《数字电子技术基础实验》教学改革探究

王连胜，徐桂荣，王良成，汪 源

《数字电子技术基础实验》教学改革探究

王连胜，徐桂荣，王良成，汪 源

（三亚学院 理工学院，海南 三亚 572022）

针对《数字电子技术基础实验》的教学现状，以培养应用型创新人才为目标，结合技术发展和后续课程需求，设计了数字电子技术基础实验包，满足了数字电子技术基础应用性和设计性实验的需要，实际使用效果良好。

数字电子技术基础实验；实验包；教学改革；效果

《数字电子技术基础实验》是高等学校电类专业为巩固学生数字电路的理论知识，培养学生动手操作能力、数字电路知识应用能力及数字电路设计创新能力，掌握数字电路的分析、设计和开发而开设的一门重要实验课［1］。该课程是学生学习数字电子技术基础的基本理论知识与数字集成电路实际应用之间的一座桥梁，在培养电子技术人才中起着非常重要的作用，教学目标是使学生掌握数字集成电路的实际应用并能利用数字集成电路解决实际问题［2－3］。

传统的数字电子技术基础实验以实验箱为硬件平台，主要以基础性和验证性实验为主。这种实验教学模式在培养电子技术人才方面存在以下不足：（1）由于实验箱为实验室资源，学生只能在实验课中使用，在课余时间利用实验箱动手设计电路的机会较少，不利于学生实际动手开发能力的培养；（2）由于实验箱主要针对的是基础性和验证性实验，一些设计性和综合性实验由于实验箱硬件资源有限无法进行。因此，设计开发体积较小、便于携带、具有设计功能和价格便宜的数字电子技术基础实验包具有重要的意义。

1 数字电子技术基础实验包设计

数字电子技术基础实验包是一种学生用来进行数字电子技术基础实验的学具，主要包括实验板和工具包两部分。它借鉴面包板插接电路方便的特点，并带有数字部件，能简化实验步骤，突出实验主体，可以进行应用性和设计性实验，提高插接电路的可靠性、速效性，是学生学习数字电子技术基础的一款很好的工具［4］。

数字电子技术基础实验板主要由六部分组成：

1）电源模块。该模块主要为实验板各部分提供电源，使用外接的5 V电源。

2）高低逻辑电平输出模块。该模块主要为数字集成电路输入提供高低逻辑电平，最多可以提供8个高低逻辑电平。

3）单次脉冲源模块。该模块主要提供正负单次脉冲信号，按下按钮可以在两个输出端相应的输出正负脉冲信号。

4）连续脉冲源模块。该模块采用555定时器接成多谐振荡器产生连续脉冲，调节电位器的阻值，可以实现输出不同频率的矩形脉冲信号。

5）LED灯显示模块。该模块主要由8个LED灯组成，高电平点亮，主要用于显示数字集成电路输出的逻辑状态。

6）6位数码管模块。该模块由6个共阴极的数码管组成，可以显示6位十进制数据，采用CD4511显示驱动芯片，无需外接驱动电路，只需要在输入端输入数据，即可在数码管上显示。

整个数字电子技术基础实验板的PCB如图1所示，电路板尺寸为10 cm×10 cm，尺寸较小，方便携带，并且价格便宜。

图1 数字电子技术基础实验板PCB图

数字电子技术基础实验板实物图如图2所示。上述数字电子技术基础实验板附加面包板、杜邦线、电源、数字集成电路芯片及数字集成电路手册即可构成数字电子技术基础实验包，实物图如图3所示。

图2 数字电子技术基础实验板实物图

2 使用效果

2.1 测试效果

采用数字电子技术基础实验包可以进行相关数字电子技术基础实验，图4为采用上述实验包设计的电子秒表。

图3 数字电子技术基础实验包实物图

图4 采用上述实验包设计的电子秒表

通过对数字电子技术基础实验包进行多次测试，实验包符合实际使用要求，可以利用此实验包进行相关数字电子技术基础应用性和设计性实验，提高学生的综合实践能力。

2.2 实际使用效果

为了更好验证实验包的实际使用效果，在三亚学院理工学院2011级通信工程专业学生的《数字电子技术基础实验》课程中使用实验包进行了电子秒表综合设计性实验。实验包使用效果良好且综合设计性实验的开设提高了学生的实践能力和综合运用知识的能力。

3 缺点与不足

1）与实验包配套的数字电子技术基础应用性和设计性实验指导书内容还不是很完善。接下来将完善与实验板配套的应用性和设计性实验指导书，以便更好地服务于数字电子技术基础应用性和设计性实验。

2）实验包的使用具有一定的局限性，目前只能在数字电子技术基础实验中使用。接下来将对实验包进行升级改造，使其同时满足模拟电子技术基础和数字电子技术基础实验的需要，以便利用实验包进行电子技术综合实验的设计。

4 对课程后续改革的思考

鉴于《数字电子技术基础实验》教学现状，对课程后续改革提出以下思考：

1）受各种条件的限制，实验室平时开放时间较少，学生除了上课时间以外，没有机会进入实验室进行相关内容的学习和设计，因此，考虑在适当时间开放实验室。

2）在实验包推广方面，考虑将数字电子技术基础实验包的原理图及PCB图提供给学生，学生可以根据原理图及PCB图利用面包板进行自己的实验板设计及制作。同时，学生可以根据自己的需要对实验板进行升级改造，以满足更高层次的需要。

3）虚拟仿真软件辅助实验教学的力度不大。目前，虚拟仿真软件辅助实验教学的应用范围比较广，考虑在以后的工作中将虚拟仿真技术逐步引入数字电子技术基础实验教学［5］。

5 结束语

针对《数字电子技术基础实验》的教学情况，以培养应用型创新人才为目标，结合技术发展和后续课程需求，设计了数字电子技术基础实验包，满足了数字电子技术基础应用性和设计性实验的需要，实际使用效果良好，对实验包的缺点与不足进行了分析，同时，对课程的后续改革进行了思考。

［1］张琨英.数字电路实验教学的改革与创新［J］.实验室科学，2012，15（1）：45－47.

［2］张怡.数字电路实验教学发展方向的探讨［J］.科技创新导报，2011（23）：157.

［3］宋明秋.数字电路实验教学改革的设想［J］.长春理工大学学报：高教版，2010，5（2）：150－151.

［4］马楚仪，吕毅恒.数字电子技术课外实验板的设计与实现［J］.现代计算机，2010（11）：57－59.

［5］宋春丽.Multisim在《数字电子技术基础》实验中的应用［J］.信息与电脑，2011（4）：30.

Teaching Reform Research on the Experiment of Digital Electronic Technology Foundation Based on Experiment Package

WANG Liansheng，XU Guirong，WANG Liangcheng，WANG Yuan
（Department of Polytechnic，Sanya University，Sanya 572022，China）

Based on the present teaching situation of digital electronic technology foundation experiment，the experiment package of digital electronic technology foundation was designed in this paper.The purpose was training innovation talent.Itmet the need of applying and designing experiments of digital electronic technology foundation.After the actual verification，use effectwas good.

digital electronic technology foundation experiment；experiment package；teaching reform；effect

G642.423

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.036

2013－12－08；修改日期：2014－02－15

2012年校级教学改革与研究基金资助项目（Syxyjy120504）。

王连胜（1982－），男，硕士，讲师，主要从事电子技术方面的教学及研究工作。