数字电子技术创新实验重点教材申报书

附件3 湖师院求真学院重点建设教材 申 报 表 （本科） 教材名称： 数字电子技术创新实验 推荐单位： 信息与工程系 主编姓名： 张起祥 学科门类： 工学 教材类型： 新编 改编 引进原版联系电话： 0572- 优先资助类别： 3、4、5 二一 年 六 月 二十八 日一、编者情况简介（可另附页）（引进国外优秀原版教材部不需要填写此栏）主编姓名张起祥职称、职务教授/系主任（副院长）出生年月1957.8在学术团体中任何种职务湖州电子信息化学术委员会主任担任本学科教学工作的时间和情况19852004年在哈尔滨师范大学工作期间，任电子技术专业教师，多年担任实验室主任，负责实验室建设和实验教学管理工作。在学院应用电子专业讲授多门专业课程，教学效果良好。 2002年晋升为教授。 参加哈尔滨市电子学会并担任常务理事。2004年7月调入湖州师范学院工作，现任湖州师范学院信息与工程学院教学副院长，湖州师范学院求真学院信息与工程系主任，长期从事电子技术领域的教学与科研工作，多年来主讲过电工学、模拟电子技术、数字电子技术、电路分析基础、C语言程序设计及各类电子技术实验等课程，课时累计约5000多学时，教学特色鲜明，教学效果优良，所主讲的课程被评为省级精品课程。近五年教学测评全部为优秀或A等。 近五年主讲数字电子技术课情况（含实验）序号课程名称起止时间主讲人总课时1数字电子技术2005.9-2006.9张起祥722数字电子技术2006.2-2006.7张起祥723数字电子技术2007.2-2007.7张起祥724数字电子技术2009.3-2009.7张起祥60编写本学科教材及使用情况电工学教程 2001.8 385千字 哈尔滨工程大学出版社 主编8所本科院校使用。电工学实验 2002.4 185千字 哈尔滨工程大学出版社 主编8所本科院校使用，反映良好。C语言程序设计2009.9 451千字 清华大学出版社 副主编 4所院校使用该教材，21世纪计算机教育规划教材。担任其他教学工作和科研工作的情况及获奖情况近三十年来，一直从事高校电子技术本专科的专业课和专业基础课教学与研究工作，浙江省省级精品课程数字电子技术负责人和湖州师范学院校级教学团队电子技术负责人。曾主编教材 3部，在黑龙江高教研究等国内外核心期刊发表教学研究论文 20 余篇，有多篇论文被引用、转载和收录。并获省级、校级优秀教学成果二等奖。1、教研课题 湖州师范学院校级精品课：数字电子技术精品课程建设 2005年，结项；激发兴趣开拓创新全面提高实验教学质量黑龙江高教学会“十五”规划项目2003.8 - 2005.9月结题 课题负责人；实习与毕业设计、就业工作一体化工程的改革与实践湖州师范学院教学改革重点课题2008.6-2010.6 负责人；深化高师教育为中学教学服务功能(JG155) 国家教委师范教育发展项目课题组主要成员（2/7），2001-2003,教材建设方向负责人； 浙江省新世纪高等教育研究项目：毕业实习、毕业设计与就业工作一体化工程的改革与实践(zc09064),2009.9-2012.9 ； 主持湖州师院校级重点专业 “电子信息工程”专业建设负责人2007.11-2010.10 ； 湖州师院求真学院校级教学团队“电子技术教学团队”建设，负责人，2009.11-2012.11 ； 主持浙江省级精品课“数字电子技术”课程建设，负责人，2009.10-2012.10 ；2、近年教学科研论文一种电阻率测量方法 大学物理（核心）2004.12(1/1)电容式传感器应用与误差分析电讯技术（核心）2005.10 (1/2) 物理演示实验错误分析物理教学（核心）2004.9 (1/2) 能力培养是实验教学的核心 现代物理知识 2001.4(1/2)学生参与指导实验加强演示能力训练 物理实验（核心）1998.5 (1/2) 