数字电子技术理论教学改革的探索——以滁州学院为例

程学彩，王玉杰，赵俊梅

（滁州学院 机械与电子工程学院，安徽 滁州 239000）

数字电子技术理论教学改革的探索
——以滁州学院为例

程学彩，王玉杰，赵俊梅

（滁州学院 机械与电子工程学院，安徽 滁州 239000）

以新建应用型本科院校为例，探讨了为培养应用型人才、提高数字电子技术课程理论教学质量的方法和措施.优化教学内容，教学内容设计上提出分清侧重点、主次分明、引入对比分析法、重视分析和设计方法等措施.改进教学手段，建立兴趣小组、鼓励小制作等，注重工程实践能力的培养，提高课程的教学效果.

应用型；数字电路；教学内容设计

数字电子技术是电子信息类专业的一门重要的专业基础课[1]，在人才培养体系中占据非常重要的地位.课程内容主要包括逻辑代数的基础理论、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法、脉冲波形的产生以及数-模、模-数变换电路[2].该课程不仅具有自身的理论体系而且实践性较强.新建应用型本科院校侧重于学生的应用和实践能力，为培养适应地方特色的应用型人才，如何优化课程教学内容，

改善教学方法，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学质量至关重要.本文就这一问题进行了初步探索.

1 课程教学改革

1.1 教学及课时安排

课程教学中，应注意前续和后续课程的衔接和比较.以滁州学院为例，模拟电子技术课程一般安排在大二上学期，而数字电子技术课程安排在大二下学期.课程教学时，可让学生初步了解课程之间的关系和不同特点，以便更有组织和计划地学习.两门课程在工作信号、电路特点、研究内容、电路构成等方面均不同.模拟电路的工作信号是模拟信号，基本电路元件是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等，且晶体管一般工作于线性放大区，研究的主要是输入和输出信号的大小、相位、功率等方面的关系，研究工具采用电路分析方法，动态性能采用微变等效电路[3].而数字电路的工作信号是数字信号，基本电路元件是逻辑门电路、触发器等，且晶体管一般工作于饱和区和截止区，研究的主要是数字信号的产生、存储、变换、逻辑运算以及输入、输出信号的逻辑关系，研究工具是逻辑代数.通过比较，让学生对所要学习的课程内容、课程特点先有个大概的了解.

一般新建本科院校的数字电子技术课程的理论教学学时在60-80个学时之间，滁州学院09版教学大纲中，理论学时为68个学时，以往的教学中，由于课程内容较多而学时有限，最后一章数-模和模-数转换内容一般安排作为学生自学内容.今年施行的12版教学大纲中理论学时已调整为72学时.课时调整后，数-模和模-数转换内容可以适当选讲，并增设2个学时的习题课和课堂讨论课，丰富了课堂内容.

1.2 教学内容设计

1.2.1 分清侧重点、主次分明

门电路这一章是很多学生感觉比较难掌握的内容，该章节涉及了很多的电路结构和工作原理，主要介绍了二极管、三极管、MOS管的开关特性及TTL和CMOS两种系列的门电路，包括或非门、与非门、或门、与门、与或非门、异或门等[4].该部分讲述内部电路的电路结构和工作原理比较多，但是学生真正需要掌握的重点却是这些器件的外部特性.外部特性主要包括逻辑功能和外部的电器特性.逻辑功能指的是输出与输入间的逻辑关系.外部的电器特性主要指电压传输特性、输入特性、输出特性、动态特性和负载特性.因此课堂教学的时候，虽然教师需要花费一定的时间讲解电路内部结构和工作原理，但是实际上却是为如何使用器件服务的，主要目的还是让学生更好地掌握其外部特性以熟练使用这些门电路.具体应用时，内部电路是集成在芯片内部的，更注重的还是器件的外部特性，因此教学时分清侧重点.

另外，TTL系列和CMOS系列电路虽是不同的系列，在具体的电路结构、输入特性和输出特性有所区别，但是分析方法类似，在器件选择和考虑方法是基本一致的.因此课堂讲授时，可偏重介绍一种系列，比如CMOS系列，由于功耗低、便于大规模集成等特点近年来越来越受到人们的重视，而TTL系列可以安排作为自学内容，这样可以节约课时，以安排更多的学时在后面关键的分析和设计教学环节.

1.2.2 引入对比分析法

触发器这一章是比较基础同时也是学生学习过程中很容易混淆的一部分内容.触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路.掌握触发器的触发方式和动作特点至关重要，直接影响了设计电路的逻辑功能的实现.而学生在学习过程中由于电路结构和触发方式较多很容易发生混淆，教学过程中非常适合采用对比分析法，通过对不同触发器的触发方式、动作特点、优缺点进行比较过程中掌握学习内容.

例如对同步SR触发器和主从SR触发器进行比较.动作特点比较：同步SR触发器在CP=1期间输入信号直接改变触发器的状态，一个周期内输出端状态可能发生多次改变；而主从SR触发器状态改变发生在时钟信号的上升沿或者下降沿，一个周期输出端状态只改变一次.优缺点比较：同步SR触发器灵敏度高，但抗干扰性差；主从SR触发器抗干扰性增强，仍遵循约束条件.通过比较产生的强烈效果，了解各类触发器的电路结构及动作特点，加深学生的印象，提高教学效果.

