數字電子技術英文教材分析與全英語教學實踐

劉琲貝 劉漢華 周偉英 晉建秀 廖廣軍

[摘 要] 國際化程度成為近年來衡量高等學校教學與科研水平的重要標準之一。越來越多的重點高校開始大規模推進全英語課程教學改革。通過對若干種《數字電子技術》英文教材進行分析，從總體風格、內容覆蓋、習題編排等方面介紹各自的特點，并與經典中文教材以及通用教學大綱對比，總結出使用引進教材進行全英語授課的若干經驗：“量體裁衣”——彈性制定教學內容;“躍然紙上”——精心設計多媒體課件;“他山之石”——充分利用教輔材料。

[關鍵詞] 全英語教學;數字電子技術;教學方法

[基金項目] 2019年度華南理工大學教研教改項目“工程專業認證背景下的《數字電子技術》課程改革與實踐”（x2dx/Y1190411）;2019年度華南理工大學教研教改項目“基于產學合作的工程實踐教育基地建設”（x2dx/Y1190681）;2020年度廣東省高等教育教學改革項目“校局合作背景下核心課程實驗實訓模塊教學改革研究”

[作者簡介] 劉琲貝（1980—），女，廣東廣州人，博士，華南理工大學電子與信息學院講師，主要從事多媒體信息安全研究;劉漢華（1971—），男，廣東龍門人，碩士，華南理工大學微電子學院講師，主要從事專用集成電路芯片與系統設計研究;

周偉英（1969—），女，廣東湛江人，博士，華南理工大學電子與信息學院副教授，主要從事功率電子學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）37-0069-04? ? [收稿日期] 2021-03-31

一、前言

自從教育部頒布《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》（教高〔2001〕4號）以來，針對其中“本科教育要創造條件使用外語進行公共課和專業課教學”要求，國內各高校紛紛推進雙語、全英語本科課程。

全英語教學課程改革首先須解決教材選用問題。以“數字電子技術”課程為例，在前期調研中發現，難以找到一本與中文教學大綱完全匹配的英文教材，只能通過綜合使用多本英文教材，輔以少量自編資料完成教學。為此，分析了三本《數字電子技術》英文教材，從知識點覆蓋范圍和例題、習題類型等角度進行比較。表1給出三本英文教材的基本信息。

二、教材內容分析

（一）整體對比

由Thomas L.Floyd編著的Digital Fundamentals，11th Edition是國內各高校全英課程使用較多的教材。相對而言，該書的內容組織與國內通用大綱較為接近：從數制轉換和邏輯代數基礎切入，引出組合邏輯電路的一般分析方法，介紹了加法器、比較器、編碼器、解碼器、數據選擇器等組合邏輯芯片的應用;以計數器為例介紹了同步時序電路的設計方法。此外，該教材也涵蓋了鎖存器、單穩態觸發器、施密特觸發器、多諧振蕩器、555定時器、RAM/ROM存儲器、A/D和D/A轉換等內容。該教材并沒有對“門電路”原理做專門的介紹，介紹觸發器原理時也較為簡潔。

由J.Bignell等著的Digital Electronics，4th Edition盡管在國內高校課程中不常選用，但其內容對于Floyd的教材形成了較好的互補。例如，該教材第六章“Specifications and Open-Collector Gates”和第十五章“Tri-state Gates and Interfacing to Currents”基本覆蓋了“門電路”的關鍵知識點;第七章“Flip-Flops”和第八章“Master-Slave D and JK Flip-Flops”則對“觸發器”的構造進行了較詳細的介紹。此外，該書還在部分章節中滲入了可編程邏輯器件的內容。該書另一個特點是特別注重動手操作，配有大量實踐小專題[1] 。

由D.C.Green編著的Applied Digital Electronics，4th Edition暫時未由國內出版商引進，該書為筆者在英國訪學時購買。該書內容更為簡潔，沒有設立“脈沖產生與整形電路”和“存儲器”等專題，“門電路”則在教材第一章以緒論方式給出。但該教材也比較注實用性，同時也引入了較多的可編程邏輯器件內容。

由清華大學閻石、王紅等編著的《數字電子技術基礎（第六版）》是數字電子技術課程的經典教材，受眾非常廣泛。該教材緊扣教學大綱，提供了非常豐富的教材內容，可根據實際情況裁選成不同課時、不同難易程度的教學材料。在最近兩次改版中，該教材也與時俱進地引入了適當的可編程邏輯器件內容。表2給出了上述4種教材的內容對照。

（二）知識點對比示例

為更好地體現幾本教材的異同和特色，以數制與碼制這一內容作為說明示例。“數制和碼制”是數字電子技術的基礎知識，是在進入具體電路分析設計專題前需事先掌握的數學工具，因此被大部分教材作為開篇章節（除引言、緒論外）。

Floyd等編寫的教材首先從熟悉的十進制引出數制中通用的“位權”概念，在此基礎上引入二進制數制，接連介紹了二進制算術運算、補碼表示等內容，最后用兩個稍短的小節介紹了十六進制和八進制[2] 。

講解有符號二進制數的補碼表示時，中文教材給出了n位二進制數N的一般性數學定義，注重理論。而Floyd的教材則直接給出“取反加1”的簡明操作，并舉例說明如何求出一個負數的補碼表示，還介紹了如何通過將符號位權值計為負數來快速判斷補碼數值大小。

關于常見編碼方案的介紹，中文教材介紹了多種編碼，但敘述都非常簡潔，只說明關鍵特征。英文教材則著重介紹了BCD碼和格雷碼，深入淺出地舉了豐富的例子，還給出了格雷碼和二進制碼之間的轉換方法。特別是，英文教材通過轉軸編碼器的例子，具體地解釋了格雷碼如何能夠消除“過渡噪聲”，使學生能夠形象地理解格雷碼的主要優勢。在此基礎上，英文教材繼續通過具體的示例介紹了奇偶校驗碼和循環冗余校驗碼。由此可見，Floyd教材在內容選取上較為重視實用性。