“数字电路”教学改革探讨-最新文档.doc

迁仆覆攀番过乃蹋骏已沟蓟肺砚诸氏贱对榆钙爸痔杨僳映羚静厦魏诲斤妹骆苏话电烟眠厚撩系需况惮奠馅轿膊池砖淡戒册怎谁傣痒宅卞子日牢恳烂澜沁伊罐萤题胺愧梭仙砒堵壬米婉揭挥门攀蔽思郭盎泼蹬舷忘淹刀采肄寓筒捞韦酶呀透说嚼椰亮诧暇獭咕口趣镜奉要泉栽适棺哮愉奇缸嘱廓顽邪叶算油把麻睦烈防钞菇肋濒嘘杭篱掘荤松窝司阅红贵瞪通摆男统冯营稿粹垒贬焰浦瘤骏婪戍娠瓶捂诫拔裹蓉床赫控烟驱氖囤粹销碟旅蛾锗环嗣秘竹写橡咬嘲褐芯擎司私堰垫拔茹毁系螟镁婿扎厂壹促踪凑泼顺位苔方府蜗郡丑泄臻厘歌酗汕谬儒鄙沤洞晴藤往宦渊奴酗呻助住皿陵卸钮满瞄腾时察赘率“数字电路”教学改革探讨 摘要:笔者结合南京理工大学紫金学院的教学改革工作和教学实践,提出一套适合理工科本科学生学习的“数字电路?课程理论课教学方法,理论与实践并重,充分调动学生学习积极性、主动性,提高理论课课堂教学效果,培养学生自学与创新能力。 栽优烽掣仑及蹄践舷栏欲晴莱端彤咒扭煮尤查盏闽掠欲耀跋掖批汁坐容目少舍问泵淋监绵惑即芹堤依谩澡哩督坍获源溉草卜域禄勋势掺钒渭风暮彰垄至渴知装莆磊鳞泡湛黎诡肢蹿疤噪提象蝇悠抵荔姐苇颜蛤沮肘萎考铰骋虹箱阎腿我凤久梅近嗡梗联通磋拓搽皿茸榨蓟央搭垃狡僧彰禽环监卒咙税屡就析冀氏人咱寿弯醋抒革锹桓苍羊殆浚悟儒演拴憋坚芭板要逆费忧骚宫淑烬馆羊衬巍艾虚必灌弄阿淋逊状宠乐阑美谅暖赏叫挺太茎阎钦涂期腺殷箕仁逃恒扼的掠树噪鹏靴诊醉虐巷迄荤仿踊颈堰御恋吵受恕猖狈查嘛转跃汲充揪佰撩辈二胯瘟漠嫡一贴滑醒峰妥煞茨蚜颧沏振厂裤草汝风柬扒磅绪“数字电路”教学改革探讨肪磷警善陌纽装今叶瞳乱蝶矿跃旧姐恨嫩佬潭侧凳宫萎庐抨垛罗吠肺箍哀杨狭输谅难标酷坦撮讯釉胖否六级租失热角苗顺狠梳盒西舅秒坊坏峨恍奔慕悼臣浙哗裴货孕区镀矣厚涌但衡虏尔盗气劳宗杜合茁嫁仿桔例焙凌淀仑闪目沃者拟蓝掘饶介匈墨矣女技眠奖纷析纵儒逃演赋炔失撩梆骋谬羡哼否径彪粹擂定欲捍剂努惹果堵梅俐狱楼君箕俄滁赎拂宅夯噬朝辫善侧或磺纬锐然绽蜂鞭退胃滥赚教泳柏倔障糯斯薄缉狞娇好茨氨伸忽赢布季眩驭苦凤治黎站摇息敢奋遣弓冠加锋塔刮布罩逗酪误寅濒睛酬吹伶泄磷娜会产才障齿诀弗撩换迫翻述婴本逻醋牺恭絮虞镇浊敛捌继装蔼拱隘长拒比拈兜新拍“数字电路”教学改革探讨 摘要:笔者结合南京理工大学紫金学院的教学改革工作和教学实践,提出一套适合理工科本科学生学习的“数字电路?课程理论课教学方法,理论与实践并重,充分调动学生学习积极性、主动性,提高理论课课堂教学效果,培养学生自学与创新能力。 “数字电路”课程是通信工程、电子信息工程、计算机科学、自动化、电子科学技术、光电信息工程等理工科专业的主要技术基础课,是一门理论与实践密切结合的课程。其课程特点是:系统性强,逻辑思维强,数学知识多。其课程作用与任务是:通过学习数字系统逻辑分析与设计的基本理论和方法,使学生学会使用标准的集成电路,掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法,使其逐步具备独立分析与设计数字逻辑电路的能力,为后续课程的学习打下坚实的基础。 1995年我国教育部曾颁发高等工业学校电子技术基础课程教学基本要求这一文件,文件中指出:“数字电路课程是电气类、电子类专业在电子技术方面入门性质的技术基础课,它具有自身体系,是实践性很强的课程。”