“数字电子技术”课程教学论文

2022-04-30

摘要:数字电子技术课程作为电子类专业学生所必修的专业课程之一,一直以来都受到广泛的关注,本文针对数字电子技术课程独有的特点和授课方式,对课程理论层面、实验层面、设计层面以及新教学方法等方面的改革方法进行探索和研究,对数字电子技术课程的内容进行梳理和革新,为数字电子技术课程的未来发展提供一个明确的方向。下面是小编整理的《“数字电子技术”课程教学论文(精选3篇)》仅供参考,希望能够帮助到大家。

“数字电子技术”课程教学论文 篇1:

“数字电子技术”课程教学改革研究与实践

摘要:“数字电子技术”课程教学改革以能力培养为导向,在课程内容体系上制定了课程主线,授课内容、授课方法围绕主线而展开;强化实践教学环节,同时改革传统考核方式,增加技能考核,有机地实现了理论与实践的结合,提高了学生实践操作动手能力、分析问题、解决问题的能力,效果良好。

关键词:数字电路;技能考核;以问题为纲

作者简介:乐丽琴(1981-),女,湖北孝昌人,黄河科技学院信息工程学院,教研室主任,讲师;栗红霞(1978-),女,河南开封人,黄河科技学院信息工程学院,讲师。(河南 郑州 450063)

“数字电子技术”是电子、通信类专业的一门专业基础课程,要求学生掌握数字电路的基本概念、基本理论,掌握数字电子电路一般分析方法与设计方法,尤其是大中规模集成电路设计与开发能力。作为培养应用型人才的学校,培养的学生以后将以电子产品的生产、维护、维修等为主要就业方向,工作中要求的是实际动手能力、技术应用能力、创新能力等综合职业能力,那么在教学中如何激发学生学习兴趣,[1]提高其实践动手能力、培养其硬件设计与开发实践技能,是本校教师一直思考的问题,也是本次“数字电子技术”课程改革的核心。本文结合“数字电子技术”课程改革实践,从课程内容改革、实践环节改革、考核方式改革等方面,与大家交流。

一、课程教学内容体系改革

理论教学内容改革旨在使学生切实掌握“数字电子技术”课程理论知识的基础上,获得对数字电路基本分析与设计能力。整个教学内容改革遵循以下原则:强化集成、淡化分立;强化外部特性、淡化内部器件原理;强化宏观设计、淡化微观细节;强化定性分析、淡化定量推导。如教学内容应减少或删除器件内部结构的分析过程,着重介绍器件的作用功能、注意事项、应用场合等,注重理论联系实际。教学内容增加电子技术和方法的综合运用,突出工程性、实用性,激发学生学习兴趣,充分调动其参与意识。

1.课程内容主线

在课程教学实践中制定了一条课程主线,它由数字逻辑电路的两大主要分支组合逻辑电路和时序逻辑电路构成主要研究内容,由电路基本分析与电路基本设计构成主要研究活动,由“轻内部结构分析、重外部特性及功能应用”构成主要研究原则,课程教学主线如图1所示。课程授课内容、授课重点、授课方法围绕课程主线而展开。

2.教学内容安排

在教学内容的选择上注重教学的延续性,以少、精、宽、新为原则。大幅度地削减小规模集成电路的内容,增加对中规模集成电路(MSI)和大规模集成电路(LSI)的讲解。对于中规模集成电路和大规模集成电路,其内部电路一般不作为重点,着重其外部功能及应用,集中精力对基础知识、基本原理和重点内容精心组织、精心讲授。引导学生建立系统的知识结构。从能力培养着眼,精讲多练,注重讲、练结合,加强综合训练,在授课的过程中除了讲解课程一般知识外,还要注重内容的广度。尽量多地教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题,避免死记硬背、机械地理解问题。引导学生学会举一反三,掌握学习方法,培养自学能力乃至创新能力,注重理论知识和电路实际应用技能紧密结合,将电子技术新技术、新器件及时地纳入课程教学内容中,以适应电子技术发展需要。