综合性设计性实验研究 黑龙江高教研究（核心）2008.2.2 (1/1)无伴电源的等效变换高师理科学刊2001.10 (1/1)无接触式电阻率测量电测与仪表2002.1(1/1) 落球法测液体的粘滞系数物理通报2002.4 (1/2) 基于FLUENT的燃煤器燃烧模拟及结构改进 铸造设备与工艺，2009.2 （1/4）3、获得的教学表彰/奖励工程实践培养全程化的创新与实践湖州师范学院优秀教学成果二等奖(1/5) 2008.5激发兴趣开拓创新全面提高实验教学质量黑龙江省高教学会高等教育科研奖二等奖 2004.12, (1/6)担任其他教学工作和科研工作的情况及获奖情况分层次全程化实践教学体系的构建与实践浙江省优秀教学成果二等奖(5/5) 2009.2能力培养是实 验教学的核心教育部高等教育教学指导委员会、中国物理学会.首届大学物理优秀论文奖 2003.4；(1/2)湖州师范学院毕业设计（论文）优秀指导教师 2009.12湖州师范学院评估工作“先进个人 ” 2006.15、近年科研项目及成果环保节能型粉煤燃烧装置的研究与开发湖州市科技攻关项目2006GG23,2006主持人悬臂梁受迫振动实验系统设计黑龙江省教育厅科研计划项目，1998.5 主持人悬臂梁受迫振动系统自动控制研究黑龙江省教育厅科研计划项目，2002.9 主持人高师“电子技术实验”计算机仿真教学及课件研制黑龙江省教育厅科学技术研究项目（）课题组主要成员；2002.4-2005.4(2/5)一种粉煤燃烧器(ZL1.4) 职务发明 2008.7.30 （1/3）一种粉煤燃烧器(ZL2.9) 职务发明 2008.7.30 （2/5）一种粉煤燃烧器(ZL6.4) 职务发明 2009.3.4 （1/3）一种粉煤燃烧器(ZL7.9) 2009.1.7 （2/3） 发明专利：带内部稳燃器的双极燃煤器 职务发明 83 （1/3）一周高频电压测量装置 职务发明 88 （1/2）电阻率测量装置 职务发明 62 （1/1）一种大气压测量演示实验装置职务发明 66 （1/2） 发明专利：电阻率测量装置及方法职务发明 93 （1/3） 一种大气压测量演示装置职务发明 42 （2/2）参编姓名贺无名职称、职务讲师出生年月1975.2在学术团体中任何种职务无担任本学科教学工作的时间和情况自2003年进入湖师院任教以来，一直承担电子系主要专业课程的授课工作，曾先后主讲过模拟电子技术、数字电子技术、微机接口、计算机组成原理、电工电子工艺学等多门课程，具有丰富的授课经验和扎实的理论功底。在科研上，近三年承担或参与省、市级课题4项、承担校级教改课题1项，承担院级教改课题1项，除此之外，还担任电子设计竞赛的指导老师，并指导校级大学生科研项目6项，学校开放实验项目4项和省大学生新苗计划2项。编写本学科教材及使用情况参编出版教材班级管理概论2005年6月吉林教育出版社出版。担任其他教学工作和科研工作的情况及获奖情况近三年来，近三年承担或参与省、市级课题4项、承担校级教改课题1项，承担院级教改课题1项，并指导省大学生新苗计划2项，校级大学生科研项目6项，学校开放实验项目4项，获校级实验技能竞赛一等奖一项。具体见下表：编号类别课题名称1承担市厅级课题新型开放式电梯控制器的研究2参与省级课题智能自动感应门控系列产品的研究与开发3参与省级课题纺织监控系统关键技术及其应用4参与市级课题基于进程演算的协议组合安全性研究5指导大学生新苗计划智能家庭安防系统6指导大学生新苗计划基于GPS/GSM汽车防盗系统监控器的设计7指导大学生科研项目ATM机防护罩及取卡提醒装置等6项8指导学生开放实验基于单片机的智能小车等4项承担校级课题 电子信息工程专业学生专业认知训练的研究9承担院级教改项目数字电子技术课程考试改革10教学获奖湖州师范学院2009年教师实验教学技能大赛一等奖11参编姓名毛建华职称、职务讲师出生年月1979.5在学术团体中任何种职务湖州自动化学会理事担任本学科教学工作的时间和情况自2004年进入湖师院任教以来，一直承担电子系主要专业课程的授课工作，曾先后主讲过模拟电子技术、数字电子技术、电路分析、电机与拖动、数字信号处理等10多门课程，具有非常丰富的授课经验和扎实的理论功底，尤其是对数字电子技术课程具有独到的见解，深受广大学生和好评。