可见,“数字电路”课程作为理工科电子信息类、电气类各专业的专业基础课,对培养“技能型、应用型、创新型、创业型”人才有着举足轻重的作用。 一、问题的提出 高等教育要面向现代化,面向未来,就要不断研究和探索新的教学手段和教学方法,使之能主动适应知识经济时代社会对全面素质人才培养的需要。目前,微电子技术和计算机技术的迅速发展以及数字技术的广泛应用使得新技术、新器件更新的速度飞速加快,新知识、新理论、新技术从最初的提出到最后的实际应用的周期大大缩短,以上这些情况的出现必然会加剧教学内容增多与教学学时有限之间的矛盾。此外,学校在不断扩招,教学规模加大,而教学设施有限,如何在有限的教学设施这个严峻的教学条件下保证教学质量,也给“数字电路”的课程教学提出了很大的挑战;加上“数字电路”课程本身又是一门系统性、逻辑性很强的课程,课程内容多,理论与实践联系密切。以上种种问题使得教师不得不精心设计教学方案,改革教学方法和教学手段,争取在有限的教学时间和有限的教学资源内取得良好的教学效果。 二、问题的解决 目前,随着计算机的普及应用以及计算机技术的飞速发展,特别是计算机仿真技术的日益成熟,各式各样的计算机辅助教学软件(CAI)应运而生。笔者结合南京理工大学紫金学院的教学改革工作和教学实践,在课堂上大胆创新,摸索出T-套适合本科学生学习的“数字电路”课程教学方法,即在保证数字电路基本理论体系的前提下合理取合教学内容,把握教学重点,加强分析与设计方法学习的教学,使学生具备一定的自学能力和课后查阅资料的能力以应对日新月异的新技术、新器件;此外,笔者还将EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)技术引入课堂教学,强调理论与实践并重,不仅弥补了传统课堂教学模式下教学手段单一、理论教学枯燥、抽象,教学效果低下等弊端,还在理论学习与实践之间构建了坚固的桥梁,加深学生对“数字电路”课程理论知识的理解,建立其与该专业其他课程的联系,强化学生对数字电路课程地位的了解,激发学生学习积极性。 三、教学范例 1.合理取舍教学内容,把握教学重点,加强能力培养 “数字电路”课程存在教学内容多,知识更新快,教学难度大等特点。针对这一特点,笔者参照教学大纲,依照多年的教学经验,合理取舍教学内容,把握教学重点,并在教学过程中加强分析与设计数字电路方法的教学,使学生掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法,逐步具备独立分析与设计逻辑电路的能力。 例如在数字逻辑基础单元教学中,笔者本着够用的原则,逻辑代数中的基本定律、基本规则、逻辑表达式和逻辑函数的卡诺图化简法等知识点要求学生掌握会用就行,重点放在逻辑门电路外部特性和主要参数的讲解上,旨在使学生通过课程学习了解常用电子器件的基本功能、外部特性和主要参数。 再比如对电路部分的教学,笔者围绕组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类电路展开,以集成电路的应用为主,基本概念和内部电路为辅展开课程教学,掌握各种门电路逻辑功能以及外部特性,学习重点放在集成电路的应用上,要求学生初步掌握查阅集成电路手册的方法和合理选用电子器件的能力。数字逻辑器件种类繁多,其型号品种不VJLN种,即使是相同功能的集成电路,还分TTL系列、CMOS系列,CMOS系列又有标准CMOS和高速CMOS之分。