《数字电子技术》课程教学创新改革研究与初探

【摘 要】随着现代电子技术领域日益趋向自动化与数字化的快速发展，数字电子技术的发展也是日新月异，而《数字电子技术》作为一门基础学科其教学的改革与创新也是势在必行。本文结合该课程的教学经验，从教学内容、实践内容、教学方法等方面对该课程教学创新改革提出几点建议。

【关键词】电子技术；数字电子技术；教学创新改革

0 引言

电子技术当前的发展非常迅速，电子技术可以分为模拟电子技术和数字电子技术两部分[1-2]。由于大规模集成电路尤其是可编程器件的高速发展，数字电子技术的更新速度非常迅速，信息时代正是以数字化为基本特征，航天、通信、计算机、工业自动化等领域都在应用数字技术，因此对以数字电路逻辑设计和应用为主要内容的《数字电子技术》课程的教学提出了更高的要求。为了适应当前的发展形式，提高教学质量，本文从《数字电子技术》课程教学中存在的不足，从教学内容、实践教学内容、教学方法方式上对该课程教学创新改革提出几点建议。

1 教学内容的创新

1.1 数字电子技术与模拟电子技术

数字信号是离散化的信号，信号的值用高低电平来表示分别代表数字逻辑量1或0。而模拟信号是连续信号。数模信号间的转换往往是将模拟量信号转换为数字量信号，数模转换是将传感器从自然界获取的连续信号经过采样、量化、编码等处理，最终转化为数字信号。

数字信号较模拟信号具备以下优点：

1）模拟信号是连续型的信号，因此其波形有若干种形式，而数字信号只有高、低两种信号，为信号的接收与处理带来了方便。

2）模拟信号极容易收到干扰，这些干扰不仅仅来自信号的采集阶段，信号传输过程和电子元件本身都会造成误差，因此模拟信号的精度难以保证。而数字电路中只以高低电平对信号进行编码，这就保证了信号的抗干扰能力，提高信号的精度。

1.2 教学内容创新

当前大部分高校教学中所选用的《数字电子技术》教材还是讲述的是标准逻辑器件。其中包括TTL制造工业的54/74系列和基于CMOS制造工艺的4000系列。基于标准逻辑器件设计的数字系统所需器件多，连线复杂，因此系统可靠性较低，但教学时以标准逻辑器件为研究对象可以方便学生掌握基本原理，也容易理解其搭建的基本电路的设计及分析方法。

电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）技术的出现，可以将硬件进行编程化设计，使得硬件设计的修改像软件程序修改一样方便快捷且容易移植。因此在教材的编写和选择中应精简分立元件的内容，引入EDA技术的教学设计环节，通过仿真软件进行电路的模拟与演示更形象地说明电路的功能[3]，从而提高学生对大规模复杂系统的分析、设计能力，激发学生的学习兴趣，培养其创新能力，为学生提供主动学习的试验平台。

2 实践教学内容的创新

《数字电子技术》是一门实践性非常强的课程，在实践环节可以给予学生更直观的理解，可以做到进一步验证理论和深化理论。实践教学内容的创新可以从以下几个方面入手：

1）以“学生为主体，教师为辅助”的实验教学模式。在实验过程中运用启发式教学，以引导和个别辅导的方式鼓励学生独立思考问题。在实验条件允许的情况下采用一人一组的模式，保证每名学生都独立完成实验，实验结束后可以引导学生思考在实验中遇到的问题，发挥每一名同学的主观能动性和创新能力。

2）设计综合性、设计性实验。综合性设计性的实验有助于学生应用所学知识灵活应用的能力，是学生由理论向能力应用的必要路径。设计实验时也应考虑实验的趣味性和可实现性，在实验过程中学生按照课程所学电路的设计步骤完成实验，为今后运用数字电路知识解决实际问题打下良好基础。

3）多种实验方式：学生要完成实践教学环节，必须使用实验室，那么仅仅实验课上开放的时间可能无法满足学生的实验需求，那么针对这一问题，可以将实验的形式分为课上及课下两部分，延长实验室开放时间，保证所有学生完成实验课程计划。

4）强化课程设计

在课程设计中强化学生对于EDA技术的应用和掌握，在必选课题外提供若干个备选的课题作为选作课题，在规定时间内完成设计，提高学生的设计能力。

3 教学方式的创新

由于现代电子技术与计算机技术的快速发展，《数字电子技术》在理论教学中的课程内容日益分化，分析方法更加多样，这使得授课难度加大，因此需要对教学方法和教学手段进行改革。

3.1 启发式教学

从问题的提出到引导学生思考，再到对结论的假设和求证，激发学生的求知欲，培养其创新能力，例如，讲到组合逻辑电路设计时，可以通过比较贴近于生活的实例来激发学生的设计欲望，可以举一个火车进站与出站调度信号控制的实例：

首先问题的提出：

1）铁路安全问题今年来频频出现，特别是全国火车大提速后，此问题如何解决？

2）经统计研究，大部分事故因火车班次调度有误引起。

3）作为一名电气工程师，你该如何解决这个问题？

4）如何利用组合逻辑电路设计步骤解决火车调度问题？

通过问题的提出将这样一个现实生活中的常见问题转化为该次课所上的内容中来，接下来导入实际问题：

例：旅客列车有特快、普快和普客3种，在同一时间，只允许有一列客车从车站发出，即只能给出一种开车信号，上述3种客车的优先级别是特快最高，其次是普快、普客。 试用优先编码器实现上述逻辑要求。

接下来引导学生分析：请求信号有3个，分别为特快、普快、普客3种列车的请求开出信号，而站里发出的允许信号为输出信号，根据组合逻辑电路设计步骤，求解其逻辑图。

最后按照逻辑电路设计的步骤解题。

3.2 EDA仿真软件与多媒体结合教学

《数字电子技术》课程的显著特点是图表大、信息丰富，且电路状态的变化是动态的，因此可采用EDA软件画出不同的控制方式电路，并将对应的仿真结果以波形图方式给出，让学生直观形象地领会所学内容，提高学习效率。

4 结束语

《数字电子技术》课程的教学创新改革应适应数字电子技术发展的现状，在内容及教学重点上相应调整，此外，为了使学生更直观更容易理解数字电子技术的设计过程，应加强与实际生活的联系以及实践环节的设计与创新。

【参考文献】

[1]薛延霞，郑燕.数字电子技术课程教学改革的探讨[J].西安邮电学院学报，2006（11）.

[2]佘新平，余士求，余厚全.数字电子技术课程实验教学改革探索[J].实验科学与技术，2012（10）.

[3]刘银萍，陈惠珊.数字电子技术实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2006（25）.