数字电子技术及实验教学中的几点想法

张益男 南京大学金陵学院玉辉楼信息科学工程系，南京 210089

数字电子技术及实验教学中的几点想法

张益男 南京大学金陵学院玉辉楼信息科学工程系，南京 210089

数字电子技术是计算机类及电子类专业的基础课程，随着数字技术的发展，传统的教学方法不再适应现代高等教育培养目标的需要。文章从理论课教学和实验课教学两方面阐述，并从内容、手段、考评等方面进行探讨，加深学生对理论知识的理解，提高学生解决问题和创新的能力。

数字电子技术；实验；考核

随着电子材料科学的发展，电路集成技术的进步，分立元件的电路逐渐被数字集成电路取代，电路成本不断降低，数字电路的知识也成为必修内容，而且是许多重要课程的基础，如《单片机原理与应用》、《计算机组成与设计》、《微机原理与接口技术》等。数字电子技术（简称数电）课程教学效果的好坏直接影响到这些后续课程的教学，而且这门课的学习也为从事实际工作奠定了必要的基础。但是传统的教学方法显得单调和落后，严重束缚了学生学习的积极性，因而数电课程的教学质量也难以提高。为了培养高质量的人才，必须进行教学改革。

1、理论课教学

1.1 传统教学手段和多媒体教学相结合

传统的“一支粉笔、一块黑板”的教学模式让学生处于被动接受知识的状态，即所谓的填鸭式教学，教学效果往往不理想。如今计算机及多媒体技术迅速发展，要把这些先进技术用到课堂中来，激发学生的兴趣，引导学生积极思考，提高教学效果。上课前教师要认真做好每堂课的PPT，即课件。优秀的课件是教材内容的提升和精炼，将概念、定律及内容能更清晰地展示给学生，在PPT中可以用加重字体，改变字的颜色来突出重点、难点，让学生一目了然，做到有重点地学习，分清主要和次要内容。另外制作PPT时要充分利用多种表示形式，如图像、声音、动画等，这样更能激发学生的兴趣，帮助学生更好地理解和接收教学内容。而且PPT便于学生在课后复习，通过回想、看书再现教师上课时所讲的内容。

1.2 注意讲授的内容

数字电子技术发展迅速，因此数电这门课的教学也应跟上时代的步伐，根据科技的发展来增加和删减教学内容。例如，康华光《电子技术基础数字部分》第五版一书中对TTL集成电路逻辑门做了非常详细的讲解，理论性较强，学生不易理解，而在当前的数字系统设计中，几乎不用此类逻辑器件，那教师在讲课时可简化这部分知识，在讲完CMOS门后让学生课外学习。再例如时序逻辑电路那章，介绍计数器、寄存器等，讲课时注意回避繁琐的集成电路内部分析和推导，着重介绍外部逻辑功能的描述、分析和应用，让学生做到灵活使用即可。

1.3 利用动画演示，提高教学效果

数字电子技术课程有些概念比较抽象，只靠教师在课堂上讲，可能教学效果不够理想。在互联网上有很多关于数电基本概念的动画讲解，教师可以下载下来，作为辅助的一种教学手段。在讲到相应概念时，可播放给学生观看，让学生加强对概念的理解，而且动画能引起学生的兴趣，更能印象深刻。

1.4 充分发挥教师和学生的作用，加强和学生的互动

在教师资格证培训的时候，教育学当中就讲过要以学生为主体，充分调动学生的积极性和主动性，这条原则我们要很好地贯彻到教学当中去。在传统的教学模式当中，过于强调教师的讲授，在一定程度上忽视了学生的积极参与，只是让学生被动地接收教师的教授内容，严重束缚了学生个性的发展，不利于培养学生的知识迁移能力。为改变这种状况，要知道教育不应只是生硬地传授知识，更要看到学生的不同特点，因材施教，善于发动他们去主动学习和研究，引导学生生动活泼地发展，培养学生独立学习的能力和方法。在课堂教学时，注意加强和学生的互动，多提问，及时反馈，随时看学生的掌握情况。

1.5 考核方式

把理论课和实验课分开考核，作为两门课，分别给成绩。理论课的考核主要是考试，把平时表现也纳入考核范围，例如考勤、提问和作业，具体情况根据学生平时的表现决定，占总成绩的20%，另外期中考试成绩占20%，期中考试是必要的，是对半学期学习情况的总结，通过此可以看到学生的掌握情况，什么地方掌握不是很好，可以在卷面上反映出来。教师可以在考试后习题课上给学生再强化下以前学的概念，纠正学生错误的地方。期末成绩占60%。具体比例可根据实际情况而定。

2、实验课教学

2.1 合理安排实验内容，加强理论与实践的联系

第一，一本书的理论教学内容一般都很多，每个方面全讲详细是不可能的，可将适当内容放到实验课上着重讲述。例如做计数、译码、显示电路实验时，将原理要阐述清楚，实验课上计数器用的是74LS90芯片，而康华光版的理论书上用的是74LS390芯片，两者虽然名称不同，但功能和电路连接完全一样，所以理论课上这部分内容可简单介绍，而着重放在实验课上讲解，这样学生自己动手设计电路并连接电路，能对这部分内容更好地理解，感受到知识的实用性。