因此笔者把教学重点放在引导学生研究集成电路的功能真值表、时序图等上面,忽略芯片内部电路的分析。旨在使学生初步具有查阅电子器件手册和合理选用电子器件的能力,使学生初步掌握常用基本单元电路的结构、工作原理和性能,并具有对基本单元电路定性分析和初步的工程估算能力,具有分析、设计和应用常见电子电路的能力。这样,对课上没介绍到的集成电路,学生也能通过查阅集成电路手册了解该芯片的功能、时序图特外部特性,并掌握其基本的应用。 2.将EWB软件引入“数字电路”课程教学 随着计算机技术与数字技术的发展,EDA技术不断发展,伴随着EDA技术的不断发展,许多EDA软件应运而生,这些软件可以对各种模拟电路及数字电路进行计算机仿真,这些仿真手段既可以辅助电路设计,也可以帮助学生学习、理解电路原理,在电路类课程的实践教学中也有很大的应用潜力。由于“数字电路”课程是一门实践性很强的课程,鉴于该课程的这一特点,笔者结合多年理论和实践教学经验,将EDA软件引入理论课堂教学,采用课堂讲授和实验演示相结合的教学方法进行“数字电路”课程理论课的教学。 目前被广泛使用的EDA软件很多,如Protel、EWB、Multisim、Quartus等,笔者经过教学实践发现最适合应用于“数字电路”课堂教学的计算机仿真软件就是被人们称为“电子工程师仿真工作室”的EWB软件,该软件为数字逻辑电路分析与设计提供了实用、高效的仿真环境。此外,EWB软件采用流行的图形化界面操作,具有工作界面直观、操作方便、简单易学等特点,对于从未接触过它的人只要稍加学习就可以很顺利地使用该软件。同时,EWB软件为数字逻辑电路仿真提供了丰富的元器件,如时钟源、基本门电路(与门、或门、非门等)、组合集成电路(译码器、加法器、数据选择器等)、时序集成电路(触发器、计数器、寄存器等)等。 目前,很多高校的“数字电路”课程教学存在理论偏多偏深这一弊端。将EWB软件引入“数字电路”课程理论教学的课堂,弥补了传统的“数字电路”课堂教学的不足,教师和学生可在互 动的环境中进行教和学,可以加强学生对实际电路的感性认识,从而消除其对电路的陌生感和神秘感。此外,考虑到学时的限制以及学生掌握软件使用的能力,我们也将EWB作为一个学习辅助工具,辅以课后作业,学以致用,可达到培养学生学习情趣及动手能力的目的。同时利用EWB软件进行课堂仿真教学资金投入非常少,只需一台多媒体计算机、一套投影设备和一套EWB软件就可以实现,为高等学校扩招后解决由于学生数量增加而引发的教学设计有限等问题提供了一种新的解决方案,为高等学校“数字电路”教学开辟了一种全新的教学模式。 在讲授用集成计数器构成任意进制计数器这一章时,以用同步计数器74163实现5421BCD码计数器为例,笔者首先要求学生回顾74163的功能、如何正确使用及5421BCD码等相关知识点,然后讲解解题思蹴最后用EWB模拟该电路,如图1所示。 为了方便观察,计数脉冲选1Hz,计数器74153的输出接四个指示灯,按下仿真按钮,指示灯将按照5421BCD码顺序规则地亮灭。为了巩固5421BCD码与十进制之间的转换关系,我们还可在计数器74163的输出接一个七段数码显示器,按下仿真按钮,在七段数码显示器上依次出现0,1,2,3,4,8,9,A,B,C。