《數字電子技術》課程教學中的幾點思考

毛鳳翔

摘要：《數字電子技術》是高等院校工科電子、計算機類專業本科生必修的專業基礎課，在整個教學體系中起著重要的作用。該文就《數字電子技術》課程教學過程中，怎樣利用數學電子技術思維，如何培養學生創新能力，如何培養學生自學能力，如何培養學生實踐能力等方面進行了探討。

關鍵詞： 數字電子技術；創新思維；發現法；計算機仿真

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0112-02

我國的《高等教育法》第五條規定：“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”，教育部也把實踐教學、創新培養作為高校本科教學工作水平評估的關鍵指標之一，大學的課堂教學，應該把這一思想貫穿在每一節的課程教學中。

《數字電子技術》 簡稱“數電”，是高等院校工科電子信息 、電氣信息類各專業和部分非電類本科生必修的技術基礎課[ 1] 。學生學習《數字電子技術》這門課程，不僅要掌握數字電路的基本概念、基本原理、基本的分析設計電路的方法外，還有掌握利用軟件仿真實驗、系統集成電路設計等數字電路的綜合能力，培養學生三種思維 [ 2]： ①系統思維 ： 通過一個電路系統設計，從信號的獲取、輸入、處理、輸出，到電路各個部分的功能作用、邏輯關系、參數設置之間的協調來培養學生的系統思維；②科學進步思維 ：數字電子技術發展日新月異，通過學習數字電子技術的基礎，聯系正在使用或者未來將使用的數字電子技術，讓學生用科學、發展的眼光看待該課程，培養學生的科學發展思維；③創新思維 ：通過學習每個電子元器件的產生背景、電路設計的構思和應用實現都具有啟發性， 能夠充分發揮學生的想象力和創造力，從而培養學生的創新思維。

1 基于創新思維的課堂教學

1.1 邏輯代數中數值轉換中的創新

在計算機思維中，二進制是計算機計算的基礎運算規則，所以十進制到二進制的轉換就是重點內容，也是學生必須要掌握的知識。傳統的十進制到二進制的轉換都是采用基數連除法。這種方法是萬能的方法，但是遇到整數位500以上的十進制轉換為二進制是就比較麻煩。在教學過程中，引導學生利用創新思維，找到一種快捷的計算方法。只要我們熟記[20=1----210=1024]，任意一個十進制數我們都可以把它表示成若干個2的冪次方的和的形式。那么我們就可以利用降冪法，很容易解決問題。例如：

1.2 利用逆向思維培養學生的創新能力

在課堂教學過程中，積極引導學生逆向思考，能夠克服思維定勢，破除由經驗和習慣造成的僵化認識模式，能夠培養學生的創造力，提高學生的創新能力。在數字電子技術課堂教學過程中，逆襲思維存在多種形式。比如：邏輯代數中的反演定理[3]

對于任意一個邏輯函數表達式Y，如果將Y中所有的“1”換成“0”，“0”換成“1”，“.”換成“+”，“+”換成“.”，原變量換成反變量，反變量換成原變量，那么所得的表達式就是Y的[Y]。利用好其中的“0”與“1” 、“ +”與“ ·” 、原變量與反變量的替換，引導學生利用反演定了就推導出一些基本的定理和公式，讓學生對對邏輯代數中的基本定理和公式的理解和記憶更加深刻。

2 基于發現法的自學能力的培養

《數字電子技術》課程教學中，要培養學生對課程體系的理解和掌握。在課堂教學中培養學生的課程體系思維非常有必要。但是課堂時間有限，積極引導學生自學變得尤為重要。比如：我們在學習組合邏輯電路加法器的時候，全加器的輸出表達式為：[Si（A，B，Ci-1）=m（1，2，4，7）Ci（A，B，Ci-1）=m（3，5，6，7）]

那么減法器是什么形式呢？雖然課本上沒有講，但可以在此處布置一個課程設計，讓學生先設計全減器，在改進設計4位二進制減法器，然后設計4位減法器的級聯。最后讓學生以課程設計的形式完成減法器的設計。

在講觸發器功能結構時，首先介紹觸發器的基本原理及RS觸發器，講解RS觸發器的特征方程：

[Qn+1=S+RQnRS=0（約束條件）]

