数字电子技术英文教材分析与全英语教学实践

刘琲贝 刘汉华 周伟英 晋建秀 廖广军

[摘 要] 国际化程度成为近年来衡量高等学校教学与科研水平的重要标准之一。越来越多的重点高校开始大规模推进全英语课程教学改革。通过对若干种《数字电子技术》英文教材进行分析，从总体风格、内容覆盖、习题编排等方面介绍各自的特点，并与经典中文教材以及通用教学大纲对比，总结出使用引进教材进行全英语授课的若干经验：“量体裁衣”——弹性制定教学内容;“跃然纸上”——精心设计多媒体课件;“他山之石”——充分利用教辅材料。

[关键词] 全英语教学;数字电子技术;教学方法

[基金项目] 2019年度华南理工大学教研教改项目“工程专业认证背景下的《数字电子技术》课程改革与实践”（x2dx/Y1190411）;2019年度华南理工大学教研教改项目“基于产学合作的工程实践教育基地建设”（x2dx/Y1190681）;2020年度广东省高等教育教学改革项目“校局合作背景下核心课程实验实训模块教学改革研究”

[作者简介] 刘琲贝（1980—），女，广东广州人，博士，华南理工大学电子与信息学院讲师，主要从事多媒体信息安全研究;刘汉华（1971—），男，广东龙门人，硕士，华南理工大学微电子学院讲师，主要从事专用集成电路芯片与系统设计研究;

周伟英（1969—），女，广东湛江人，博士，华南理工大学电子与信息学院副教授，主要从事功率电子学研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）37-0069-04    [收稿日期] 2021-03-31

一、前言

自从教育部颁布《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》（教高〔2001〕4号）以来，针对其中“本科教育要创造条件使用外语进行公共课和专业课教学”要求，国内各高校纷纷推进双语、全英语本科课程。

全英语教学课程改革首先须解决教材选用问题。以“数字电子技术”课程为例，在前期调研中发现，难以找到一本与中文教学大纲完全匹配的英文教材，只能通过综合使用多本英文教材，辅以少量自编资料完成教学。为此，分析了三本《数字电子技术》英文教材，从知识点覆盖范围和例题、习题类型等角度进行比较。表1给出三本英文教材的基本信息。

二、教材内容分析

（一）整体对比

由Thomas L.Floyd编著的Digital Fundamentals，11th Edition是国内各高校全英课程使用较多的教材。相对而言，该书的内容组织与国内通用大纲较为接近：从数制转换和逻辑代数基础切入，引出组合逻辑电路的一般分析方法，介绍了加法器、比较器、编码器、解码器、数据选择器等组合逻辑芯片的应用;以计数器为例介绍了同步时序电路的设计方法。此外，该教材也涵盖了锁存器、单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器、555定时器、RAM/ROM存储器、A/D和D/A转换等内容。该教材并没有对“门电路”原理做专门的介绍，介绍触发器原理时也较为简洁。

由J.Bignell等著的Digital Electronics，4th Edition尽管在国内高校课程中不常选用，但其内容对于Floyd的教材形成了较好的互补。例如，该教材第六章“Specifications and Open-Collector Gates”和第十五章“Tri-state Gates and Interfacing to Currents”基本覆盖了“门电路”的关键知识点;第七章“Flip-Flops”和第八章“Master-Slave D and JK Flip-Flops”則对“触发器”的构造进行了较详细的介绍。此外，该书还在部分章节中渗入了可编程逻辑器件的内容。该书另一个特点是特别注重动手操作，配有大量实践小专题[1] 。

由D.C.Green编著的Applied Digital Electronics，4th Edition暂时未由国内出版商引进，该书为笔者在英国访学时购买。该书内容更为简洁，没有设立“脉冲产生与整形电路”和“存储器”等专题，“门电路”则在教材第一章以绪论方式给出。但该教材也比较注实用性，同时也引入了较多的可编程逻辑器件内容。

由清华大学阎石、王红等编著的《数字电子技术基础（第六版）》是数字电子技术课程的经典教材，受众非常广泛。该教材紧扣教学大纲，提供了非常丰富的教材内容，可根据实际情况裁选成不同课时、不同难易程度的教学材料。在最近两次改版中，该教材也与时俱进地引入了适当的可编程逻辑器件内容。表2给出了上述4种教材的内容对照。

（二）知识点对比示例

为更好地体现几本教材的异同和特色，以数制与码制这一内容作为说明示例。“数制和码制”是数字电子技术的基础知识，是在进入具体电路分析设计专题前需事先掌握的数学工具，因此被大部分教材作为开篇章节（除引言、绪论外）。

Floyd等编写的教材首先从熟悉的十进制引出数制中通用的“位权”概念，在此基础上引入二进制数制，接连介绍了二进制算术运算、补码表示等内容，最后用两个稍短的小节介绍了十六进制和八进制[2] 。

讲解有符号二进制数的补码表示时，中文教材给出了n位二进制数N的一般性数学定义，注重理论。而Floyd的教材则直接给出“取反加1”的简明操作，并举例说明如何求出一个负数的补码表示，还介绍了如何通过将符号位权值计为负数来快速判断补码数值大小。

关于常见编码方案的介绍，中文教材介绍了多种编码，但叙述都非常简洁，只说明关键特征。英文教材则着重介绍了BCD码和格雷码，深入浅出地举了丰富的例子，还给出了格雷码和二进制码之间的转换方法。特别是，英文教材通过转轴编码器的例子，具体地解释了格雷码如何能够消除“过渡噪声”，使学生能够形象地理解格雷码的主要优势。在此基础上，英文教材继续通过具体的示例介绍了奇偶校验码和循环冗余校验码。由此可见，Floyd教材在内容选取上较为重视实用性。