关于数字电子技术教学改革的研究与探索

1、 关于数字电子技术教学改革的研究与探索 摘要基于先进的现代化教育理念，结合理论与实践教学的客观实际，针对数字电子技术课程的教学模式进行研究，系统地阐述了基于现代化教育大环境下的高效率教学研究。关键词教育理念 数字电子技术 教学模式 教学研究一、前 言数字电子技术基础是电类、自控类等诸多专业的一门重要的专业技术基础课程，是一门理论性和实践性都很强的专业技术课程。如何将理论教学与实践教学予以有机结合是教学过程中需要重点解决的问题，它直接关系到学生对本课程的学习效果，同时也关系到诸多后续课程的学习效果。正基于此，本文对该课程理论与实践教学的方法进行了相应的探索与研究。二、理论教学研究数字电子技术基础

2、 以组合与时序逻辑电路的分析与设计方法为核心，将数字电路的设计、实现方法与可编程逻辑器件相结合，融入现代数字系统设计理念，以培养“电子产品生产与设计”岗位群为课程目标，是电类等相关专业的基础课程，也是培养电子产品设计、分析、调试和制作能力的专业技能课程。因此，掌握好数字电子技术基础的教学内容，对本专业及相关专业学生的后续核心专业课程的学习和技能培养具有重要意义。数字电子技术主要内容有逻辑电路基础、组合逻辑电路、触发器与时序逻辑电路、数模转换器和可编程逻辑器件及应用等主要内容。如何才能合理有效地进行课堂理论教学?主要考虑以下主要环节(1)认真研究教学大纲，确定理论教学需要掌握的相关内容及其掌握程

3、度。确定教学的重点、难点及其知识点间的衔接关系。由于电子技术、计算机技术的飞速发展，电了器件正在向低压、低功耗和纳米技术转变。电子技术从分离元件、小规模集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路。电路时代发展要求不同，需对原来教学内容进行适当调整，主要涉及:要求能够保证基本概念、基本原理和基本分析方法这三个基础要求；以分析器件、模块的外部特性为主，基本掌握器件的内部方框结构、外部特性和主要参数、掌握各种单元电路的基本概念和基本分析方法。要求能够反映新理论、新技术。考虑到集成电路的应用前景，学习过程中应以集成电路为主导，以分立元件及门级电路为基础，将二者有机结合在一起。要求能够结合实际工程应用与

4、理论的衔接。尽量避免复杂的推导过程，着重于功能电路的定性分析及实际应用。针对选用教材的内容进行分析研究。对已经不符合时代发展要求的内容进行合理精简；对基本概念等骨干内容进行强化；对集成门电路、集成触发器、集成定时器等MSI功能电路加强理解；针对成熟的典型应用电路进行重点研究。(2）针对涉及的不同教学内容，确定不同的教学方法。以理论教学与实验教学相结合为原则，运用现代教育理论，从有助于提高教学效果的角度出发，考虑适时、适度、合理地使用多媒体。采用由浅入深、由实践到理论、由定性到定量的方法开展教学。将需要用多媒体辅助教学的知识点挑选出来，针对相应的电子课件进行整理，以期达到良好的教学效果。除了以上

5、主要环节之外，教师应当关注最新的技术信息动态，结合其相应特点，融于理论教学过程中。对于一些具有代表性的技术产品进行分析与讲解，激发学生的学习兴趣，提高自主学习的积极性，从而达到现代化教学的总体要求。三、实践教学研究通过理论教学使得学生能够掌握数字电路的基本原理与分析方法，这只是第一步。更重要的是要针对学生的分析、设计和创新能力进行培养。所以实践教学是不可或缺的重要环节。实践教学主要包括两大环节，即实验环节与课程设计与实习环节，下面分别予以阐述(1)实验课程的内容设置必须与理论教学内容紧密结合，能够达到强化理论学习的根本目的，促进学生对相关理论的消化吸收并提高学生的学习热情。在实验手段方面，应当

6、在重视传统实验方式的前提下，引入现代化的实验教学手段， 运用计算机技术，引入虚拟实验内容。EDA技术是电子设计领域的一场革命，它对改革实验内容、形式、方法起到了重要的引导作用。已经成为现代教育体系的重要环节。所谓在实验教学中引入EDA技术就是充分地运用各种计算机软件，如MULTISIM、PSPICE、PROTEL99SE、PowerPCB、Quartus等。VHDL与Verilog HDL是通过语言实现硬件电路设计，一般采用自上而下的设计方法，通过分析系统总体所要实现的功能，自上而下地将系统总体功能分解成各模块的功能，通过实现各模块的功能设计来完成整个系统硬件电路的设计。实验课不应局限在单纯的

