试析“数字电子技术”教学与实验改革探索

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论文摘要：笔者结合多年来“数字电子技术”教学实践与体会，从教学内容、教学方法、实践教学等几个方面对该课程的教学改革提出了一些具体措施和建议。教学实践表明，这些方法效果较好，显著提高了学生的学习效率。

论文关键词：数字电子技术；教学方法；实验教学

“数字电子技术”课程是工科院校电力及其自动化、通信等电类专业的主干专业基础课，具有自身的体系和很强的实践性。该课程的教学质量、教学效果直接关系到电子信息类各专业学生后续课程的学习。学习“数字电子技术”课程，对培养学生的科学思维能力、树立理论联系实际的观点以及提高学生分析和解决问题的能力都有着极其重要的作用。笔者根据近几年的教学实践经验，谈谈对“数字电子技术”课程教学及实验改革的几点思考，希望对相关院校该课程的教学改革有所帮助。

一、理论课教学方面

1.教学大纲应与时俱进

“数字电子技术”的基础部分包括逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、硬件描述语言、脉冲波形的产生和整形、数-模和模-数转换电路等。当前科学技术的发展日新月异，特别是电子技术、计算机技术以及芯片技术的发展非常迅速。而许多高校所用的教材内容更新缓慢，许多新知识、新技术不能及时地补充进来，当前教材讲述的一些器件早已过时或被淘汰。教学大纲应该不断地进行改革，在保证“数字电子技术”基本知识、基本理论的前提下，使教学内容体系有新的变化。

我们应从基本电路的分析方法和设计方法起步，以大规模集成电路（Large scale integration，LSI）的分析及应用为重点，对课程内容进行优化和改革。淡化电路的内部结构，强调电路的外部特性。淡化各种功能模块的电路构成，强调相应集成器件的应用。用硬件描述语言进行电路系统的设计是当前发展的趋势。与传统的原理图输入设计方法相比较，硬件描述语言更适用于规模日益增大的电路系统，它还是进行逻辑综合优化的重要工具。硬件描述语言使设计者在比传统的门级设计方法更为抽象的层次上描述设计的结构和内部特性。它突出的优点有：语言的公开可利用性、设计与工艺的无关性、宽范围的描述能力、便于组织大规模系统的设计以及便于设计的复用和继承等等。目前最常用的硬件描述语言有VHDL和Verilog-HDL，它们都已经成为IEEE标准。我们在教学中应该加强对新器件和流行硬件描述语言的学习。

2.传统教学与多媒体教学相结合

“数字电子技术”课程中有大量用图形、表格表述的知识，如电路图、波形图、时序图、真值表等，教师在黑板上手绘这些图表不仅费时费力，而且显示效果一般，方式也不灵活。

多媒体技术能够将大量的集成电路、图形、波形、真值表预先存放在计算机中，上课时教师可以方便、快捷地使用这些图表，从而减少了很多耗时的板书和画图，节省了大量的时间，利用这些时间就能够将教材中尚未出现的内容加到课堂中去，帮助学生深入理解所学知识，从而提高学习效率。“数字电子技术”中组合逻辑电路及时序逻辑电路的分析及设计过程和其他一些章节都存在大量逻辑图、状态转换图及时序图等，用多媒体教学无疑能很好地将这些章节的讲解变得更简单化、清晰化。

这里提倡多媒体教学，决不是要否定传统的教学手段。各种手段都具有其各自的特点和独特的功能，在教学中，它们是相互补充、取长补短的关系。就像粉笔+黑板、幻灯投影、电视教学等教学手段一样，多媒体教学只是教师授课的手段之一。将多媒体与其他教学手段结合起来将会获得更好的教学效果。

3.勇于探索新的教学方法

教学改革的核心是教学方法的改革，教学方法要体现在整个课堂教学过程中。传统的教学往往都是通过传授，学生被动反复练习，这在一定程度上忽视了学生的积极参与，把学生头脑当成被动接受知识的容器，严重束缚了学生个性和创造能力的发展，不利于培养学生的知识迁移能力，难以适应未来社会发展的需要。

