《數字電子技術》課程教學創新改革研究與初探

張錦

【摘 要】隨著現代電子技術領域日益趨向自動化與數字化的快速發展，數字電子技術的發展也是日新月異，而《數字電子技術》作為一門基礎學科其教學的改革與創新也是勢在必行。本文結合該課程的教學經驗，從教學內容、實踐內容、教學方法等方面對該課程教學創新改革提出幾點建議。

【關鍵詞】電子技術；數字電子技術；教學創新改革

0 引言

電子技術當前的發展非常迅速，電子技術可以分為模擬電子技術和數字電子技術兩部分[1-2]。由于大規模集成電路尤其是可編程器件的高速發展，數字電子技術的更新速度非常迅速，信息時代正是以數字化為基本特征，航天、通信、計算機、工業自動化等領域都在應用數字技術，因此對以數字電路邏輯設計和應用為主要內容的《數字電子技術》課程的教學提出了更高的要求。為了適應當前的發展形式，提高教學質量，本文從《數字電子技術》課程教學中存在的不足，從教學內容、實踐教學內容、教學方法方式上對該課程教學創新改革提出幾點建議。

1 教學內容的創新

1.1 數字電子技術與模擬電子技術

數字信號是離散化的信號，信號的值用高低電平來表示分別代表數字邏輯量1或0。而模擬信號是連續信號。數模信號間的轉換往往是將模擬量信號轉換為數字量信號，數模轉換是將傳感器從自然界獲取的連續信號經過采樣、量化、編碼等處理，最終轉化為數字信號。

數字信號較模擬信號具備以下優點：

1）模擬信號是連續型的信號，因此其波形有若干種形式，而數字信號只有高、低兩種信號，為信號的接收與處理帶來了方便。

2）模擬信號極容易收到干擾，這些干擾不僅僅來自信號的采集階段，信號傳輸過程和電子元件本身都會造成誤差，因此模擬信號的精度難以保證。而數字電路中只以高低電平對信號進行編碼，這就保證了信號的抗干擾能力，提高信號的精度。

1.2 教學內容創新

當前大部分高校教學中所選用的《數字電子技術》教材還是講述的是標準邏輯器件。其中包括TTL制造工業的54/74系列和基于CMOS制造工藝的4000系列。基于標準邏輯器件設計的數字系統所需器件多，連線復雜，因此系統可靠性較低，但教學時以標準邏輯器件為研究對象可以方便學生掌握基本原理，也容易理解其搭建的基本電路的設計及分析方法。

電子設計自動化EDA（Electronic Design Automation）技術的出現，可以將硬件進行編程化設計，使得硬件設計的修改像軟件程序修改一樣方便快捷且容易移植。因此在教材的編寫和選擇中應精簡分立元件的內容，引入EDA技術的教學設計環節，通過仿真軟件進行電路的模擬與演示更形象地說明電路的功能[3]，從而提高學生對大規模復雜系統的分析、設計能力，激發學生的學習興趣，培養其創新能力，為學生提供主動學習的試驗平臺。

2 實踐教學內容的創新

《數字電子技術》是一門實踐性非常強的課程，在實踐環節可以給予學生更直觀的理解，可以做到進一步驗證理論和深化理論。實踐教學內容的創新可以從以下幾個方面入手：

1）以“學生為主體，教師為輔助”的實驗教學模式。在實驗過程中運用啟發式教學，以引導和個別輔導的方式鼓勵學生獨立思考問題。在實驗條件允許的情況下采用一人一組的模式，保證每名學生都獨立完成實驗，實驗結束后可以引導學生思考在實驗中遇到的問題，發揮每一名同學的主觀能動性和創新能力。

2）設計綜合性、設計性實驗。綜合性設計性的實驗有助于學生應用所學知識靈活應用的能力，是學生由理論向能力應用的必要路徑。設計實驗時也應考慮實驗的趣味性和可實現性，在實驗過程中學生按照課程所學電路的設計步驟完成實驗，為今后運用數字電路知識解決實際問題打下良好基礎。

3）多種實驗方式：學生要完成實踐教學環節，必須使用實驗室，那么僅僅實驗課上開放的時間可能無法滿足學生的實驗需求，那么針對這一問題，可以將實驗的形式分為課上及課下兩部分，延長實驗室開放時間，保證所有學生完成實驗課程計劃。

4）強化課程設計

在課程設計中強化學生對于EDA技術的應用和掌握，在必選課題外提供若干個備選的課題作為選作課題，在規定時間內完成設計，提高學生的設計能力。

3 教學方式的創新

由于現代電子技術與計算機技術的快速發展，《數字電子技術》在理論教學中的課程內容日益分化，分析方法更加多樣，這使得授課難度加大，因此需要對教學方法和教學手段進行改革。

3.1 啟發式教學

從問題的提出到引導學生思考，再到對結論的假設和求證，激發學生的求知欲，培養其創新能力，例如，講到組合邏輯電路設計時，可以通過比較貼近于生活的實例來激發學生的設計欲望，可以舉一個火車進站與出站調度信號控制的實例：

首先問題的提出：

1）鐵路安全問題今年來頻頻出現，特別是全國火車大提速后，此問題如何解決？

2）經統計研究，大部分事故因火車班次調度有誤引起。

3）作為一名電氣工程師，你該如何解決這個問題？

4）如何利用組合邏輯電路設計步驟解決火車調度問題？

通過問題的提出將這樣一個現實生活中的常見問題轉化為該次課所上的內容中來，接下來導入實際問題：

例：旅客列車有特快、普快和普客3種，在同一時間，只允許有一列客車從車站發出，即只能給出一種開車信號，上述3種客車的優先級別是特快最高，其次是普快、普客。 試用優先編碼器實現上述邏輯要求。

接下來引導學生分析：請求信號有3個，分別為特快、普快、普客3種列車的請求開出信號，而站里發出的允許信號為輸出信號，根據組合邏輯電路設計步驟，求解其邏輯圖。

最后按照邏輯電路設計的步驟解題。

3.2 EDA仿真軟件與多媒體結合教學

《數字電子技術》課程的顯著特點是圖表大、信息豐富，且電路狀態的變化是動態的，因此可采用EDA軟件畫出不同的控制方式電路，并將對應的仿真結果以波形圖方式給出，讓學生直觀形象地領會所學內容，提高學習效率。

4 結束語

《數字電子技術》課程的教學創新改革應適應數字電子技術發展的現狀，在內容及教學重點上相應調整，此外，為了使學生更直觀更容易理解數字電子技術的設計過程，應加強與實際生活的聯系以及實踐環節的設計與創新。

【參考文獻】

[1]薛延霞，鄭燕.數字電子技術課程教學改革的探討[J].西安郵電學院學報，2006（11）.

[2]佘新平，余士求，余厚全.數字電子技術課程實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術，2012（10）.

[3]劉銀萍，陳惠珊.數字電子技術實驗教學改革的探討[J].實驗室研究與探索，2006（25）.

[責任編輯：侯天宇]