的習題課和課堂討論課，豐富了課堂內(nèi)容.

1.2 教學內(nèi)容設計

1.2.1 分清側(cè)重點、主次分明

門電路這一章是很多學生感覺比較難掌握的內(nèi)容，該章節(jié)涉及了很多的電路結構和工作原理，主要介紹了二極管、三極管、MOS管的開關特性及TTL和CMOS兩種系列的門電路，包括或非門、與非門、或門、與門、與或非門、異或門等[4].該部分講述內(nèi)部電路的電路結構和工作原理比較多，但是學生真正需要掌握的重點卻是這些器件的外部特性.外部特性主要包括邏輯功能和外部的電器特性.邏輯功能指的是輸出與輸入間的邏輯關系.外部的電器特性主要指電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性、動態(tài)特性和負載特性.因此課堂教學的時候，雖然教師需要花費一定的時間講解電路內(nèi)部結構和工作原理，但是實際上卻是為如何使用器件服務的，主要目的還是讓學生更好地掌握其外部特性以熟練使用這些門電路.具體應用時，內(nèi)部電路是集成在芯片內(nèi)部的，更注重的還是器件的外部特性，因此教學時分清側(cè)重點.

另外，TTL系列和CMOS系列電路雖是不同的系列，在具體的電路結構、輸入特性和輸出特性有所區(qū)別，但是分析方法類似，在器件選擇和考慮方法是基本一致的.因此課堂講授時，可偏重介紹一種系列，比如CMOS系列，由于功耗低、便于大規(guī)模集成等特點近年來越來越受到人們的重視，而TTL系列可以安排作為自學內(nèi)容，這樣可以節(jié)約課時，以安排更多的學時在后面關鍵的分析和設計教學環(huán)節(jié).

1.2.2 引入對比分析法

觸發(fā)器這一章是比較基礎同時也是學生學習過程中很容易混淆的一部分內(nèi)容.觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本單元電路.掌握觸發(fā)器的觸發(fā)方式和動作特點至關重要，直接影響了設計電路的邏輯功能的實現(xiàn).而學生在學習過程中由于電路結構和觸發(fā)方式較多很容易發(fā)生混淆，教學過程中非常適合采用對比分析法，通過對不同觸發(fā)器的觸發(fā)方式、動作特點、優(yōu)缺點進行比較過程中掌握學習內(nèi)容.

例如對同步SR觸發(fā)器和主從SR觸發(fā)器進行比較.動作特點比較：同步SR觸發(fā)器在CP=1期間輸入信號直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，一個周期內(nèi)輸出端狀態(tài)可能發(fā)生多次改變；而主從SR觸發(fā)器狀態(tài)改變發(fā)生在時鐘信號的上升沿或者下降沿，一個周期輸出端狀態(tài)只改變一次.優(yōu)缺點比較：同步SR觸發(fā)器靈敏度高，但抗干擾性差；主從SR觸發(fā)器抗干擾性增強，仍遵循約束條件.通過比較產(chǎn)生的強烈效果，了解各類觸發(fā)器的電路結構及動作特點，加深學生的印象，提高教學效果.

1.2.3 重視分析和設計方法

分析和設計是工程技術人員必不可少的手段.數(shù)字電路中組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析和設計方法在課程中占了很大的比重.里面涉及的電路的功能和形式雖然千差萬別，但是都有一套比較固定的分析方法和設計流程.只要掌握方法，任何電路都能迎刃而解.因此課堂教學中，重點介紹設計理念，讓學生掌握方法，這樣學生才能“以不變應萬變”.

當然，上述幾種教學內(nèi)容的設計并不是一成不變的.時代在進步，特別是數(shù)字電子技術發(fā)展迅速，新技術、新器件不端涌現(xiàn)，同樣教學內(nèi)容的設計安排上也應該與時俱進.

1.3 改進教學方法

數(shù)字電子技術課程的實踐性較強，且里面的內(nèi)部電路、邏輯圖非常多.傳統(tǒng)教學方法費事費力，往往得不到期望的教學效果.一般采用多媒體+板書設計結合的形式，即節(jié)約時間，又可利用多媒體里面生動的圖片、動畫帶來的優(yōu)勢.

