王学慧 陈 微 马 胜

（国防科技大学计算机学院 湖南长沙 410073）

引言

数字电子技术基础是绝大多数理工院校的重要专业基础课之一，是电子技术课程的重要组成部分，多数高校都是在学完模拟电子技术课程后开设本门课程，一般是在大二下学期开始。这一时期也是培养学生动手能力和创新能力的关键时期，学生掌握的情况会直接影响后续课程的学习，所以学好数字电子技术基础这门课程对电子类、信息类专业的学生来说非常重要。

数字电子技术这门课程有很多知识点，调整培养方案后，该门课程的学时由56学时缩减为48学时，但教学大纲里面提出的必须掌握的知识点并没有大幅度减少，因此如何在压缩学时课时后使学生扎实地掌握数字电子技术相关知识，并有效的应用于实践中，是教学工作中需要不断探索的内容[1]。

一、课程特点与现存问题

数字电子技术是工程技术基础必修课程，是电子技术知识领域的入门课程，具有自身的理论体系和很强的实践性。其教学任务是：了解和掌握数字电子技术的基本概念、基本理论和分析设计方法，初步培养分析和应用实际电路的能力，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打好基础。

目前，我们现有的数字电子技术教学突出体现一些问题：

以老师课堂讲授为主，作业实验为辅的形式。我们会用贴近生活的例子或者经典的实验，让学生理解掌握基本原理、常见方法。但是学生自觉性和积极性不高，不能够自发地去探讨，这就严重制约了学习效果，毕竟工科更加看重的“吸收后的再生能力”，需要学生内化成自己的思路与本领，并且做到灵活运用，可以解决简单问题。

实验课程是在对应的知识点课堂讲授之后，即理论学习之后再去安排实验室做实验，这样或多或少会造成理论与实践部分脱节，一方面对于所学知识的掌握会有较大折扣，另一方面也有碍于学生综合动手操作能力的提升。

课程内容繁多，知识点较多，而且数电不同于模电的学习方法，学习模拟电子技术需要先学习电路分析课程，具备电路分析基本方法即可，数字电子技术需要的先修课程就在本门课程当中介绍，就是逻辑代数，一般学校不会单独开设逻辑代数课程，我们是在数字电子技术课程的第一章中先学习基础知识逻辑代数，这一部分是分析数字电子技术的基础，比较枯燥的数学知识，会占用一部分学时。

数字电子技术主要讲授集成电路，其内部结构庞杂，原理性相关的讲授很占用时间，一般在讲授某一部分知识的时候很多情况其原理性内容不是重点讲授的，重点是怎么应用，忽略原理的讲解，没有很好的过度，学生接受情况会比较差，而且课堂过于拘泥于课本内容，少有实例的介绍，课上教学变得单调，从而使得同学们的学习热情也会大打折扣。在实践教学中，多数实验为验证性实验，学生缺乏兴趣，学生只是机械的操作来印证课本中的原理，教学效果不佳[2]。

二、课程教学思考与改进

课堂教学是每门课程的核心关键环节之一。在理论教学中，教师要精讲重点内容，引导学生通过学习掌握重点、攻克难点，培养学生积极主动的学习习惯。我们在教学改革中有意识地引导学生自主学习的意识，激发学习兴趣，善于使用启发式的教学方法，使教与学形成互动。教会学生自学的方法，教会学生积极地向书本求教，向实践求教。

1.精心打磨第一堂课

从第一堂课开始，老师要给学生介绍本门课程的定位性质等，在正式讲授课程内容之前对本门课程的介绍很关键，要在这一堂课上成功提起学生学习本门课程的兴趣，使学生明白接下来将要学习的知识有什么用，同时也要强调难度，使得同学们要用心对待，愿意花时间与精力去学习掌握这门课程[1]。

数字电子技术的应用很多，在我们日常生活中随处可见，数字秒表、倒计时牌和流水灯等，适当举一些简单的实例，说明这里面和数字电子技术相关的内容。另外，可以综合电子技术整体，进行全面的介绍数字电子技术在一般控制系统中位置，联系不同课程完成整体控制。例如，一个压力控制系统，首先要把被控对象压力这个非电量通过压力检测元件（传感器）转换成电量的模拟信号，再通过模拟信号处理电路进行信号放大变化等，这样处理完的信号仍是一个模拟量，不能直接送到计算机进行处理，这就需要数字电子技术的模数转换相关电路来进行处理，把处理后的数字信号送入计算机进行程序处理后，再反馈给被控对象进行调控，这样讲电子技术在整个控制系统的作用介绍给学生，明确所学知识的位置，对所学有一个整体的构架，有利于后续学习[3]。

2.综合改进课堂教学方法

教师在教学环境中承担的角色应该是复合变化的。在课前，教师是课程的设计者和开发者；在课中，教师是课程的讲授者、组织者；在课后，教师是协助者。因此，整个教学活动中，教师为学生的研究创造条件，让他们能在自我理解中寻找整体框架，并在理解的全过程中发挥整体的功能。多设问题，多让同学们思考。改变一贯以来的老师讲不停，学生听不进的突出现状。

例如分析数字电路比设计数字电路要容易。先从分析入手，给一个电路图，看起来复杂，让同学们一步步分析输出与输入之间存在什么逻辑关系。虽然比老师讲出来耗费时间，但是通过思维碰撞得来的正确答案能收获到成就感，以及通过讨论纠错所获得的答案印象更加深刻。

3.重视方法总结

由于数字电子技术里面相当一部分都是集成电路知识，这些内容内部结构复杂，原理讲授有些困难，集成电路由成百上千甚至上万的分立元件构成，想要弄明白每一种电路的结构和原理难度很大，学生也容易产生疲劳。