引導學生分析RS觸發器存在的約束條件問題、抗干擾能力差的問題，從而布置學生的課后作業，分析解決問題的方法，從而為后面講JK觸發器，D、T觸發器奠定基礎。

這樣的學習方式，既能讓學生對觸發器結構體系很快的掌握，同時也培養了學生自學能力，培養學生好的學習習慣。

3 基于計算機仿真的實驗能力的培養

數字電子技術是理論與實踐結合很緊密的一門學科，實踐教學是數字電子技術教學的中重要的組成部分。現在很多高校的數字電子技術課程的實驗課程大多都是利用數字電子的實驗箱來完成的驗證式實驗。大多學生沒有興趣，也不能讓學生正真理解數字電子技術實驗的精髓。為了更好完成數字電子技術的實驗，培養學生的數電思維，培養學生計算機仿真的能力，把EDA（Electronic Design Automation）技術引入課堂教學就非常必要的。我們利用EDA技術把電路中用語言和文字難以表達的或者不易理解的變化過程進行模擬，能更形象的說明電路的功能和時序電路的時序波形，使得學生既能深入地理解所學內容，還能增加學生的學習興趣，提高學生的解決實際問題的能力，提高學習效率。比如：我們利用MAX+plusⅡ仿真4位移位寄存器的波形：

通過仿真的波形，我們就能夠清楚的分析出各個時序電路的邏輯功能。通過不斷的實踐，學生熟練了EDA的使用，可以結合校內外的創新項目，電子設計大賽等活動，培養學生的創新能力和實際動手能力。

4 基于電子競賽的創新能力的培養

全國大學生電子設計大賽是教育廳倡導的四大學科競賽之一，其特色是與理論聯系實際學風建設緊密結合，競賽內容既有理論設計，又有實際制作，以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎和實踐創新能力。在實踐教學過程中，每章結合往年電子設計大賽的賽題安排實驗，即能夠使學生把所學的理論知識在試驗中實現，還能夠鍛煉學生利用理論知識進行創新處理，從而培養學生的創新精神和實踐能力，發展學生獨立的思維，培養他們的個性。這樣培養出來的學生到了工作崗位就會很快適應角色，顯現出很強的綜合素質。

5 基于項目的學生創新能力的培養

項目教學法在《數字電子技術》課程中的運用，不僅對學生學習積極、性主動性有顯著的提高和促進，還對學生的創新能力，團隊合作能力以及綜合素質的提升都能夠起到很好的效果。項目教學大致分為五個步驟：確定目標任務、擬定項目的計劃、組織項目實施、檢查評估、總結在項目結束后應及時對項目成果進行評價總結、項目展示或結果應用。

比如：在《數字電子技術》課程教學中講到組合邏輯電路設計時候，我們安排學生實踐項目是：用與非門設計一個三變量“多數表決電路”。

按照合組合邏輯電路的設計方法要求，學生首先根據邏輯功能的要求，列出輸入和輸出變量的真值表；由真值表列出邏輯函數表達式；按照最簡表達式畫出邏輯電路圖。

接下來讓各小組指導工作計劃，規劃好任務分工，讓學生即參與又在互相競爭，教師在這個環節起到監督的作用，主要是為了培養學生的競爭和協作的意識。

按照理論分析，令74LS138 3線-8線譯碼器的地址端分別為[A2=A、A1=B、A0=C]

則：[Y=m3+m5+m6+m7=m3m5m6m7]

按照理論分析，結合學生的設計方案，可以設計的電路如圖5。

項目結束以后，各個小組負責檢查安裝，發現問題立即調整法案，這樣有利于培養學生良好的學習方法及嚴謹的工作態度。

一門課程的學習，不僅要讓學生掌握扎實的專業知識，還要培養學生創新思維、自學能力、利用計算機思維解決課程問題等能力，我想這才是我們提高教學質量的根本，是每個教師的 “傳道”這樣培養的學生才是社會需要的人才。

參考文獻：

[1] 閻石.數字電子技術基礎[M] .北京：高等教育出版社，2006.

[2] 清華大學自動化系電子技術基礎教學組.電子技術基礎課程的建設與實踐[C] .北京： 2004.

[3] 余孟嘗.數字電子技術基礎簡明教程：第三版[M].北京：高等教育出版社，2006.