“數字電子技術基礎”教學探索

摘要：根據\"數字電子技術基礎\"課程特點，總結了多年講授該門課程中的一些體會，對教師如何教好該門課的四個方面：教學設計、基礎知識和重點難點的講授、實驗實踐教學環節和綜合提升訓練等進行了探索；并提出了學生學習過程中應注意的問題：閱讀課外輔導書、善于總結和勤于練習、充分利用網絡、通過自學要掌握PCB設計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術、多動手加強在實踐中學習的機會等，并將其應用于教學過程中。實踐證明，有助于改善教學效果，提高學生的學習興趣和自學能力。

關鍵詞：教學設計；綜合提升訓練；課外閱讀

中圖分類號：G623.23

\"數字電子技術基礎\"課程是高等學校電子電氣信息、自動化類專業的主干專業基礎課程，是學習\"微機原理與接口技術\"、\"單片機原理與技術\"等后續課程的重要的先修課程，在人才培養的課程體系中起著非常重要的基礎作用，如何搞好該課程的教學工作是值得研究探索的。隨著電子技術的飛速發展，新器件、新技術的不斷涌現，隨之反映出來的是某些傳統的教學方法的落后，因此教學方法、教學手段也應該作相應的改革，使之與時俱進。為此，筆者總結了近幾年的教學方法和體會。

一、 注重教學設計

目前教學手段一般是采用傳統的板書和現代教育技術有機結合。其中第一堂課是非常重要的，教師應該闡述該課程的地位和重要性，通過列舉學生感興趣的生活實例，讓學生直觀了解課程的重要性，使其有目的的學習：學完這門課我也會做這個東西了！興趣和目標來了，學好這門課基本有把握了！

教學設計包括板書設計和交互式設計。即使是多年都上這門課，每次課前都要好好備課進行教學設計。備好課的要求不止是內容必須熟練而且每堂課該板書哪些內容，這些內容該寫在什么位置，這些都應精心設計；PPT講稿上該寫哪些內容，素材要準備好，圖文并茂學生看著不枯燥，當然也不能花哨。對于做科研項目的教師，可以聯系科研中的一些新想法和新技術應用，穿插進教學中，而且在何時插入，交互提問內容、課堂互動何時展開，或者引出問題，讓學生有個思考的過程并不要求學生來回答，而是教師自問自答等這些交互式教學設計都是要在備課的時候完成的。教師有了這么充分的準備和精心的教學設計，帶著感情來講課，課也會講得生動有趣，學生一定會愛聽，對學生來說，聽課不再是辛苦的事情，而是在享受！

二、講清基礎，突出重點，突破難點

\"數字電子技術基礎\"內容較多，在有限課時內不能面面俱到，我們青年教師尤其要注意。對于基礎的和重點的內容要詳細突出，對于難點要講清楚。基礎和重點是邏輯代數基礎知識（包括邏輯函數的表示方法及其之間的相互轉換，邏輯函數的代數化簡和卡諾圖化簡，會由邏輯函數式畫出邏輯圖），門電路的概念，組合電路（包括中規模組合邏輯電路）的分析和設計，觸發器（包括特性方程、動作特點、狀態沌河表及狀態轉換圖、時序圖等），時序邏輯電路（包括中規模時序邏輯電路）的分析和設計等。教師在上課時，一定要強調必須熟練掌握，詳細講解例題。

對于有些題目一定要注意交給學生技巧，比如：用代數法化簡邏輯函數時，用得特別多而且學生比較生疏的公式有：，，教師必須多舉例題反復強調其用法；已知邏輯函數畫卡諾圖時，在熟悉的基礎上可以先不化成最小項直接填卡諾圖，若想得到\"與或\"式，可以采取卡諾圖\"圈1\"的方法，若想得到\"與或非\"式，可以采取卡諾圖\"圈0\"后取反的方法，若想得到\"或與\"式，可以采取卡諾圖\"圈0\"后取反及反演律的方法；對于同步時序電路分析中列出狀態轉換真值表時，可以不用將初態值一一代入次態方程去求，假設3位觸發器的狀態態方程已經得到：

，

，

這里的技巧是先把得到的次態方程等號右邊重新排列，按照由高位觸發器到低位觸發器的順序排好，故可快速從狀態方程易知，Q0n+1=1的初態組合有：Q2nQ1nQ0n=1×0，其中Q1n任意；的初態組合有：Q1n=0，或者，Q0n與Q2n互異且同時要求Q1n=1，即：Q2nQ1nQ0n=×0×，Q2nQ1nQ0n=110，Q2nQ1nQ0n=011；Q2n+1=1的初態組合有：Q2nQ1nQ0n=01×，Q2nQ1nQ0n=110。

例題講完之后再總結加深印象，達到融會貫通、舉一反三的程度。有了這些重點知識，掌握了其中涉及到的基本方法和技巧，學生完全有能力自學存儲器、可編程邏輯器件，在學習A/D和D/A轉換前，復習下動態電路的分析方法，再結合前面掌握的這些重點知識及方法，預習起來就會得心應手。

對于難點，教師交待清楚該理解的理解，該了解的了解就可以了。只要基礎和重要的知識點熟練掌握了，與其相關的學科知識也掌握了，那么難點就不難了。比如：脈沖波形的產生和整形，若學生對先修的RC動態電路分析和計算熟練掌握了那么難點也就變簡單了。

三、重視實驗實踐教學環節

實驗實踐教學是工科院校培養學生工程應用能力的主要方式和手段，而\"數字電子技術基礎\"課程的特點是理論和實踐并重，因此必須重視理論和實踐相結合，重視實驗實踐環節的教學是培養高素質人才的根本，同時，實踐的過程也是理論水平提升的一個過程，二者相輔相成，缺一不可。

