高職數字電子技術教改實踐

摘 要：基于數字電子課程教學現狀，本文提出了利用自制開發板及結合仿真軟件，采用模塊法、分類法學習理論與實驗。實踐證明，該教學模式豐富了教學手段，為“教學一體化課堂”摸索了一條有效途徑。

關鍵詞：數字電子 開發板制作 教學改革 實訓模塊化

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

《數字電子技術》教學包括基礎理論知識教學和技能實踐教學兩部分，是電類及相關專業必修課。數電課程中理論及實踐與模電比較有較大差別，很多學生對課堂內容理解上有困難，教學效率不高。為了培養學生實踐設計能力和提高教學效率，采用仿真軟件與自制開發板相結合設計實踐項目。實踐證明，使用自制開發板及課程體系的模塊化教學使理論知識更為感性，提高課堂效率，加強了理論的理解，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用是數字電子技術教學的兩個側重點。教學過程中引導學生運用已學知識自主獨立創新設計電路，結合硬件更新，強化理論知識的理解和應用，奠定單片機及專業技能基礎。當前數電教學存在教育思路與硬件技術發展速度不一致的現象，導致了學生的創新設計能力和應用能力不足，數字電子技術課程改革迫在眉睫。

2 內容結構調整及措施

2.1 課程內容結構調整

改變以往常規設計思路，采用模塊法整合課程知識結構，合理設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，其內容為：邏輯基礎、三大邏輯門、組合、時序電路等方面。該體系主要是加強電路分析以及邏輯思維方面能力訓練。

其次，應用性模塊體系，其內容為：常規集成器件應用、數字綜合電路的設計與調試等。該體系主要是加強運用數字電路知識按要求設計電路方面能力訓練。

再次，大規模集成電路應用體系，其內容為：VHDL語言、DSP和FPGA技術應用的基本理論、方法以及仿真軟件的應用，該體系主要培養電路設計理念，為掌握運用不斷出現的硬件新技術、新產品奠定基礎。

2.2 授課課時及方式調整

該課程的教學大綱在修訂上應該體現出現代數字電路的先進性，與此同時教學模式必須同步，做出相應的調整以便更好的優化課程的內容。在課時安排方面應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，環環相扣。其次數字語言、DSP、FPGA技術在數字電路課程教學中可以介紹其簡單使用方法，但為更好運用應另設為一門新課，其次要合理設計每個體系綜合模塊項目，使之內容上涵蓋體系內相關知識，效果上可以用仿真軟件實現其結果，實操上可以用自制開發板調試。真正做到軟、硬同時進行真正做到知其然還自其所以然。

3 新授課方法及教學模式

3.1 課堂中自制開發板應用

當前各學校實驗室使用數字電路實驗設備為箱體式，不光體積大占用空間，更為遺憾的是可操作性小、設計性項目少，未為該課程學習帶來實際效果，學生對知識的認識往往是一知半解。為此，結合課程教學特點以及實驗的便利，作者開發了“數字電子設計開發板”（見圖1），該板設計合理，制作簡單、便攜實用，巧妙的把模擬電路、數字電路、單片機融合一體，既簡便實用，為后續單片機的學習奠定基礎，開發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實驗。同時該板中配有簡單的51系列單片機基本模塊，可進行相關仿真使用。在教學中，一些基本電路，可直接在教室邊教學邊實踐，合理的應用好該開發板，就能真正的做到“教、學、做”一體化。

3.2 綜合設計項目在課堂多媒體教學中仿真

基于數字電子技術的發展迅猛、大規模集成電路不斷涌現。為更好的運用各類硬件，在學習過程中應充分使用仿真軟件模擬運行結果，不斷在電腦中修改其外界屬性，觀其結果變化。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，從而改變555輸出頻率，觀其CD4017輸出的帶來的變化。兩者結合起來很形象直觀的讓學生掌握555及4017的特性及使用方法。

3.3 數電課程中引入單片機入門學習

數字電路是為后續綜合電路設計奠定基礎，而目在綜合應用電路大都采用單片機來實現，基于此單片機重要性可想而知。單片機可以實現大都數字電路同樣的結果，而電路結構卻極為簡單。因此，在數電的教學與實踐中逐步引入單片機基本概念，同一個效果采用不同的電路，讓學生更深刻理解大規模集成電路的應用，圖3為采用單片機來實現流水燈效果。該電路與采用十進制計數器CD4017構造流水效果一致，甚至可以設計更復雜效果，但電路卻比后者簡單。

4 結語

作者開發設計的“數字電路開發板”獲國家授權發明專利，作者在教學實踐中通過幾期的教學改革，實踐證明，取得了良好的效果，為數字電路教學改革做出以下幾個方面成就：（1）為“教學一體化課堂”摸索了一條有效途徑，令課堂教學更形象生動、內容豐富；（2）緩解了實驗室緊張的局面，節約成本同時增加了學生動手綜合設計機會，提高了實訓效果；（3）為課外學習提供了良好的平臺支持，豐富了學生課外課程設計生活，提高了學習效率；（4）為基礎課程與專業課程前后建立有機聯系，激發了學習單片機技術的熱情。該課程的改革有利于綜合技能的提高，同時“數字電路開發板”具有較好的價值和推廣前景。

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