二、实践环节的教学改革

实践教学内容的改革旨在提高学生的实际操作动手能力和技术应用能力。以能力培养为导向,制定本课程实践教学环节,提高实践环节比重,实验课程占总课程学时由原来的20.8%改为38.1%。

1.实验项目综合化

实验项目内容在安排上围绕课程主线进行,[2]使理论课和实验课成为有机的整体,减少验证性实验项目,增加设计性综合性实验项目,加强实物制作类实验项目,同时改革传统实验考核方式,更加注重对实践技能的实施过程的考核,其目的要求如表1所示。

单次实验成绩有两部分构成:电路设计、电路搭接、测试等实验操作成绩,占总成绩的60%;实验报告成绩,根据实验报告评定,占总成绩的40%。

2.课程设计实物化

题目有针对性且行之有效,体现整个课程设计的完整性和先进性,强化工程综合应用意识。“电子技术课程设计”旨在使学生进行一次较全面的综合设计练习,[3]掌握电子电路设计、制作、调试的全过程,全面提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,为将来走上工作岗位打下良好基础。课程设计做到一人一题,且在学期开始就告知学生题目及指标要求等,使学生在明确目的及要求的情况下有充足的时间进行方案选择、电路设计、制作、调试等过程,体现柔性管理。

3.把提交专业作品列入课程要求

依据电子信息工程专业人才培养模式改革,对于骨干专业课,要求学生在当学期完成1~2个专业综合作品。“数字电子技术”作为本专业的一门实践性很强的专业基础课,在当学期由教师拟定或学生自行提出实践项目(元器件数量介于20个至50个之间),要求学生独立完成电路的设计、元器件选择、电路制板、元器件安装、电路焊接及调试等过程,并达到规定指标。同时提交一份不少于2000字的设计报告,对电路原理、调试技术进行阐述,并重点对电路调试过程中出现的问题进行分析,提出一些优化方案。

三、课程考核方式改革

课程考核采取理论考核60%+实践考核40%相结合的方式。

理论考核重点考核本课程的基本概念、基本知识、基本技能和知识应用能力,采用闭卷考试方式。

实践考核包括平时实验成绩和期末实验考试两部分,比例为平时实验成绩占60%,期末实验成绩占40%,平时实验成绩中验证性实验占15%、设计性实验占45%、综合性实验占40%,依据实验操作和实验报告评定;期末考试项目并不是教师重新出题,而是学生做过的实验项目中的设计性或综合性实验,由学生抽签决定,要求学生在有限的时间内独立完成电路设计、元器件安装、调试等过程,由教师依据参数测试结果评定成绩。

四、教学模式与方法改革

为激发学生的学习热情,有效地组织课堂教学,课程组教师一直探索研究“数字电子技术”课程教学模式,形成了互动式、启发式等多种教学方法,以及板书+多媒体+网络相结合的双主互动的教学模式。重点实施“以问题为纲”的教学方法。

1.精心设计课堂教学模式,课堂教学“高思辨、高互动”,形成互动式、启发式教学

高思辨是课堂教学过程中层层推理、循序渐进,适当设置悬念与疑问,并留给学生一定创新思维的空间。如讲到数字集成电路芯片时,对于内部结构作简化处理,重点在外部特性及功能上,由功能示意图、功能表到应用举例逐步进行,层层深入,在讲解完一个类型的举例后,适当增加辅助功能、设置悬念的问题,并留下作为思考,锻炼学生逻辑思维能力。高互动是课堂教学过程中,精心设计各种学生活动,大小结合,难易适度,师生对话与学生讨论相结合,能够体现学生为学习主体、以学生发展为本的教学思想。例如给出小型数字系统设计电路,由学生修改部分电路并更换部分元器件,并当堂讲解更换方案,学生学习积极性明显提高。

