《数字电子技术》课程教学研究和探索

宋璐　王红霞

【摘 要】针对当前《数字电子技术》课程理论学时减少、开设时间提前、实践要求提高等新形势，从理论教学、实践教学和课程评价三个方向出发，提出了一些经验和建议：在课堂教学过程中，从优化教学内容、调整讲课顺序入手，引入EDA仿真软件，提高学生的学习兴趣，帮助学生理解基础知识；教学和实验过程中注重与生活实践相结合，培养学生的工程应用思维和能力；改进成绩评价体系，注重全面性和持续性，培养学生积极的学习态度。

【关键词】数字电子技术；教学方法；评价方法；学习兴趣

《数字电子技术》是一门实践性很强的课程，主要分析研究各种逻辑门、集成电路的功能及应用，组合逻辑和时序逻辑电路的分析和设计，脉冲波形的产生和整形等[1]。随着数字化、集成化的飞速发展，它已成为许多基于“数电”的新课程的必不可少的主干课，例如单片机、DSP、FPGA、嵌入式系统等[2]。它是联系公共基础课程与专业课程之间的重要桥梁，并且与实际器件、工程分析与设计紧密相关 [3]，是工科高等学校电子技术方面的技术基础课程。目前我校开设该课程的有电子科学与技术、自动化、电气、电信类等电类专业，以及应用物理、材料物理、光电科、医工等非电类专业。随着各个专业进行教学改革并制定新的培养方案，传统的数电教学模式和教学内容有待进一步改革和优化。本文从理论教学、实践教学和课程评价三个方向出发，进行了一些探索和改进。

1 改革理论课堂教学

1.1 优化教学内容

根据我校新的教学大纲，《数字电子技术》的理论教学课时从64学时压缩至56学时。基于课时缩减的要求，主要从两方面对教学内容进行了优化：一方面，根据教学大纲对授课内容进行删减，重点讲解每一章的基本概念，突出原理和应用；另一方面，根据学生专业方向和对数电要求的侧重面不同，优化教学内容，分为必修和附加两部分，做到“按需施教”。

例如门电路一章，对于非电专业，省略复杂的电路内部结构介绍，只讲解门电路基本逻辑关系，工作特点和性能参数等基础概念；而对于电专业，则在基本理论之上增加讲述当前应用更广的COMS门电路，而TTL门电路删略不讲，留作阅读材料。

1.2 调整讲课顺序

传统的教学顺序中，学生先学习电路基础和模拟电子技术，然后学习数字电子技术。数电一般都是在大三上学期进行讲授，但是这样就导致单片机、DSP、FPGA等实践性课程滞后，影响了学生在大学期间进行实践动手能力的培养[4]。

随着各专业培养计划的调整，一部分专业已实施数电与模电同学期开设的培养方案。由于数电学习时间提前，部分内容安排根据需要进行调整。例如讲到门电路时，学生仍不具备半导体物理的一些基本知识，这时先讲解基本的逻辑功能，具体的电路结构分析等到相应的模电内容学完时再进行。此时学生已经掌握了相关半导体的内容和知识，引导学生在课堂下进行延伸阅读，查阅相关资料，进一步利用半导体器件设计一些简单的电子产品，从而培养学生的自学能力和对电路设计的兴趣。

1.3 运用仿真软件

数电的学习注重逻辑分析，在学习过程中比较抽象，单靠理论讲解，有的知识点学生一时难以消化。因此在教学过程中引入了EDA仿真软件，在课堂上利用EDA快速设计及讲授与课堂内容相匹配的一些电路，现场进行仿真演示，用直观的波形数据使抽象的数电理论形象化，让学生有直观的印象，可以极大地提高学生的学习兴趣，并帮助学生理解相关知识点以及相应的电路结构。

比如讲到555定时器构成的多谐振荡器电路时，现场利用EDA软件画出电路，直接演示参数改变对波形的影响，通过形象的演示，提高了学生的课堂关注度，加深对知识的理解。

1.4 培养工程应用能力

在数电的学习过程中会学习到种类繁多的集成电路，如数据选择器74153，译码器74138等。不仅要训练学生分析使用已经学过的集成电路芯片的能力，还要培养学生在遇到不曾使用过的集成电路时，通过阅读数据手册掌握芯片使用方法的能力。