另外，目前，EDA（電子設計自動化）技術發(fā)展迅速，常用的EDA軟件有Multisim、Proteus和Pspice等，具有很強的邏輯仿真功能，掌握EDA技術也已成為電子設計人員需要具備的一項技能[5].數(shù)字電子技術課程理論教學中也可引入EDA技術輔助教學，讓學生感受軟件仿真的優(yōu)勢.例如課程教學中，涉及到很多的常用的組合邏輯電路（譯碼器74HC138、數(shù)據(jù)選擇器74LS153、數(shù)值比值器74LS85等）和時序邏輯電路（四位同步二進制計數(shù)器74161、同步十進制計數(shù)器74160等）.介紹這些知識點的時候，可以借助Multisim軟件里面豐富的元器件庫和虛擬儀器，分析這些器件相應的邏輯功能以及輸入、輸出信號的高低電平，這樣課程教學不再枯燥無味，會更加生動形象，加深學生的印象，同時激發(fā)學生的學習興趣.

EDA技術的引入也可以成為鍛煉學生的實踐能力的一個方法.教師可引導學生課下自學軟件，習題課解題后，用Multisim軟件仿真，既可以實時驗證學生設計的電路是否滿足設計要求，又鍛煉了學生的設計能力.

2 建立興趣小組、鼓勵小制作

“紙上得來終覺淺”，良好的理論是為實踐服務的.數(shù)字電子技術是一門應用型比較強的課程，與我們的生活也息息相關.常見的計算機、大屏幕廣告牌、鐘表、計算器、交通信號燈、出租車計價器等無一不涉及到數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng).課程學習中，可以引導學生成立興趣小組，討論數(shù)字電子技術的應用.鼓勵學生圖書館、網(wǎng)上查找相關資料，制作小型電子產(chǎn)品.例如簡單的電子秒表、移位寄存器型彩燈控制器等.

3 注重工程實踐能力的培養(yǎng)

滁州學院該課程的教學大綱中規(guī)定：通過該課程的學習，學生應該掌握數(shù)字電子技術基礎理論、基本知識、基本分析方法和設計方法；并具有一定的分析問題和解決問題的能力，畢業(yè)后能勝任企、事業(yè)單位電子技術的應用和開發(fā)工作；并為進一步學習和掌握不斷發(fā)展著的電子技術打下良好的基礎.

可見，該課程非常注重工程實踐能力的培養(yǎng).通過課程的學習，可先讓學生初步建立起系統(tǒng)的觀念和工程的觀念.簡單電路是復雜系統(tǒng)的一部分，它在系統(tǒng)里有一定作用，而設計電路的時候不能顧此失彼，多看看前后電路的相互聯(lián)系，課程教學中慢慢引導學生建立起系統(tǒng)和工程的概念.另外，學生在學習過程中也要不斷了解電子技術的發(fā)展.目前，電子的發(fā)展可以用日新月異來形容，新器件、新方法層出不窮.學生尤其是到了高年級的時候，可以用自己已有的知識去了解、去體會這方面的發(fā)展.同時，EDA技術的發(fā)展為電子技術領域里面施展自己的才能提供了非常好的環(huán)境.電子電路在方寸之間可以有一個比較大的變化，它不需要占多大的場地，不需要特定的實驗儀器和實驗環(huán)境，有了EDA這個環(huán)境，電子技術愛好者盡可按照自己所想象的、自己的意愿去搭建電路、構造電路、測試電路、實現(xiàn)電路，從而提高自己電子技術方面的工程實踐能力.

4 結束語

時代在進步，特別是電子技術的發(fā)展，課程改革迫在眉睫.新建應用型本科院校也在探索中成長，如何培養(yǎng)合格的應用型人才，也是教學工作者一直在思考的問題.本文以滁州學院為例，探討了培養(yǎng)應用型人才、提高課程教學質(zhì)量的方法和措施，包括課程教學改革、建立興趣小組、鼓勵小制作、注重工程實踐能力的培養(yǎng)等，激發(fā)學生的學習興趣，提高課程的教學效果.

〔1〕葉佳卓，盧斌，程棟.基于EDA技術的數(shù)字電路實踐教學探討[J].實驗技術與管理，2010，27（11）：249-252.

〔2〕閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2005.

〔3〕華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.

〔4〕康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

〔5〕張艷艷，袁媛，夏詠梅.“EDA技術基礎”與“電子技術”的課程融合[J].黃石理工學院學報，2011，27（3）：67-70.

G642

A

1673-260X（2014）04-0189-02

滁州學院科研啟動基金（2012qd10）