2.实施“以问题为纲”教学方法

“以问题为纲”教学方法,即引导学生提出假设、提出问题、分析问题、解决问题,引导学生理解知识产生、发展的过程,即从实际生产和职场第一线中提出问题,结合教学内容进行分析问题、解决问题,并进行提升和推延,从而发现新的问题,再引入新问题的探讨,即把每一次讲授均变成一次创造研究的尝试和训练。此种方式在“数字电子技术”课程教学中的实践效果非常好。例如在讲解集成逻辑器件计数器及应用时,讲完计数器的概念就让学生举例生活中所见哪些是计数器,讲完计数器的功能时就提问日常生活中的数字时钟跟计数器有何联系,并逐层分析24小时60分60秒计数的功能如何用计数器实现。学生很快理解并能够灵活地在其他场合应用运用计数器了,效果很好。

3.板书+多媒体+网络相结合

充分利用现代教育技术手段,可在同样的时间内讲授更多的教学内容,又可使一些抽象、难懂的内容变得形象生动,从而提高学生的学习兴趣的学习主动性,显著改善教学效果。同时利用网络教学,学生可获得关于该课程的各种信息,实现网上学习、网上答疑、网上作业、网上测评等。网络有机地结合板书教学,以扬长避短,获得最佳教学效果。

五、教学效果

通过教学设计和教学实践,实施“以问题为纲”教学模式,增加技能考核与能力培养内容,学生学习积极性明显提高,积极主动思考问题,有些学生甚至在实验课上更换部分元器件,从而改进设计方案再做实验,同时学生实践操作和动手能力切实提高,参加全国学科竞赛获得多项省部级以上获项。学生课程设计质量明显改善,能够独立完成方案设计、器件选择、电路调试以及撰写课程设计说明书,制作实物调试结果基本上达到指标要求,离我校“本科学历教育与职业技能培养”培养目标又更进了一大步。

参考文献:

[1]郭广灵,段守敏,等.电工电子技术课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(25).

[2]黄成,翟丽芳.EDA技术及应用课程教学改革与实践[J].江苏技术师范学院学报,2009,15(4).

[3]潘丹青,潘矜矜.基于能力培养的电路基础实验教学研究与实践[J].桂林航天工业高等专科学校学报,2012,17(2).

(责任编辑:宋秀丽)

作者:乐丽琴?栗红霞

“数字电子技术”课程教学论文 篇2:

“数字电子技术”课程教学改革研究与探索

摘要:数字电子技术课程作为电子类专业学生所必修的专业课程之一,一直以来都受到广泛的关注,本文针对数字电子技术课程独有的特点和授课方式,对课程理论层面、实验层面、设计层面以及新教学方法等方面的改革方法进行探索和研究,对数字电子技术课程的内容进行梳理和革新,为数字电子技术课程的未来发展提供一个明确的方向。

关键词:数字电子技术;教学改革;研究

0 前言

21世纪以来,随着全球化进程的加快,数字化、信息化的观念日益深入人心,电子设备的科学技术含量飞速提高并更新迅速,时时刻刻影响着人们的学习、工作与生活。数字电子技术课程是数字时代、信息时代下的产物,在电子类专业的教学体系中有着举足轻重的地位。然而,传统的教学方法中已经无法随着科技的发展与时俱进,造成理论课程与社会实际严重脱节,因此,数字电子技术课程的改革势在必行。

1 传统课程教学中存在的问题

1.1 多变量函数化简问题

在传统数字电子技术课程教学中,大多使用卡诺图进行逻辑函数的化简工作,然而卡诺图虽然操作性相对较强,但它只能化简6变量以内的逻辑函数,在学生的实际操作中,4变量的卡诺图简化尚在可承受范围之内,一旦涉及到5变量和6变量的操作便会觉得束手无策,7变量以上的逻辑函数更是需要通过质蕴涵项法进行操作,但使用质蕴涵项法操作的操作难度会随着变量的增多而成倍增大,即便得出结果,也很容易操作错误,难度大、准确率低不便于学生的学习和应用。

1.2 复杂组合逻辑电路问题

在传统数字电子技术课程的教学中,针对组合逻辑电路的分析主要是要学生从开始的输入信号,到最后的输出信号一部分一部分按部就班的对其所表达出来的逻辑函数进行推导。这种操作方法对一般相对比较简单的电路效果明显,但遇到组合复杂的逻辑电路,如电路系统中包含译码器、数据选择器、编码器等多种组件的组合时,这种操作方法的工作量就会随着组件的增多而增长,而且出错的可能性非常大,操作的工作效率较低。