1.2.3 重视分析和设计方法

分析和设计是工程技术人员必不可少的手段.数字电路中组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法在课程中占了很大的比重.里面涉及的电路的功能和形式虽然千差万别，但是都有一套比较固定的分析方法和设计流程.只要掌握方法，任何电路都能迎刃而解.因此课堂教学中，重点介绍设计理念，让学生掌握方法，这样学生才能“以不变应万变”.

当然，上述几种教学内容的设计并不是一成不变的.时代在进步，特别是数字电子技术发展迅速，新技术、新器件不端涌现，同样教学内容的设计安排上也应该与时俱进.

1.3 改进教学方法

数字电子技术课程的实践性较强，且里面的内部电路、逻辑图非常多.传统教学方法费事费力，往往得不到期望的教学效果.一般采用多媒体+板书设计结合的形式，即节约时间，又可利用多媒体里面生动的图片、动画带来的优势.

另外，目前，EDA（电子设计自动化）技术发展迅速，常用的EDA软件有Multisim、Proteus和Pspice等，具有很强的逻辑仿真功能，掌握EDA技术也已成为电子设计人员需要具备的一项技能[5].数字电子技术课程理论教学中也可引入EDA技术辅助教学，让学生感受软件仿真的优势.例如课程教学中，涉及到很多的常用的组合逻辑电路（译码器74HC138、数据选择器74LS153、数值比值器74LS85等）和时序逻辑电路（四位同步二进制计数器74161、同步十进制计数器74160等）.介绍这些知识点的时候，可以借助Multisim软件里面丰富的元器件库和虚拟仪器，分析这些器件相应的逻辑功能以及输入、输出信号的高低电平，这样课程教学不再枯燥无味，会更加生动形象，加深学生的印象，同时激发学生的学习兴趣.

EDA技术的引入也可以成为锻炼学生的实践能力的一个方法.教师可引导学生课下自学软件，习题课解题后，用Multisim软件仿真，既可以实时验证学生设计的电路是否满足设计要求，又锻炼了学生的设计能力.

2 建立兴趣小组、鼓励小制作

“纸上得来终觉浅”，良好的理论是为实践服务的.数字电子技术是一门应用型比较强的课程，与我们的生活也息息相关.常见的计算机、大屏幕广告牌、钟表、计算器、交通信号灯、出租车计价器等无一不涉及到数字电路和数字系统.课程学习中，可以引导学生成立兴趣小组，讨论数字电子技术的应用.鼓励学生图书馆、网上查找相关资料，制作小型电子产品.例如简单的电子秒表、移位寄存器型彩灯控制器等.

3 注重工程实践能力的培养

滁州学院该课程的教学大纲中规定：通过该课程的学习，学生应该掌握数字电子技术基础理论、基本知识、基本分析方法和设计方法；并具有一定的分析问题和解决问题的能力，毕业后能胜任企、事业单位电子技术的应用和开发工作；并为进一步学习和掌握不断发展着的电子技术打下良好的基础.

可见，该课程非常注重工程实践能力的培养.通过课程的学习，可先让学生初步建立起系统的观念和工程的观念.简单电路是复杂系统的一部分，它在系统里有一定作用，而设计电路的时候不能顾此失彼，多看看前后电路的相互联系，课程教学中慢慢引导学生建立起系统和工程的概念.另外，学生在学习过程中也要不断了解电子技术的发展.目前，电子的发展可以用日新月异来形容，新器件、新方法层出不穷.学生尤其是到了高年级的时候，可以用自己已有的知识去了解、去体会这方面的发展.同时，EDA技术的发展为电子技术领域里面施展自己的才能提供了非常好的环境.电子电路在方寸之间可以有一个比较大的变化，它不需要占多大的场地，不需要特定的实验仪器和实验环境，有了EDA这个环境，电子技术爱好者尽可按照自己所想象的、自己的意愿去搭建电路、构造电路、测试电路、实现电路，从而提高自己电子技术方面的工程实践能力.

4 结束语

时代在进步，特别是电子技术的发展，课程改革迫在眉睫.新建应用型本科院校也在探索中成长，如何培养合格的应用型人才，也是教学工作者一直在思考的问题.本文以滁州学院为例，探讨了培养应用型人才、提高课程教学质量的方法和措施，包括课程教学改革、建立兴趣小组、鼓励小制作、注重工程实践能力的培养等，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学效果.

〔1〕叶佳卓，卢斌，程栋.基于EDA技术的数字电路实践教学探讨[J].实验技术与管理，2010，27（11）：249-252.

〔2〕阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.

〔3〕华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

〔4〕康华光.电子技术基础（数字部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

〔5〕张艳艳，袁媛，夏咏梅.“EDA技术基础”与“电子技术”的课程融合[J].黄石理工学院学报，2011，27（3）：67-70.

G642

A

1673-260X（2014）04-0189-02

滁州学院科研启动基金（2012qd10）