7、数据测试与记录上，更应侧重于学生能够对电路性能的比较，能够即时仿真，分析电路故障，设计出符合要求的数字系统。在强调现代化实验手段的同时，也不要忽视传统型的实验手段，二者之间的比重必须合理分配，而且针对不同的实验目的与实验内容进行科学安排。同时，针对实验教学中涉及的层次问题必须深入研究，实验分为基础型、设计型和创新型三个层次。基础型实验侧重于”训练常用电子仪器的使用方法和数字电子基础电路的基本测试方法，它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关，要求能够充分体现课程的实践性；“设计型实验”是具有特定功能的数字系统的综合与实现，是学生将理论与实践相结合的过程，也是学生知识、能力和素质同步提高的阶段；“创

8、新型实验”是数字电路的电子系统的设计和实现，是学生将所学习的知识进行综合运用的过程，也是学生进行交叉学科知识整合的过程，更是提高学生综合实践能力、培养创新能力的过程。在实验教学中，要鼓励学生自拟实验项目，将课堂教学与实践教学相融合，有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。(2)课程设计与实习是实践教学的另一核心环节。该环节相对与实验教学而言，涉及内容与环节更多，要求的层次更高，所以更应引起相应的重视。课程设计与实习旨在完成系统的理论教学与实验学习之后，针对具体的设计任务，在教师的指导下，独立地完成设计任务，具体成果往往要求是能够通过调试的具体产品。在此过程中，需要注意以下主要环

9、节题目选定必须谨慎。所选定的设计任务必须依托于本课程的理论教学与实验教学内容；必须在功能要求方面给学生留有一定空间；必须在一定程度上体现当今的技术发展趋势要求。时间分配必须合理。由于课程设计与实习往往需要经历1-2周的时间，所以指导教师必须对整个期间做出合理的安排，对整个设计过程的各个主要环节了然于胸，涉及：任务分配总体讲解资料查找方案确定虚拟试验板极调试设计完成报告书写答辩完成各个环节，教师必须真正起到富有成效的指导作用。以上所述就是在实践教学过程中涉及的主要环节。在把握总体原则的基础上，教师应当针对不同的情况，具体问题具体分析以确保实践教学任务的顺利完成。四、典型教学案例在数字电子技术基础

10、理论教学内容中，组合逻辑电路与时序逻辑电路是两大核心环节。在讲解组合逻辑电路相关内容过程中，针对当今技术发展趋势，结合集成技术发展日新月异的客观现实，重点讲解了中规模集成电路内容，包括：编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、数值比较器等。针对MSI学习的特点，侧重于如下讲解思路，即：功能说明框图讲解功能表讲析逻辑符号说明芯片引脚说明典型应用电路讲解。总体效果非常理想。另外，结合多年教学研究心得，重点强调了如何更好地分析功能表？如何针对功能表中的信号种类不同进行总表的行、列分割？使得学生理解得特别透彻，学会了一种通用而高效的学习方法。在讲解时序逻辑电路过程中，在完成利用触发器设计计数器

11、这一传统方法的同时，针对典型的芯片，如：74HC161、74HC163、74HC160、74HC390等进行了细致的讲解并列举了大量的设计实例，从原理分析到注意环节详尽阐述，学生反映良好。在数字电子技术基础实验教学内容中，针对设计型实验，突出对典型计数器集成电路的应用。在“数字时钟”设计型实验中，要求用不同类型的典型芯片、选择不同的设计思路进行设计，通过实际检验，达到了很好的教学效果，提高了学生的实验积极性与分析、设计能力，达到了实践教学的总体要求。以上内容就是本人在理论教学与实践教学中体会深刻的案例，结果表明确实非常具有代表性而且结合了当今电子技术发展的趋势，在日后的教学中会予以进一步的拓展与深化。五、结束语数字电子技术的发展日新月异，先进的技术与崭新的教育理念注定会不断涌现。有关理论与实践教学的研究注定永远不会停止。作为从事高等教育工作的一线教师，必须不断地学习新的知识，融合先进的教育理念，将所积累的知识高效地传输给学生，为整个社会培养人才体系贡献自己的聪明才智，履行教师作为知识传授者应尽的社会责任。参考方献1潘松,黄继业.EDA技术与Verilog HDL.北京：清华大学出版社，20102 乔庐峰.Verilog HDL数字系