高職數(shù)字電子技術(shù)教改實踐

摘 要：基于數(shù)字電子課程教學(xué)現(xiàn)狀，本文提出了利用自制開發(fā)板及結(jié)合仿真軟件，采用模塊法、分類法學(xué)習(xí)理論與實驗。實踐證明，該教學(xué)模式豐富了教學(xué)手段，為“教學(xué)一體化課堂”摸索了一條有效途徑。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子 開發(fā)板制作 教學(xué)改革 實訓(xùn)模塊化

中圖分類號：TN79-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（a）-0143-02

《數(shù)字電子技術(shù)》教學(xué)包括基礎(chǔ)理論知識教學(xué)和技能實踐教學(xué)兩部分，是電類及相關(guān)專業(yè)必修課。數(shù)電課程中理論及實踐與模電比較有較大差別，很多學(xué)生對課堂內(nèi)容理解上有困難，教學(xué)效率不高。為了培養(yǎng)學(xué)生實踐設(shè)計能力和提高教學(xué)效率，采用仿真軟件與自制開發(fā)板相結(jié)合設(shè)計實踐項目。實踐證明，使用自制開發(fā)板及課程體系的模塊化教學(xué)使理論知識更為感性，提高課堂效率，加強(qiáng)了理論的理解，鞏固了技能。

1 課程特點與作用

對概念的理解和集成器件的應(yīng)用是數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的兩個側(cè)重點。教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)知識自主獨立創(chuàng)新設(shè)計電路，結(jié)合硬件更新，強(qiáng)化理論知識的理解和應(yīng)用，奠定單片機(jī)及專業(yè)技能基礎(chǔ)。當(dāng)前數(shù)電教學(xué)存在教育思路與硬件技術(shù)發(fā)展速度不一致的現(xiàn)象，導(dǎo)致了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力和應(yīng)用能力不足，數(shù)字電子技術(shù)課程改革迫在眉睫。

2 內(nèi)容結(jié)構(gòu)調(diào)整及措施

2.1 課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)調(diào)整

改變以往常規(guī)設(shè)計思路，采用模塊法整合課程知識結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計每個模塊綜合實踐項目。整合后課程模塊體系如下。

首先，為基本理論模塊體系，其內(nèi)容為：邏輯基礎(chǔ)、三大邏輯門、組合、時序電路等方面。該體系主要是加強(qiáng)電路分析以及邏輯思維方面能力訓(xùn)練。

其次，應(yīng)用性模塊體系，其內(nèi)容為：常規(guī)集成器件應(yīng)用、數(shù)字綜合電路的設(shè)計與調(diào)試等。該體系主要是加強(qiáng)運用數(shù)字電路知識按要求設(shè)計電路方面能力訓(xùn)練。

再次，大規(guī)模集成電路應(yīng)用體系，其內(nèi)容為：VHDL語言、DSP和FPGA技術(shù)應(yīng)用的基本理論、方法以及仿真軟件的應(yīng)用，該體系主要培養(yǎng)電路設(shè)計理念，為掌握運用不斷出現(xiàn)的硬件新技術(shù)、新產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

2.2 授課課時及方式調(diào)整

該課程的教學(xué)大綱在修訂上應(yīng)該體現(xiàn)出現(xiàn)代數(shù)字電路的先進(jìn)性，與此同時教學(xué)模式必須同步，做出相應(yīng)的調(diào)整以便更好的優(yōu)化課程的內(nèi)容。在課時安排方面應(yīng)合理分配三模塊體系課時比例，前一個體系為后一體系基礎(chǔ)，環(huán)環(huán)相扣。其次數(shù)字語言、DSP、FPGA技術(shù)在數(shù)字電路課程教學(xué)中可以介紹其簡單使用方法，但為更好運用應(yīng)另設(shè)為一門新課，其次要合理設(shè)計每個體系綜合模塊項目，使之內(nèi)容上涵蓋體系內(nèi)相關(guān)知識，效果上可以用仿真軟件實現(xiàn)其結(jié)果，實操上可以用自制開發(fā)板調(diào)試。真正做到軟、硬同時進(jìn)行真正做到知其然還自其所以然。