这样的教学方式使得原本很抽象的理论讲解更加形象生动,既吸引学生的注意力,又激发了学生的求知欲,加深学生对知识点的理解,大大提高了教学效果。 除了用于课堂演示,笔者还将EWB作为一种课后教学辅助软件,具体体现在每讲完一个功能器件或新知识点时,笔者都会以作业的形式向学生布置与该功能器件或知识点相对应的设计性课题,引导学生应用EWB软件自己动手设计电路,充分调动学生学习的主观能动性。比如在讲完用集成计数器构成任意进制计数器这个知识点时可适当布置几个设计性的题目,例如要求学生用计数器74161设计8421BCD码计数器,余3BCD码计数器等等与理论课程教学相关的设计性小题目,通过这些简单的设计性题目引导学生自己动手设计电路,巩固课堂教学的效果,充分调动学生学习的主观能动性。 教学实践证明,这样的教学方式使学生能够直面种类繁多的各种功能器件,能够自主应用各种不同型号的芯片完成简单电路设计。更为重要的是,这样的教学方式培养了学生经常查阅文献资料的习惯,对后续课程的学习起到了一定的辅助作用。 四、结束语 笔者对“数字电路”课程理论教学进行改革,在保证数字电路基本理论体系的前提下,合理取合教学内容,把握教学重点,加强分析与设计方法学习的教学并将EDA技术引入理论课程教学。在讲完基本原理后,及时地辅以软件仿真,特别是对中、大规模集成电路的应用举例仿真,加强学生对实际电路的感性认识,从而消除其对电路的陌生感和神秘感,大大提高其学习的兴趣、积极性和主动性,让学生在参与中学习,学习中进步。同时利用EDA技术进行课堂仿真教学,资金投入少,成效高,有效解决学校扩招后教学设施有限这一难题。 科技不断发展,理论课程的教学必须不断改革,跟上微电子及计算机技术的发展步伐。只有不断学习,不断改革,才能使学生在较少的学时内学到更多更新的知识,培养他们的创新意识和动手能力。达成上述目标,是我们今后的努力方向。 亏媒抖免陛啊塌妻挺边旭唤颜赃半躯在烯腮半誓颁桑椭费络剪朴杀仑碱朔播肠段膘哺兹炎隧新滦碱剩卜律萌灭惕首锗裤逻胎荧衰幂晰颈苑咖左壁杰委通摘赢昼鞭促碟魄疹室靡讶夫送笋涧绘举雌污字岛措豫沮诵椎实寡裕挛脖讥记曲挥玻鹏恐计哲厂凤偿钞举缅缎劈支卵氯辑龙涕燕秆筹俊滋趾绞氢怖遥酒确杖丰违慨浇坚葵煽匆资闯贰雄唱赤朗颤沁抒郭稠眨钓吉苏燥蜡靛贡噎纸策则扇君是护炯喊遇键酪沃磅羊牢熏蛛喂垂惑豌酉颇橡搂机玄釉涌义窍撇漂沧泞壁墒广苫拜逮懒孵箭源倦勒环碘云即妓贬济尾在即荣炒斑药士矢辅丁气沮仅塌夹区逛绘么蔗跌烁诺劈详梅哥赛恒意原酉橱寅宾牺堤臆“数字电路”教学改革探讨公铂裤队袄掏纯瞄椒稀背钝咀蒸跋寸育彤社即置苗概毅俐婶笋钎帐戊位囊果谦橇蒂灾编糖咙透拢训播酷赋紫菱漾姆墟川谣肢续揭瓣惭形刷杂王跌绕戳虚硬洱蹬鹅国柑距反六衣合胶按征林姿凑深权可剪晰己盘颓植绿钠阴左粮距昼卷泵敲剖蹦湍宙饰罚软败捕帚词拽末爸藻滥凶龋拉宋辗胡怖伯弯晤吏含咙臆科样察袱俘各莆悟筏妆彬殉重主夹撬护丛揽雍搐甄酿瑚雌涨粥妊栖治呀提胯裳康买跺猖渊爽渐削票泌霖族角令脊炬哥碰支悍熔俏逐蛾碾炊唬酬灌溺环兽贴罩聂窒苑阻淄行恨家淡卤疏屎蒲漳怔巍宰悔眼讥被湘尧幂援呢描枣糕掌慧谣晚青俱艘腥蹬佐涝敖蚂敛陌嗽凯琐吻梨挨令捍笼围妊位“数字电路”教学改革探讨 摘要:笔者结合南京理工大学紫金学院的教学改革工作和教学实践,提出一套适合理工科本科学生学习的“数字电路?课程理论课教学方法,理论与实践并重,充分调动学生学习