“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學探索

摘要：根據(jù)\"數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\"課程特點，總結(jié)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(shè)計、基礎(chǔ)知識和重點難點的講授、實驗實踐教學環(huán)節(jié)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(jié)和勤于練習、充分利用網(wǎng)絡(luò)、通過自學要掌握PCB設(shè)計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術(shù)、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(guān)鍵詞：教學設(shè)計；綜合提升訓練；課外閱讀

中圖分類號：G623.23

\"數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\"課程是高等學校電子電氣信息、自動化類專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學習\"微機原理與接口技術(shù)\"、\"單片機原理與技術(shù)\"等后續(xù)課程的重要的先修課程，在人才培養(yǎng)的課程體系中起著非常重要的基礎(chǔ)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(shù)的飛速發(fā)展，新器件、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，隨之反映出來的是某些傳統(tǒng)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(jié)了近幾年的教學方法和體會。

一、 注重教學設(shè)計

目前教學手段一般是采用傳統(tǒng)的板書和現(xiàn)代教育技術(shù)有機結(jié)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(shè)計包括板書設(shè)計和交互式設(shè)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(shè)計。備好課的要求不止是內(nèi)容必須熟練而且每堂課該板書哪些內(nèi)容，這些內(nèi)容該寫在什么位置，這些都應精心設(shè)計；PPT講稿上該寫哪些內(nèi)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(lián)系科研中的一些新想法和新技術(shù)應用，穿插進教學中，而且在何時插入，交互提問內(nèi)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(shè)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(shè)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(chǔ)，突出重點，突破難點

\"數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\"內(nèi)容較多，在有限課時內(nèi)不能面面俱到，我們青年教師尤其要注意。對于基礎(chǔ)的和重點的內(nèi)容要詳細突出，對于難點要講清楚。基礎(chǔ)和重點是邏輯代數(shù)基礎(chǔ)知識（包括邏輯函數(shù)的表示方法及其之間的相互轉(zhuǎn)換，邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡和卡諾圖化簡，會由邏輯函數(shù)式畫出邏輯圖），門電路的概念，組合電路（包括中規(guī)模組合邏輯電路）的分析和設(shè)計，觸發(fā)器（包括特性方程、動作特點、狀態(tài)沌河表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、時序圖等），時序邏輯電路（包括中規(guī)模時序邏輯電路）的分析和設(shè)計等。教師在上課時，一定要強調(diào)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(shù)法化簡邏輯函數(shù)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(diào)其用法；已知邏輯函數(shù)畫卡諾圖時，在熟悉的基礎(chǔ)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(tài)轉(zhuǎn)換真值表時，可以不用將初態(tài)值一一代入次態(tài)方程去求，假設(shè)3位觸發(fā)器的狀態(tài)態(tài)方程已經(jīng)得到：

，

，

這里的技巧是先把得到的次態(tài)方程等號右邊重新排列，按照由高位觸發(fā)器到低位觸發(fā)器的順序排好，故可快速從狀態(tài)方程易知，Q0n+1=1的初態(tài)組合有：Q2nQ1nQ0n=1×0，其中Q1n任意；的初態(tài)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(tài)組合有：Q2nQ1nQ0n=01×，Q2nQ1nQ0n=110。

例題講完之后再總結(jié)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(zhuǎn)換前，復習下動態(tài)電路的分析方法，再結(jié)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(chǔ)和重要的知識點熟練掌握了，與其相關(guān)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(chǎn)生和整形，若學生對先修的RC動態(tài)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(huán)節(jié)

實驗實踐教學是工科院校培養(yǎng)學生工程應用能力的主要方式和手段，而\"數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\"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(jié)合，重視實驗實踐環(huán)節(jié)的教學是培養(yǎng)高素質(zhì)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(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，實踐教學的內(nèi)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(zhuǎn)變?yōu)轵炞C-設(shè)計-綜合性的實驗。這三個階段正體現(xiàn)了對學生能力培養(yǎng)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(shè)計（綜合）性實驗。根據(jù)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(shù)字電路有個直觀的感性認識。在此基礎(chǔ)上，再開設(shè)設(shè)計性實驗，例如時序邏輯電路中計數(shù)器的設(shè)計，教師給出設(shè)計要求，提供計數(shù)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(jù)設(shè)計要求，畫電路圖連線驗證。由于學生剛接觸類似的設(shè)計性實驗，剛開始可能不適應，為了節(jié)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(shè)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(shè)立了開放實驗室，學生可以獨自或者以團隊的形式向?qū)嶒炛行奶峤豁椖可暾垥绻麑徍送ㄟ^，可以去實驗中心領(lǐng)取相應器件開展綜合性的創(chuàng)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(chuàng)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(nèi)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(nèi)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(shù)字系統(tǒng)有個比較初步的概念，為將來的課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。包括綜合分析和綜合設(shè)計。綜合設(shè)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(chǔ)的邏輯代數(shù)部分，比如畫卡諾圖從而化簡邏輯函數(shù)，或者利用邏輯門和某些中規(guī)模器件實現(xiàn)某些功能的電路等等。比如：D/A轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器的綜合，譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和計數(shù)器的綜合，或者多個555定時器構(gòu)成的特定功能電路的綜合，555定時器和多位集成觸發(fā)器的綜合，數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器和多位集成觸發(fā)器的綜合，555定時器、D/A轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器構(gòu)成的波形產(chǎn)生電路的綜合、特定功能時序電路的設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)器（要求：簡要說明原因）。

這道綜合題考查了學生對計數(shù)器芯片74LVC161、譯碼器芯片74HC138和數(shù)據(jù)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(guī)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(chǔ)較好的學生發(fā)現(xiàn)，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(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\"這門課了。而學習成績中等的學生也發(fā)現(xiàn)，此前沒經(jīng)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(jié)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(nèi)容較多而學時有限，有些內(nèi)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(nèi)容要精讀，讀懂、讀透。基礎(chǔ)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(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\"課程全部內(nèi)容的目的，也培養(yǎng)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(chǔ)。

2、要善于總結(jié)，勤于練習

該課程學習知識點多，學生要學會總結(jié)，包括課程內(nèi)容和解題方法、技巧，并配以適當?shù)木毩曨}達到熟能生巧的境界。

3、要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。我們的課程也掛到學校的數(shù)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(nèi)資源的不足。

4、通過自學要掌握PCB設(shè)計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術(shù)

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，教師上課可以適量介紹一些現(xiàn)代電子技術(shù)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(shè)計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術(shù)。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(shè)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(yǎng)，這樣才能達到應用型人才培養(yǎng)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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