《数字电子技术》课程教学中的几点思考

毛凤翔

摘要：《数字电子技术》是高等院校工科电子、计算机类专业本科生必修的專业基础课，在整个教学体系中起着重要的作用。该文就《数字电子技术》课程教学过程中，怎样利用数学电子技术思维，如何培养学生创新能力，如何培养学生自学能力，如何培养学生实践能力等方面进行了探讨。

关键词： 数字电子技术；创新思维；发现法；计算机仿真

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）36-0112-02

我国的《高等教育法》第五条规定：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”，教育部也把实践教学、创新培养作为高校本科教学工作水平评估的关键指标之一，大学的课堂教学，应该把这一思想贯穿在每一节的课程教学中。

《数字电子技术》 简称“数电”，是高等院校工科电子信息 、电气信息类各专业和部分非电类本科生必修的技术基础课[ 1] 。学生学习《数字电子技术》这门课程，不仅要掌握数字电路的基本概念、基本原理、基本的分析设计电路的方法外，还有掌握利用软件仿真实验、系统集成电路设计等数字电路的综合能力，培养学生三种思维 [ 2]： ①系统思维 ： 通过一个电路系统设计，从信号的获取、输入、处理、输出，到电路各个部分的功能作用、逻辑关系、参数设置之间的协调来培养学生的系统思维；②科学进步思维 ：数字电子技术发展日新月异，通过学习数字电子技术的基础，联系正在使用或者未来将使用的数字电子技术，让学生用科学、发展的眼光看待该课程，培养学生的科学发展思维；③创新思维 ：通过学习每个电子元器件的产生背景、电路设计的构思和应用实现都具有启发性， 能够充分发挥学生的想象力和创造力，从而培养学生的创新思维。

1 基于创新思维的课堂教学

1.1 逻辑代数中数值转换中的创新

在计算机思维中，二进制是计算机计算的基础运算规则，所以十进制到二进制的转换就是重点内容，也是学生必须要掌握的知识。传统的十进制到二进制的转换都是采用基数连除法。这种方法是万能的方法，但是遇到整数位500以上的十进制转换为二进制是就比较麻烦。在教学过程中，引导学生利用创新思维，找到一种快捷的计算方法。只要我们熟记[20=1----210=1024]，任意一个十进制数我们都可以把它表示成若干个2的幂次方的和的形式。那么我们就可以利用降幂法，很容易解决问题。例如：

1.2 利用逆向思维培养学生的创新能力

在课堂教学过程中，积极引导学生逆向思考，能够克服思维定势，破除由经验和习惯造成的僵化认识模式，能够培养学生的创造力，提高学生的创新能力。在数字电子技术课堂教学过程中，逆袭思维存在多种形式。比如：逻辑代数中的反演定理[3]

对于任意一个逻辑函数表达式Y，如果将Y中所有的“1”换成“0”，“0”换成“1”，“.”换成“+”，“+”换成“.”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得的表达式就是Y的[Y]。利用好其中的“0”与“1” 、“ +”与“ ·” 、原变量与反变量的替换，引导学生利用反演定了就推导出一些基本的定理和公式，让学生对对逻辑代数中的基本定理和公式的理解和记忆更加深刻。

2 基于发现法的自学能力的培养

《数字电子技术》课程教学中，要培养学生对课程体系的理解和掌握。在课堂教学中培养学生的课程体系思维非常有必要。但是课堂时间有限，积极引导学生自学变得尤为重要。比如：我们在学习组合逻辑电路加法器的时候，全加器的输出表达式为：[Si（A，B，Ci-1）=m（1，2，4，7）Ci（A，B，Ci-1）=m（3，5，6，7）]

那么减法器是什么形式呢？虽然课本上没有讲，但可以在此处布置一个课程设计，让学生先设计全减器，在改进设计4位二进制减法器，然后设计4位减法器的级联。最后让学生以课程设计的形式完成减法器的设计。

在讲触发器功能结构时，首先介绍触发器的基本原理及RS触发器，讲解RS触发器的特征方程：

[Qn+1=S+RQnRS=0（约束条件）]

