数字电子技术课程教学改革的研究与实践

(吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林132022)

吉林化工学院“数字电子技术”课程与省级精品课“电路理论”和省级优秀课“电子实践系列课”、“模拟电子技术”等优质课程资源共同构成了电工电子课程群，是“电气信息类专业‘三三式’现代工程师省级人才培养模式创新实验区”和“卓越工程师教育培养计划”的重要课程支点。作为工科仪器类、电气类、电子信息类和自动化类等本科专业的主要技术基础课程和核心课程，“数字电子技术”课程的主要任务是使学生了解数字电子技术的基本概念和基本理论，掌握数字电路的分析方法和设计方法，是后续专业课的主要先导课程之一［1-2］。

近年来，随着学校不断深入开展工程素质教育，“数字电子技术”的课程目标也从“知识流”回归“技术流”［3］，变“理论知识导向”为“应用能力导向”［4］，紧紧围绕培养“卓越工程技术人才和高级应用型专门人才”的人才培养目标，积极开展教学改革的研究与实践工作，以传承创新为引领，以社会服务为导向，以工程实际为背景，以工程技术为主线，以质量提升为核心［5-7］，通过更新教学目标、重构教学内容、改革教学方法等手段，达到调动学生学习积极性，提高教学效果，提升“数字电子技术”课程建设水平的目的，并且为后续课程的学习打下良好的基础［8］。

一、整体规划找准课程定位

本着注重培养学生工程素质、注重知识的实用性和先进性的原则，在此次教学改革实践中，根据各专业的不同要求，调整和修订了教学大纲、教学计划，更新了课程教学目标，完善了教学基本要求。

(一)更新课程教学目标，完善教学基本要求。在教学目标中进一步强调工程实践能力的要求，并在教学基本要求中体现具体实践操作能力所对应的工程实际问题;

(二)精选教学内容，保证基础，面向更新。基础理论知识的讲授以工程实际应用为目的，以“必需、够用”为度，深入浅出，讲清原理，突出基本概念。除基础知识以外，增加“提高”和“引申”内容。电子技术的核心是器件，电子技术是随着器件的发展而发展的。注意介绍新型、高性能的电子器件和可编程逻辑器件，开阔学生的视野;

(三)扩展知识口径，丰富学生的工程实践技能。在数字电子技术中引入VHDL，让学生了解硬件描述语言，用于实现数字电路与系统硬件电路设计的软件编写。

二、细节着手改良教学方法

好的教学方法是实现教学目标的保证。“数字电子技术”课程组在教学改革与实践的过程，注重结合课程实际，采取合适的教学方法，引导学生学会基于问题的探究式学习、基于案例的讨论式学习、基于项目的参与式学习。结合教学内容，引入先进的教学手段。在教学中，充分使用多媒体教学、仿真教学等先进技术。

如图1所示电路是利用同步十进制计数器74160采用异步置零法接成的六进制计数器。其原理图看似没有问题，而其仿真结果又是什么呢?其仿真结果如图2所示，通过课堂演示会发现其循环出现问题，0-1-2-3-0循环，“为什么”这会是每一个学生马上产生的疑问。原因是由于置零信号随着计数器被置零而立即消失，所以置零信号持续时间极短，如果触发器的复位速度有快有慢，则可能会发生动作慢的触发器还未来得及复位，置零信号已经消失，导致电路误动作。因此，这种接法的电路可靠性不高。为了克服这一缺点，时常采用改进电路如图3所示，其仿真结果，如图4所示。在讲授任意进制计数器的构成方法时，其原理枯燥难懂，学生往往不易掌握，如果按照传统的教学方式，没有影像媒体及仿真系统的配合，学生就会失去兴趣与积极性。多媒体教学与仿真教学的结合使用，将设计过程与结果直观的演示出来，加强了理论与实践的联系，加深了学生对所学知识的理解与记忆，提高了学生的认知性与趣味性，起到了事半功倍的效果。

图1 74160接成六进制计数器

图2 图1电路的仿真示意图

图3 图1的改进电路图

图4 图3电路的仿真示意图

时至今日，“数字化”浪潮几乎席卷了电子技术应用的一切领域，但是每每上课时总有学生会问“学习数字电子技术到底能干什么”。因此，在讲解具体的教学内容时，精心设计和选取了贴近生活的实例。在讲授显示译码器时，选取学生熟悉的出租车计价器实例，如图5所示。