在讲课过程中，有意挑选若干典型的集成电路芯片，引导学生进行相关芯片数据手册的阅读和分析，促进学生从手册中准确理解芯片的功能表，性能指标，时序逻辑控制等关键特性。

教学过程中配备相应的实物展台进行课堂实物展示，给学生以更深刻的印象，增加学习的热情。在课下布置小任务，引导学生通过网络或当地电子市场，实地了解一些常用的集成电路芯片的型号、性能和价格，并根据需求进行选择，提升学生的实际应用能力。

2 改革实践教学环节

对于一部分学生，特别是非电类专业，从学习电路基础开始，就感到困难重重，原因是缺少电路基本知识，对生活中电子产品缺乏兴趣，他们学习本课程知识仅是为了获得学分，对于课程的意义和实用性并不清楚。针对这部分学生的特点，通过加强实践环节，可以有效地让他们了解学习数电的意义，提高学习的主观能动性。

2.1 实验内容设计

目前实践环节中，最主要的问题是为了做实验而做实验，学生不能把理论知识和实际操作结合起来，存在一些学生理论知识掌握的不错，但实际操作应用能力比较薄弱，不懂得如何用所学知识发现问题解决问题。这就要求教师引导学生带着问题做实验，在理论教学中留下一些疑问，让学生在实践环节中自己寻找答案，进行验证。比如对于RS触发器“不定”状态这一概念，不易理解，在实验内容中设计对RS触发器的功能验证，让学生在动手操作过程中切实了解“不定”的含义。

同时，增加设计性实验的数量，为学生提供更多的选择性，学生可根据自身的兴趣选择合适的题目进行实验，有助于提高学生的积极性和培养创新能力。

2.2 实验环境升级

在实验中用QuartusII 9.0设计开发软件替代原有的MaxplusII，主要目的在于：一是，保持与时俱进，当前软件开发公司已经停止了对MaxplusII软件的升级，改为推广QuartusII软件，后者的企业应用更为广泛；二是，之后现代电子系统设计等专业课也将应用QuartusII软件，在数电学习阶段提前使用，为后续熟练应用该软件进行高阶开发打下良好的基础。

在之前的试验中，部分实验设备的老旧影响了正常的实验教学效果。后续即将投入使用的综合实训系统，集成了模拟电路模块，数字电路模块，EDA设计模块和单片机模块等，不仅满足数电实验要求，还可承担后续多门专业课的实验和课程设计。对相关实验硬件的升级增强了与后续实验课程的衔接，有利于相关实验课程的整合，进行综合性实训。

3 完善课程评价体系

目前由于我校的电子技术实验单列，《数字电子技术》由平时成绩和期末考试两部分组成：平时成绩占20%，包含学生的上课出勤率和平时的作业完成情况；期末考试占80%。

这种评价体系存在一定的片面性，期末考试权重较大，不利于对学生的学习表现和效果进行全学期的综合评价，也不利于学生在学习过程中随时把握自身情况，且容易造成学生考前突击。

为改进这一问题，在日常教学过程中增加过程性评价，设计多次随堂小测试，随机提问一到两个问题，既可以复习巩固上一节课的知识重点，查看学生的掌握情况，也可以取代点名，跳脱传统的出勤考核模式。多次随堂小测试成绩取平均值计入最后成绩，从而在整个学期时段内提高学生的关注度和积极性。

4 结束语

《数字电子技术》课程教学的研究与探索是一项长期的工程，需要不断的在实际教学中吸取教训，总结经验。针对不同的开设专业，设计多样的培养方案和针对性的教学模式，不断摸索，积极创新，通过改进教学内容、方法和手段，提高学生的学习兴趣，提升教学质量。

【参考文献】

[1]阎石.数字电子技术基础[M].4 版.北京：高等教育出版社，1998.

[2]潘明，潘松.数字电子技术基础[M].北京：科学出版社，2008.

[3]王波，张岩，王美玲.“数字电子技术实验”课程的改革[J].上海： 实验室研究与探索， 2012，31（9）：121-123.

[4]晋春，李峰，张尤赛，张佳.基于培养学生应用和创新能力的“数字电子技术”课程的教学改革与实践[J].上海：科技视界，2015（17），38-39.

[责任编辑：王伟平]