3 新授課方法及教學(xué)模式

3.1 課堂中自制開發(fā)板應(yīng)用

當(dāng)前各學(xué)校實驗室使用數(shù)字電路實驗設(shè)備為箱體式，不光體積大占用空間，更為遺憾的是可操作性小、設(shè)計性項目少，未為該課程學(xué)習(xí)帶來實際效果，學(xué)生對知識的認(rèn)識往往是一知半解。為此，結(jié)合課程教學(xué)特點以及實驗的便利，作者開發(fā)了“數(shù)字電子設(shè)計開發(fā)板”（見圖1），該板設(shè)計合理，制作簡單、便攜實用，巧妙的把模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)融合一體，既簡便實用，為后續(xù)單片機(jī)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，開發(fā)板采用電池或者交流電供電，需提供的信號、頻率測試等電路來源于模電中的基礎(chǔ)實驗。同時該板中配有簡單的51系列單片機(jī)基本模塊，可進(jìn)行相關(guān)仿真使用。在教學(xué)中，一些基本電路，可直接在教室邊教學(xué)邊實踐，合理的應(yīng)用好該開發(fā)板，就能真正的做到“教、學(xué)、做”一體化。

3.2 綜合設(shè)計項目在課堂多媒體教學(xué)中仿真

基于數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展迅猛、大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)。為更好的運用各類硬件，在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)充分使用仿真軟件模擬運行結(jié)果，不斷在電腦中修改其外界屬性，觀其結(jié)果變化。從而更深刻的掌握器件使用。

圖2為在PROTUES仿真軟件下，通過改變R2參數(shù)，從而改變555輸出頻率，觀其CD4017輸出的帶來的變化。兩者結(jié)合起來很形象直觀的讓學(xué)生掌握555及4017的特性及使用方法。

3.3 數(shù)電課程中引入單片機(jī)入門學(xué)習(xí)

數(shù)字電路是為后續(xù)綜合電路設(shè)計奠定基礎(chǔ)，而目在綜合應(yīng)用電路大都采用單片機(jī)來實現(xiàn)，基于此單片機(jī)重要性可想而知。單片機(jī)可以實現(xiàn)大都數(shù)字電路同樣的結(jié)果，而電路結(jié)構(gòu)卻極為簡單。因此，在數(shù)電的教學(xué)與實踐中逐步引入單片機(jī)基本概念，同一個效果采用不同的電路，讓學(xué)生更深刻理解大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，圖3為采用單片機(jī)來實現(xiàn)流水燈效果。該電路與采用十進(jìn)制計數(shù)器CD4017構(gòu)造流水效果一致，甚至可以設(shè)計更復(fù)雜效果，但電路卻比后者簡單。

4 結(jié)語

作者開發(fā)設(shè)計的“數(shù)字電路開發(fā)板”獲國家授權(quán)發(fā)明專利，作者在教學(xué)實踐中通過幾期的教學(xué)改革，實踐證明，取得了良好的效果，為數(shù)字電路教學(xué)改革做出以下幾個方面成就：（1）為“教學(xué)一體化課堂”摸索了一條有效途徑，令課堂教學(xué)更形象生動、內(nèi)容豐富；（2）緩解了實驗室緊張的局面，節(jié)約成本同時增加了學(xué)生動手綜合設(shè)計機(jī)會，提高了實訓(xùn)效果；（3）為課外學(xué)習(xí)提供了良好的平臺支持，豐富了學(xué)生課外課程設(shè)計生活，提高了學(xué)習(xí)效率；（4）為基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程前后建立有機(jī)聯(lián)系，激發(fā)了學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的熱情。該課程的改革有利于綜合技能的提高，同時“數(shù)字電路開發(fā)板”具有較好的價值和推廣前景。

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