1.3 时序电路问题

时序电路最基本的分为同步时序电路和异步时序电路两种,前者中所必须具备的部分是触发器,在分析和设计方面相对比较容易,也相对易于操作。但后者,也就是异步时序电路则相对比较复杂,可将其分为脉冲和电平两种,其中脉冲异步时序电路与同步时序电路一样,触发器是其必有装置,分析和设计可按照传统方法进行操作,但操作量相对较大,也容易出现错误,但电平异步时序电路却难度比较大,无法按照传统的方法进行操作。

1.4 智能电路教学缺失

在传统数字电子技术课程的教学中,状态机这一部分已经从课程教材中删除了,其原因在于,一个状态机的设计,需要进行大量的功能分析工作,如确定机器的分类工作、状态转移图的绘画工作、状态的分配和化简工作、触发器的检查和确定工作以及实现电路工作,整个过程费时费力,系统太过庞大与复杂,操作难度相对较大。因此,很多教师在教学的过程中直接将状态机这一进行智能数字电路设计最好用的课程直接跳过,以至于学生在遇到此类问题时手足无措。

2“数字电子技术”的改革

2.1 理论层面的改革

针对相对比较基础的课程内容,如逻辑函数及化简、编码与数制、电路分析与设计等课程,要在为学生打好根基的基础上适当的减少课时,并遵守深浅适中的原则进行教学。在涉及到以后教学系统中DSP系统开发等多项课程的A/D与D/A转换的课程,要适当投入相对较多的课时。并在相对较重要的理念和操作上适当增加课时,还要辅以具体实例对学生进行具体操作上的讲解,使相关专业的学生真正感受到电子信息技术的强大力量,拓展眼界,以激发学生的学习兴趣与学习热情,达到更好的学习目的。

2.2 实验层面的改革

数字电子技术在教学的过程中,实践课的比重应该适当增加,并且一定要将理论与实践相结合,想要达到最佳的教学效果,就一定要将数字电子技术的实践教学重视起来。并将创造性与基础性实验的比例恰当分配,将教学过程中重点难点重点讲述。而且要尽可能的将提问式、引导式的教学方法融入到日常的教学工作中来,提高学生自主思考的能力,在教学过程中,适当的突出实践性的问题,在条件不允许上实践课时,模拟实践课的教学,通过提出实践问题,让学生们针对问题讨论可能出现的情况,以问题串联教学内容,控制课堂进度,充分调动学生学习的积极性,锻炼学生的实践能力和独立思考能力。

2.3 设计层面的改革

在数字电子技术在教学的过程中,课程设计也是其中相当重要的部分之一,绝大多数学校将时间安排在一个星期前后,相对来讲时间上還是比较充足的,但很多时候因为教学组织上的松懈和设计内容相对简单,很多学生在前期两天左右的时间里就完成了所有工作,接下来的时间便全部浪费了,以至于无法达到计划中的教学效果。因此,首先要制定难度适中的设计题目,并在设计的过程中规划任务完成进度,在整个设计过程中应由教师全程跟进,因为在整个设计课程的过程中,学生一定会遇到一些从未见过的问题,在教师的及时帮助下,可以扩充自己的知识面,而且记忆更加深刻。

2.4 网站与多媒体教学

数字电子技术作为一项电子类学生必修的基础课程,其学生资源庞大,因此,在学校网站上建立相关的专业类的教学板块很有必要。充分开发现代教学的教学技术与教学资源,利用自身优势,为学生提供一个具有教学主要内容、相关资料、实验方法等的平台,为学生课前预习、课上实践、课后复习提供一个良好的平台和学习氛围。还可以设计网上虚拟实验的板块,解决教学空间有限的客观问题,教师与学生还可以通过网络进行课后交流,发布一些与教学相关的信息等。

3 結语

数字电子技术课程的改革是为了与发展越来越快的现代化科技相接轨,针对传统教学体系中的多方面问题,在教学的理论层面、实践层面、课程设计层面以及教学方式层面根据时代的发展要求进行改革的研究和探索,提高学生独立思考能力、动手实践能力、思维创新能力,并优化教学资源的合理配置,为学生未来的发展创造更加良好的环境。

参考文献

[1]郭棉,李继凯.以网络为辅的“数字电子技术”课程教学改革探索[J].中国电力教育,2013(31):66-67.