引导学生分析RS触发器存在的约束条件问题、抗干扰能力差的问题，从而布置学生的课后作业，分析解决问题的方法，从而为后面讲JK触发器，D、T触发器奠定基础。

这样的学习方式，既能让学生对触发器结构体系很快的掌握，同时也培养了学生自学能力，培养学生好的学习习惯。

3 基于计算机仿真的实验能力的培养

数字电子技术是理论与实践结合很紧密的一门学科，实践教学是数字电子技术教学的中重要的组成部分。现在很多高校的数字电子技术课程的实验课程大多都是利用数字电子的实验箱来完成的验证式实验。大多学生没有兴趣，也不能让学生正真理解数字电子技术实验的精髓。为了更好完成数字电子技术的实验，培养学生的数电思维，培养学生计算机仿真的能力，把EDA（Electronic Design Automation）技术引入课堂教学就非常必要的。我们利用EDA技术把电路中用语言和文字难以表达的或者不易理解的变化过程进行模拟，能更形象的说明电路的功能和时序电路的时序波形，使得学生既能深入地理解所学内容，还能增加学生的学习兴趣，提高学生的解决实际问题的能力，提高学习效率。比如：我们利用MAX+plusⅡ仿真4位移位寄存器的波形：

通过仿真的波形，我们就能够清楚的分析出各个时序电路的逻辑功能。通过不断的实践，学生熟练了EDA的使用，可以结合校内外的创新项目，电子设计大赛等活动，培养学生的创新能力和实际动手能力。

4 基于电子竞赛的创新能力的培养

全国大学生电子设计大赛是教育厅倡导的四大学科竞赛之一，其特色是与理论联系实际学风建设紧密结合，竞赛内容既有理论设计，又有实际制作，以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。在实践教学过程中，每章结合往年电子设计大赛的赛题安排实验，即能够使学生把所学的理论知识在试验中实现，还能够锻炼学生利用理论知识进行创新处理，从而培养学生的创新精神和实践能力，发展学生独立的思维，培养他们的个性。这样培养出来的学生到了工作岗位就会很快适应角色，显现出很强的综合素质。

5 基于项目的学生创新能力的培养

项目教学法在《数字电子技术》课程中的运用，不仅对学生学习积极、性主动性有显著的提高和促进，还对学生的创新能力，团队合作能力以及综合素质的提升都能够起到很好的效果。项目教学大致分为五个步骤：确定目标任务、拟定项目的计划、组织项目实施、检查评估、总结在项目结束后应及时对项目成果进行评价总结、项目展示或结果应用。

比如：在《数字电子技术》课程教学中讲到组合逻辑电路设计时候，我们安排学生实践项目是：用与非门设计一个三变量“多数表决电路”。

按照合组合逻辑电路的设计方法要求，学生首先根据逻辑功能的要求，列出输入和输出变量的真值表；由真值表列出逻辑函数表达式；按照最简表达式画出逻辑电路图。

接下来让各小组指导工作计划，规划好任务分工，让学生即参与又在互相竞争，教师在这个环节起到监督的作用，主要是为了培养学生的竞争和协作的意识。

按照理论分析，令74LS138 3线-8线译码器的地址端分别为[A2=A、A1=B、A0=C]

则：[Y=m3+m5+m6+m7=m3m5m6m7]

按照理论分析，结合学生的设计方案，可以设计的电路如图5。

项目结束以后，各个小组负责检查安装，发现问题立即调整法案，这样有利于培养学生良好的学习方法及严谨的工作态度。

一门课程的学习，不仅要让学生掌握扎实的专业知识，还要培养学生创新思维、自学能力、利用计算机思维解决课程问题等能力，我想这才是我们提高教学质量的根本，是每个教师的 “传道”这样培养的学生才是社会需要的人才。

参考文献：

[1] 阎石.数字电子技术基础[M] .北京：高等教育出版社，2006.

[2] 清华大学自动化系电子技术基础教学组.电子技术基础课程的建设与实践[C] .北京： 2004.

[3] 余孟尝.数字电子技术基础简明教程：第三版[M].北京：高等教育出版社，2006.