现在，教师一定要通过多种多样的方法，引发学生的学习兴趣，激发学生的热情。例如肯定学生的表现，给予充分的鼓励。加强师生互动，开展第二课堂，或尝试双语教学等。“数字电子技术”教学方法和手段的改革和创新要体现当代大学生的特点，调动学生学习的主动性，激发学生创造性，在教学中采用“教、学、做”相结合的循环式教学方法。基于数字电路的课程特点，在教学中每部分都从最基本的应用实例出发，由实际问题入手通过简单实验引入相关知识和理论，引出相关概念及相关电路，这样的教学才更有效。将课堂讲授、课内讨论、课外自学、技能训练等有机结合，在教学过程中通过将设计实例或工程实际问题引入课堂、现场教学、精讲多练等方法进行教学实践。“数字电子技术”是一门应用性较强的课程，经常指导学生做一些小发明、小制作，充分展示了学生们的才能，提高了其动手能力和学习兴趣。 "

二、实验教学方面

1.实验课程与教学课程单独设课

沈阳化工大学（以下简称“我校”）传统的教学方法是“数字电子技术”课程的教学与实验是一门课程，期末统一考核，这在无形中偏重了理论知识的考核。近几年来，我们转变教育思想，将实验课程与教学课程独立设课，其中“数字电子技术”与“模拟电子技术”中的实验部分合并为一门新的课程，即“电子技术实验”。考评方式不再是单纯的理论考试，而是要注重学生实际能力的考核，这样才能使教学重点放到能力的培养上，切实培养学生分析问题、解决问题的能力，开拓学生的创新精神，提高学生综合素质，更快更好地与社会需求接轨。经过几年的改革实践，已取得良好效果。

2.加大实验学时，更新实验设备

我校“数字电子技术”实验以前只有12学时，近几年为切实提高学生的综合素质，增加了4个实验学时，扩展了实验范围及内容，制订了新的实验教学大纲并印刷了新版实验教材，实验内容覆盖全书，涉及面广而精，确保理论与实践的完美结合。由于长年累月的频繁使用，实验室一些数字设备已经老化，如一些端口的接触不良等，直接影响到实验效果。目前实验室又采购了一批新的实验箱，确保每位教师一个时间段仅指导一个标准班，并由以前的两人一组改为每位学生一个实验箱，强化学生们的独立动手能力及解决问题能力。学生实验前已进行了认真的预习，教师在讲解时，只布置相关实验任务，强调实验中的注意事项，而把更多的时间留给学生，让学生在实验过程中去发现问题、分析问题。教师加强对实验过程的监控和巡视，对学生的操作方法和实验中遇到的问题加以正确引导、启发，帮助他们解决问题。实验结束前逐一验收，完成实验方可离开实验室。

3.加强综合设计实验

增加综合设计类实验，该类实验在选择上主要考虑了通过学习该门课程来解决现实生活中的问题。综合性实验目标是培养学生运用理论知识和工程观念分析问题和解决问题的能力，设计性实验目标是培养学生在工程设计、制作和组织管理等方面的创新能力。实验室根据该课程的应用性及学生学习兴趣，安排了裁判电路设计、交通灯控制电路设计、大规模集成电路设计（包括判奇电路、多路选择开关、触发器的设计）等。通过实际操作，学生将理论知识与实践相结合，加深了对知识点的理解，并通过解决实际生活中的问题提高了学习积极性。学生在做这类实验时都表现出强烈的兴趣，很好地培养了他们的主动性及动手能力。

4.开设“数字电子技术”课程设计

为了使学生把学到的知识与实际相结合，学生学习完该课程后，停课一周半开展“数字电子技术”课程设计，进行集中训练。通过设计实践，帮助学生熟悉电路和器件，有利于激发学生的兴趣。课程设计的难度也在学生能够接受的范围内不断增加，如今年的设计题目是数字电压表，涉及9个典型芯片及一些常规电子器件的应用，要求学生自己查阅资料，设计、搭接并调试线路，这样有利于理论知识的理解和掌握。Protel是一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。它能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel提供了全面的设计解决方案。学生们在掌握设计方法的同时也学会了Protel软件的使用，为自己在以后的学习与工作中增加了一项新的技能。

三、结束语

经过近几年的教学改革和实践，我校的“数字电子技术”教学及实验都取得了良好的效果。近几年我校学生连续多次在辽宁省举办的电子设计大赛中获得第一名，并在全国大学生电子设计大赛中获得多个奖项。由于教学改革是个长期的过程，需要指导教师不断总结和学习，作为电子类专业基础课程，“数字电子技术”的教学改革仍然任重而道远。