然而，学习是由简单到复杂的一个过程，前期在讲授简单逻辑电路时可以适当花时间和精力讲授电路结构特点和原理，选择性的精讲几个电路即可，在讲授的同时要引导学生总结电路功能端子的规律特点。数字电路是有一定的规律性的，总结规律是工科类学生要具备的能力，到后期，当面对较为复杂的电路时，一部分学生自己就会得出结论，另外一部分可以通过讨论、答疑得出结论。不必过分分析电路内部结构原理，由外部特征进行分析即可，再配合适量练习，即可接受相关知识，学生不会觉得过度突兀，接受效果良好。

4.配合项目驱动

以数字钟的设计与制作为例来说明。

（1）项目能力目标

①通过本实验使学员熟悉计数器的工作原理，掌握利用异步反馈电路构成N进制计数的方法。

②掌握用计数器和门电路构成数字式电子钟的设计与调试方法。

③训练的能力点为综合电路设计和分析的能力点。

（2）实验具体目标

数字式电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置。其一般构成框图如图所示，它由以下几部分组成：石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲产生器；校时电路；六十进制秒、分计数器及24进制（或12进制）计时计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。

秒脉冲是由石英晶体振荡器分频（1Hz）后得到的。秒计数到六十后，对“分计数器”送入一个脉冲，进行分计数，分计数到六十后，对“时计数器”送入一个脉冲，“时计数器”是24进制计数器，实现对一天24小时计数。电子钟的显示由计数器、译码器经数码管实现。

（3）具体落实

步骤一：用计数器74LS161、与非门74LS00等元器件构成一个能显示时、分和秒的数字式电子钟。秒脉冲信号可利用实验箱上的开关（手动调试时用），或是实验箱上的恒定频率脉冲源产生，也可以利用信号发生器中的TTL脉冲输出产生。时、分和秒的数字直接用实验箱中的数码管显示，只需将各位计数器的输出接入对应显示数码管的输入端即可。

步骤二：在实验前先要了解芯片的外引脚及功能，熟悉74LS161的工作特性和功能表，用74LS161和与非门设计出秒、分、时计数器，要求整个系统具有异步复位功能。画出完整的逻辑电路图和实验连线图。

步骤三：在实验箱上完成实验线路的连接。由于本实验芯片较多，因此在实验箱上要对电路作合理布局，以方便检查及排除故障，检查无误后，加电测试。

（4）综合评定

采用教师检查验收和提交项目报告的形式完成评价。对出现的共性问题，大家一起讨论并给出解决方案，分析比对各方案的优缺点进行讲评。其中可以鼓励学生互检，激发学生兴趣，拓宽思路。

三、成绩评定适度调整

成绩是学生最关心的问题，也应该是可以客观真实体现学生掌握情况的一个标准。过去基本上依赖最终的闭卷试卷测试，现在更加突出过程成绩的记录。

实践表明：在课程学习过程中，针对典型逻辑功能电路（如：编码/译码器、选择器、比较器、加法器、寄存器、计数器等）进行设计与编程，不仅可以让学生加深相关知识点的理解，而且还可以提高学生的工程实践能力，顺应大规模数字电路开发的需求；同时，培养学生的创新思维、独立分析问题、解决问题的能力。单看一张期末试卷不够全面和立体，我们最终成绩评定有了不少改进。

1.平时成绩引入评价体系

从第一节课到最后一节课，全程记录每一位学生的学习过程，包括到课情况，课堂问题解答情况，每次作业的完成情况。从一开始，就让学生感受到他每次的认真投入、付出都会有回报。

在作业的批改过程中，老师要花精力记录每位同学完成情况，错误多的共同点，可以统一讲解答疑。也可以看出每位同学对课程的学习态度，这些都应该放入课程评价体系里面。

我们也加入一些改革，在平时上课期间加设一些小测，对阶段性的学习进行及时测试，这些也可以算入平时成绩里面。一般而言，平时成绩分数高的，最终的结课闭卷考试都比较优秀。这也符合预期。

2.实验成绩增加权重

教改之前实验成绩占比20%，现在我们上调到30%，可以使得学生更加重视实验部分。通过课堂讲授、课程实验、课后复习答疑等过程环节，使学员经历从理解数字集成电路的工作原理，到应用理论和方法进行分析和设计组合逻辑和时序逻辑电路、理解计算机功能部件的工作原理，进而了解逻辑电路设计新技术等全过程，体验其中的重点与难点问题，使学员分析和设计逻辑电路的能力得到培养和锻炼。

通过本课程的教学，使学员对数字电子技术领域有全面的了解，不断提高对电子技术的兴趣，关心相关领域技术的发展；同时培养他们严谨求实的学习作风和积极探索的科学精神；加深他们对电子技术在部队信息化建设中地位的认识，增强社会责任感和使命感，形成用科学技术知识为祖国、军队和人民服务的意识。

结语

“教学有法”，尤其是在新时代需求下，对于不同的课程伴随着新的特点，教师只有不断在教学实践中进行摸索和改进，发挥主观能动性，利用多方法因材施教，争取获得相对更理想的教学效果。

总之，数字电子技术发展迅猛，仅仅具备基础知识还远远不够，需要持续学习和终身学习，与时俱进。知识型经济时代对知识与技能兼具的电子科学与技术应用型人才的需求正在不断增加，为满足社会发展需求，高校需要培养更多的优秀的电子技术人才；而数字电子技术课程是重要基础课，通过课程改革提高学生学习兴趣，提高学生创新能力，挖掘学生的潜力，充分利用课堂教学资源，为祖国信息化人才贡献力量。