隨著電子技術和計算機技術的迅速發展，實踐教學的內容也越來越豐富，對學生的要求也越來越高，由以前單一的驗證性實驗轉變為驗證-設計-綜合性的實驗。這三個階段正體現了對學生能力培養的一個由基本掌握到熟練運用的漸進的過程。

本課程我院實驗學時是16學時，其中要求至少有一個或以上設計（綜合）性實驗。根據課程特點，前幾個實驗是驗證性的實驗，使學生通過實驗對數字電路有個直觀的感性認識。在此基礎上，再開設設計性實驗，例如時序邏輯電路中計數器的設計，教師給出設計要求，提供計數器芯片，要求學生自己畫電路圖，連線驗證其邏輯功能；或者給出某個課堂上沒學過的芯片的邏輯功能表，要求學生首先能看懂其功能表，然后根據設計要求，畫電路圖連線驗證。由于學生剛接觸類似的設計性實驗，剛開始可能不適應，為了節約寶貴的實驗課時間，所以上課前教師可演示一個簡單的設計性實例，學生便很快能上手，獨立開展實驗。為了滿足動手能力較強，基本理論掌握扎實的學生的需求，學校還設立了開放實驗室，學生可以獨自或者以團隊的形式向實驗中心提交項目申請書，如果審核通過，可以去實驗中心領取相應器件開展綜合性的創新實驗。實驗完成后，一方面可以有效提高動手能力和提升理論水平，學生同時可以獲得創新選修學分，一舉兩得，極大地提高了學生的學習積極性和實踐能力。

四、必要的課程綜合提升訓練

理論課內容和實驗必修課上完之后，學生對該門課程有了個比較深入的理解。為了能讓學生較熟練掌握該門課程的內容，教師應該至少花2個學時以上來講授綜合性的練習題，讓學生對數字系統有個比較初步的概念，為將來的課程設計或畢業設計打下一定的基礎。包括綜合分析和綜合設計。綜合設計的過程可能不只涉及題目表層意思對應的那幾塊知識點，還有可能會涉及到最基礎的邏輯代數部分，比如畫卡諾圖從而化簡邏輯函數，或者利用邏輯門和某些中規模器件實現某些功能的電路等等。比如：D/A轉換器和計數器的綜合，譯碼器、數據選擇器和計數器的綜合，或者多個555定時器構成的特定功能電路的綜合，555定時器和多位集成觸發器的綜合，數據選擇器、計數器和多位集成觸發器的綜合，555定時器、D/A轉換器和計數器構成的波形產生電路的綜合、特定功能時序電路的設計等等。例如下面這道綜合題：電路如圖1所示，圖中74HC153為4選1數據選擇器。試問當MN為各種不同輸入時，電路分別是那幾種不同進制的計數器（要求：簡要說明原因）。

這道綜合題考查了學生對計數器芯片74LVC161、譯碼器芯片74HC138和數據選擇器芯片74HC153三大塊知識點的綜合能力。如果學生能正確有條理地分析出該題，說明其對中規模組合邏輯電路和時序邏輯電路掌握較好，而且通過該題的練習，基礎較好的學生發現，這樣的題目比那些僅考一大塊知識點的題目更有趣味性，更能鍛煉自己的思考和解決問題的能力，能讓自己站在一個較高的角度來看\"數字電子技術基礎\"這門課了。而學習成績中等的學生也發現，此前沒經過這樣的練習，突然拿到手，好像不知道從哪下手，一旦練習過，以后碰到類似的題目思路就很明確了。對于差生，可能比較難，但至少可以拓展知識視野。不管對哪個層次的學生來說，綜合訓練都是必須的。

可見綜合訓練可以將幾個知識點糅合在一起，考查學生綜合運用所學知識的能力，是課程結束前必須的提升學生理論綜合水平的好機會。

五、學生學習過程中應注意的方法

1、要善于閱讀課外輔導書

由于教材內容較多而學時有限，有些內容需要課外閱讀理解，擴寬思路和視野，好多解題技巧也都在課外書中才有講解。學生要會讀書，尤其是重點內容要精讀，讀懂、讀透。基礎和重點知識全部掌握了之后，就能通過自學閱讀非重點知識，同時通過輔導書邊學邊練以達到全面學習\"數字電子技術基礎\"課程全部內容的目的，也培養了自學能力和分析問題、解決問題的能力，為將來自學新知識打下基礎。

2、要善于總結，勤于練習

該課程學習知識點多，學生要學會總結，包括課程內容和解題方法、技巧，并配以適當的練習題達到熟能生巧的境界。

3、要充分利用網絡資源

現在網絡上的學習資源非常豐富，除了教材和教輔，學生可以充分利用網絡。我們的課程也掛到學校的數字化學習平臺上了，里面包括教師的課件、補充的習題等，另外還有國家精品課程資源，通過這個精品課程的學習，彌補校內資源的不足。

4、通過自學要掌握PCB設計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術

隨著電子技術的飛速發展，教師上課可以適量介紹一些現代電子技術知識的應用來開闊學生的視野，如利用軟件演示電路仿真，要求學生加強課外學習，并布置一些課外練習。而這些練習的完成要求學生掌握PCB設計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術。這些是需要學生去自學的。

5、要多動手，加強在實踐中學習

學完該門課程，學生可以通過課程設計、電子制作或者參加科技競賽等實踐活動，進一步鞏固所學理論知識，同時鍛煉動手能力，提高自己的綜合素養，這樣才能達到應用型人才培養的目的。

實踐證明這些方法對提高學生的學習能力和學習效率是非常有用的。

參考文獻

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