[2]聂茹.《数字电子技术》课程项目化实践教学改革探索[J].课程教育研究,2014(16):252-253.

[3]王璐.信息化教学手段在电力电子技术课程中的应用[J].辽宁高职学报,2014,16(2):45-47.

Key words:digital electronic technology; teaching reform; research

作者:孙梅 张成研 谢超艺 匡淑娟

“数字电子技术”课程教学论文 篇3:

基于虚拟实践平台的“数字电子技术”课程教学改革与实践

摘 要:利用虚拟实践平台,将课堂理论教学、实验室硬件电路实验和软件电路仿真实验三者结合起来,激发学生的学习热情,提高学生的知识应用能力及工程实践能力,改进教学效果。

关键词:虚拟实践平台;数字电子技术;教学改革

“数字电子技术”是华南理工大学(以下简称“我校”)精品课程,它是一门面向全校电类专业的专业基础课,课程网站建设完善,课程教师拥有丰富的教学经验,理论课讲得深入浅出,学生反映良好。

但正如传统的高等工程教育,由于实验室资源有限,“数字电子技术”课程的教学主要是课堂理论讲授加上适量的硬件电路实验,学生对理论知识的掌握较为全面,但实践环节较少,知识应用能力及工程实践能力较弱,应用理论知识去解决实际问题的能力显得不足。

提高学生的知识应用能力及工程实践能力,是高等工程教育的发展方向,也是本门课程教学改革的重点。随着CAD技术的发展、网络的普及,为解决上述问题提供了另一种可能性。

一、教学改革思路

我校“数字电子技术”课程拥有专门面向全校设课的数字电子技术实验室,占地150m2,设有70多个实验台,配置了电源、数字示波器、虚拟仪器、信号发生器、数字电路实验箱等设备,可开设本门课程所有的相关实验。

但因为学生人数较多,受实验场地、设备、耗材等资源条件的限制,除适量的课程硬件电路实验外,无法让学生充分发挥自己的能力,利用实验室的设备进行一些自己感兴趣的实验,以加强对课程知识的理解,进一步加强课程知识的综合应用能力与动手实践能力。

现代教育理念告诉我们,将学生置于主体地位,让他们积极参与,并动手实践,才是有效的教育方法。正如一位教育学家总结的:“你告诉我,我会忘记;你给我示范,我会记住;你让我自己做,我会明白,而且一辈子都不会忘记。”因此,如何提供条件,激发学生的学习热情,让学生积极主动地思考并动手实践,是我们面临的问题。

网络及CAD技术的发展为我们解决这一问题提供了另一种途径。学院与企业共建了PROTUES联合实验室,提供了虚拟教学实践平台,这为“数字电子技术”课程教学改革的开展提供了条件,为推进课程知识与实践运用的结合提供了另一种可能性。

我们利用这个虚拟教学实践平台开展教学改革,要求学生在课外时间配合理论教学的进展,完成一定的电路设计与仿真验证实验,积极提高学生应用所学的理论知识去解决实际问题的能力,激发学生的学习兴趣与热情,改进教学效果。

基于虚拟教学实践平台进行的课程电路设计与仿真验证实验,学生不受场地与耗材限制,在宿合即可实现一个数字电路相关系统的设计与仿真,有效实现理论与实践的结合,同时学生主动投入电子设计实践,达到加强知识交叉应用与拓展学生实践创新能力的目的,极大地激发了学生的学习热情。

二、具体实施过程

“数字电子技术”课程的教学内容主要由以下单元组成:数制和码制,逻辑代数基础,门电路,组合逻辑电路,触发器,时序逻辑电路,脉冲波形的产生和整形电路,半导体存储器,ADC、DAC。