第二，适当减少验证性实验，增加设计性和综合性的实验内容。实验教学是一个非常重要的环节，目的是让学生通过实际动手，掌握一般的实验方法和技巧，巩固已有的理论知识，提高分析和解决实际问题的能力，培养创新意识，所以整个实验内容的安排要有所考虑。验证性实验主要是给学生打基础，培养学生操作仪器仪表和设备的基本能力，而设计性实验是提升学生的实际动手能力，教师给出实验任务，将所用到的元器件发给学生，让学生自己设计电路并搭试完成，测试实验数据并解决出现的问题，教师给以辅导并与学生共同探讨。在学期的最后一个实验通常设计一个综合性实验，主要是考核学生综合应用所学知识的能力，选一些有趣味性和应用性的课题。例如我们选择了一个LED灯显示的问题，有几种花样，通过开关控制轮流显示。要求学生首先利用软件作出原理图，其次在面包板上搭试电路，并观察实验现象，写出实验报告，分析具体的工作原理。效果显示，学生对实用性强的实验表现了极大的兴趣，积极性很高，能自己动手设计，最终有多种方案提出，达到了综合性实验要求的效果。

第三，将EWB软件的使用和CPLD的Verilog语言的编程实验引入实验教学。EWB虚拟仿真实验软件为数字逻辑电路仿真提供了丰富的元器件模型，作图方便，实验和测试结果直观具体，把传统的硬件设计与调试问题变成“软件”问题。这样能激发学生更深入理解实验内容，进一步激发了对本课程的学习兴趣，提高了分析和设计、发现和解决问题的能力。CPLD是复杂可编程逻辑器件，规模大、结构复杂，是用户可根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。Verilog HDL是一种应用广泛的硬件描述语言，可用于从算法级、门级到开关级的多种抽象层次的数字系统设计。将Verilog HDL语言下载到CPLD器件后，使被下载的CPLD器件成为与Verilog语言所描述的数字电路，加上外围电路，能看到相应的现象。我们电子实验室在学期开始，介绍完仪器使用后，先安排的是EWB的实验，让学生先学习好软件的使用，为以后的综合性实验打好基础。中间安排的是验证性和设计性实验。之后安排的是CPLD实验，有一些典型的程序让学生设计并在CPLD板上观察实验现象。例如设计静态和动态显示实验、抢答器实验等。通过这些实验的安排，让学生自己选择元器件、连接电路、选择参数、编写程序，一边选择一边测试，一边修改一边分析，并与理论进行对照，在一步步调试中学习提高，把实验和理论紧密结合，加深了对理论的认识。

第四，根据专业不同和学生能力的差异安排实验内容。在教师资格证培训时，同样讲到一点原则，就是要考虑学生的个体差异，做到因材施教。例如我们学院电子专业和计算机专业都要求完成数电实验，数电对电子专业尤其重要，学生都学过模拟电子技术和数字电子技术两门课，而计算机专业的学生不学习模拟电子技术，只学习数字电子技术，因此学生的水平也相对弱一点，有些实验电子专业的学生完成得比较好，但对计算机专业的学生来说就会有点困难，因此在教学时，对计算机专业的学生可相对降低一点难度，安排一些更适合他们的实验。

2.2 实验时间的分配

学院安排的数电实验时间是每周一次，一次是3节课的时间，但因为学生水平参差不齐，所以不是每次实验每个学生都能利用课上时间完成。为解决这一问题，安排了周末为开放实验室时间，每天由一个老师和一个实验员值班，老师负责解答学生遇到的问题，并检查实验结果，实验员负责实验室的开放，分发元器件等。在开放实验室时间，课上没做完实验的同学可以来完成，对其他实验感兴趣想自己动手做的同学也可以来做实验。通过开放实验室，不仅提高了实验仪器的使用率，并且保证了学生有充足的时间完成实验、思考问题，与教师探讨，这样也使学生的创新能力和科研素质得到了很大的提高。

2.3 重视实验报告

我们要求每做一个实验，学生在课后都要完成一份实验报告，内容包括几部分：目的、使用仪器、原理、电路图、实验结果和实验小结。要求学生写实验报告的目的就是让学生理解每次实验，不是实验做完就结束了，而是通过报告总结自己实验中遇到的问题，并理解透彻，以后遇到相似问题知道如何处理，所以实验小结显得尤为重要，能看出一个学生是否用心来完成这次实验。

2.4 考核方式

学生的实验成绩包含两方面，一是平时表现，包括考勤、提问和实验报告，二是学期末的考试，至于各权重可结合实际情况设置。学期末的考试分两种，一种是试卷考核，题目为2题，考试时间为3节课时间，要求学生在试卷上画出电路图，写出实验结果，教师检查是否有实验现象以及现象是否正确。另一种是用综合性实验作为考核，这个主观性比较强，所以要设置一个统一的评分标准，做到公平公正。

2.5 短学期的实验教学

学院在7月份是短学期，一般是三个星期。短学期的教学内容主要是学生完成一些应用性较强的综合性实验，例如收音机、对讲机、小信号放大器等，仪器发给学生，学生自己动手设计电路，焊接电路板，并进行调试。短学期的实验能进一步提高学生的动手能力，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高了学生的综合素质，更快更好地与社会需求接轨。

课程的教学改革要适应市场经济体制和经济建设的需要，也要遵循课程自身的规律，适应高等教育的发展趋势，实现理论与实践的完善统一。理论教学和实验教学两手都要抓，有机结合，对学生综合素质的培养有重大意义，并进一步推进数电技术等课程的改革深入发展。

[1]康华光主编.电子技术基础数字部分[M].第五版.高等教育出版社.2006

[2]边晓娜，马英.《数字电子技术》教学改革探讨[J].河北广播电视大学学报.2009

[3]马晓娜，刘春梅，皮红梅，等.《数字电子技术》教学改革与实践[J].世纪桥.2010

[4]乔峥.《数字电子技术》教学浅探[J].科技教育.2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.178

张益男：1984.8 女，硕士、教师、研究方向为控制及电子方面。