图5 出租车计价器

介绍LED七段显示器、液晶显示器、BCD-七段显示译码器等;在讲授555定时器时，选取玩具游戏机，如图6所示，讲解555定时器的电路结构及其主要应用模式;讲授计数器时，选取秒表计时器电路，如图7所示，介绍计数器的分类、常用计数器器件、任意进制计数器的构成等。实践证明，这些生活中常见的、生动有趣的实例能够更好的激发学生的学习兴趣和热情，加快学生掌握知识的速度。

图6 玩具游戏机

图7 秒表计时器电路

三、面向应用改革实践环节

实践教学是高等教育教学的重要组成部分，是培养学生的动手能力、认知能力和创新能力的重要环节。因此在此次教学改革中，特别注重理论教学与实践教学的有机结合。数字电子技术基础是一门实践性很强的学科，通过实践教学来培养学生的工程素质显得尤为重要。

(一)调整实验题目

从工程实际出发，改进或整合原有的实验内容，减少基础验证性实验，主要保留部分经典实验，如:译码器测试及应用、555定时器测试及应用等，使学生学会基本的实验技能和实验方法。增加综合性、设计性实验，在原有的组合逻辑电路设计、同步时序逻辑电路设计的基础上，增加了60s定时显示电路的设计、四路彩灯设计等实验，提高学生的独立设计能力和综合分析能力。

(二)引入先进的EDA技术

在实验教学中使用MultSIM10.0仿真软件，进行虚拟实验。虚拟仿真实验在大幅度提高实验效率的同时，使学生具备初步的现代电工电子工程设计的思想，提高综合素质。使学生了解和掌握新技术，为将来从事工程实践打下良好的基础。

(三)加大实验室的开放力度

采取自建与共建的方式，提高实验室及仪器设备利用率，使学生利用课外时间加强训练，培养综合思维的实践能力，并与电子设计竞赛相结合，为学生加强工程实践能力提供便利。

(四)进一步加强实验考核管理

执行“严格要求，严格训练、严格考核，认真总结”的实验考核管理理念。在原有的实验考核方式的基础上增加了期末实验操作考核和发挥性实验设计两种考核方式。实验操作考核是结合实验室的现有条件，选取实验任务量相近的实验题目，学生进行随机抽取题目设计，根据设计完成情况当场评定考核成绩。通过这种严格的实验考核方式。使学生更好的掌握实验技能和实验方法，进一步提高实验动手能力。发挥性实验设计是根据“智能抢答器”、“多路报警器”等设计题目，学生自由发挥设计，完成设计原理报告。从而激发学生的创作兴趣，提高学生独立设计能力和综合分析能力，培养学生的工程实践能力和创新设计能力。

四、结 语

吉林化工学院“数字电子技术”课程教学改革，通过找准课程定位、改良教学方法、改革实践环节等大量积极、有序、稳健的研究与实践活动，已经取得了较好的成效。学生对常用电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习更感兴趣，能够更好的掌握了数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打下良好基础。

［1］ 林建.卓越工程师培养的质量保障［J］.高等工程教育研究，2013(2):24-40.

［2］ 于军.电工电子教学与实验示范中心的建设与实践［J］.吉林化工学院学报，2013(10):100-103.

［3］ 梁丽.电工电子技术基础课程教学改革初探［A］.电工电子课程报告论坛论文集2006［C］.北京:高等教育出版社，2007:170-174.

［4］ 阎石.数字电子技术基础［M］.5版.北京:高等教育出版社，2006:298-301.

［5］ 李永坚，黄绍平，李靖.“卓越工程师”培养要重视教学方法改革［J］.中国大学教学，2012(11):63-65.

［6］ 王成华，胡仁杰.深化电工电子基础课程教学改革提升学生实践创新能力［J］.中国大学教学，2012(9):52-54.

［7］ 陈颖.全面协同 培养拔尖创新人才［J］.中国大学教学，2012(4):29-31.

［8］ 钟国辉.以设计性实验为牵引的微机原理课程教学［J］.高等工程教育研究，20013(3):154-156.