在门电路这部分内容讲完后,我们会安排一次硬件电路实验,主要内容是让学生通过测试波形的各种参数来熟悉实验仪器的使用。与此同时,我们会给学生介绍PROTUES软件,并在课堂上演示这个软件的使用,同时给学生布置一些简单的练习,让他们在课后完成,以达到让学生熟悉这个软件的目的。

此后,根据理论教学内容的进展,除了正常的硬件电路实验外,我们给学生布置以下单元作为课外用PROTUES软件来仿真的数字电路仿真实验。

1.抢答器电路

利用PROTUES软件设计一个抢答器,8个输入,驱动一个数码管显示。

教师讲解电路的逻辑原理,电路设计流程,电路的功能特点。

学生可以在课下利用网上的PROTUES软件按照教师的设计思路自己设计类似的抢答器电路,完成仿真和验证。

2.万年历电路

利用仿真软件或者硬件电路实现一个万年历电路,完成一般时钟的功能外,需要完成天、月、年、星期的计数,并且时间可调。

教师利用PROTUES软件讲解该数字电路的工作过程,讲解时序图,功能实现过程。

课下学生利用仿真软件设计一个类似的万年历电路,完成理论设计和电路功能的验证。

3.555电路构成的充电器

利用555电路连接成一个多谐振荡器,利用振荡器的特点设计一个脉冲充电器,同时在电池电量充满后自动停止。

教师需要讲解555的内部电路结构以及555电路的各种连接,给出一个555充电器的仿真电路;讲解555的工作原理以及充电器工作原理,讲解电池充电的工作过程以及电池充满电后的工作状态。

课下学生利用仿真软件设计一个类似的555电路构成的充电电路。

4.ADC和DAC

利用PROTUES仿真设计一个模拟温度采集电路,利用模拟电压温度传感器LM35,采用ADC0809电路制作一个温度显示电路,将ADC0809模数变换后的电压信号利用组合逻辑电路转换为BCD码驱动七段LED显示温度值。

5.半导体存储器

利用PROTUES仿真设计一个正弦函数发生电路,利用EEPROM存取波形点,计数器循环产生地址,将存储器地址上的数据接入到DAC0832产生一个波形,要求频率可调。

电路仿真实验要分层次进行。前期,学生刚刚学完相关单元的理论内容,对知识点的掌握还不是很熟练,这时教师就要在课堂上演示一些简单的例子,让学生熟悉仿真软件及课程内容。教师在布置课后练习的时候也要把这个练习的设计思路提示给学生,这样学生做起来比较顺利,成就感较强,学习积极性也会提高。到后期,学生对软件及课程内容都比较熟悉了,就可以少讲解,放手让他们自己设计电路并完成整个仿真过程。

三、实施过程中要注意的问题

在利用虚拟实践教学平台进行教学改革的实施过程中,要注意以下几方面的问题。

(1)课程开始后,首先要教会学生使用PROTUES电路仿真软件。“数字电子技术”课程是一门专业基础课,学生在此之前基本没接触过电路仿真软件,因此在课程开始后,就要在课堂上给学生演示这个软件,并对软件做一个比较详尽的介绍,同时布置一些简单的练习,让学生熟悉这个软件。只有这样,后面的电路仿真才能顺利展开。

(2)在理论教学过程中,在讲解例题时,可以适当插入一些与课后的电路仿真实验相关或类似的数字电路,达到启发思路的目的。因为学生的经验较少,难度大了反而会让他们耗费很多时间,不利于学习兴趣的培养。

(3)学生也可以做一些自己感兴趣的电路仿真实验,教师提供相应的协助。

(4)对于学有余力的学生,鼓励他们做一些难度较大的综合性电路仿真实验。

四、结论

虚拟实践教学平台的建立使学生可以不受场地与耗材限制,在宿舍即可实现一个数字电路相关系统的设计与仿真,有效实现理论与实践的结合。从而达到把课堂理论教学、实验室硬件电路实验和软件电路仿真三者结合的目的,极大地激发了学生的学习热情,加深了学生对课程内容的理解,提高了学生的知识应用能力及工程实践能力,改善了教学效果。

作者:周伟英

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