在科研上，近三年承担并参与省、市级课题4项、院级教改课题1项，除此之外，还担任国家和省级电子设计竞赛的指导老师，并指导学生成功申报多项学校开放实验项目3项和省大学生科技创新计划1项。编写本学科教材及使用情况 无 担任其他教学工作和科研工作的情况及获奖情况近三年来，承担省、市级课题4项，横向课按题1项，指导学生成功申报校级开放项目3项，省大学生科技创新计划1项，院级和校级学生项目多项，具体见下表：编号类别课题名称1省级课题太阳能多功能热水系统2市级课题声光控结合的智能路灯节电器3市级课题PLC智能控制器及其在钎焊炉中的应用4省级课题纺织监控系统关键技术及其应用5横向课题新型远程控制的智能路灯节电器6大学生科技创新计划基于嵌入式系统的指纹识别系统7校开放实验项目基于凌阳单片机的出租车计价器8校开放实验项目基于PID算法的水温控制器9校开放实验项目基于FPGA的电子密码锁10校级科研项目光控路灯开关11院级教改项目数字电子技术课程实验教学模式的改革与探索参编姓名陶杰职称、职务讲师出生年月1975.12在学术团体中任何种职务湖州电子信息化学会理事担任本学科教学工作的时间和情况自1997年进入湖师院任教以来，先后承担计算机专业和电子专业相关课程的教学工作，主讲过模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成原理等多门课程，具有丰富的教学经验和扎实的理论功底，特别对数字电子技术课程具有独到的见解，深受广大学生的好评。在科研上，近几年承担厅级科研、校级科研和校级高等教育等项目，并多次指导学生完成校级及院级学生科研立项以及学生开放实验项目。编写本学科教材及使用情况无担任其他教学工作和科研工作的情况及获奖情况参与修订电子科学与技术专业的培养方案以及模拟电子技术、计算机组成原理等课程的教学和实验大纲。担任电子专业毕业设计指导工作。并曾在院级青年教师教学技能比赛中获得院级教学能手的称号。承担的科研项目：微支付协议的形式化建模与分析，FPGA局部动态可重配置的研究。承担的高等教育项目：工科专业大学生技能培养探究。二、该教材的现状（国内外该类教材情况）及评价分析：（修订教材还需说明该教材的使用现状，包括使用学校和数量；引进国外优秀原版教材还需说明国内外和推荐使用单位使用该教材情况）自高等教育扩大招生以来，大学生相互间的水平差异和类型差异不断在增加，这给高质量的电子技术实验教学带来了困难。目前国内电子技术实验教材所体现的教学模式仍以验证理论和让学生熟悉仪器操作为主，缺乏学生创新能力培养的有效机制。实验手段落后，缺少现代电子技术实验技术和手段。单调的教学手段和单一的教学环境降低了学生主动学习的兴趣，学生从给定的原理出发，按照指定步骤，采取确定的实验手段，获得相应的实验结果。自始至终，学生很少会独立思考，甚至都不可能问为什么，这样培养出来的学生与社会所需的技术应用型人才很不相符合，更不用说培养具有工程意识和创新能力的人才，明显不适应现代教学的要求，无法实现电子技术课程的教学目标，要解决这一矛盾，需要设计出与学生特点、培养目标相适应的实验教学方案与教材。国外的实验教学已有许多创新模式，如项目驱动式、研讨式等，极大地调动了学生“学”的积极性，这些创新模式在我国部分高校也正在试行，但困难重重，大多停留在做表面文章，其中教材观念陈旧的束缚，是使得教学模式的改革事倍功半的重要原因。数字电子技术实验是高等院校理工科类专业实践教学环节中的一门重要课程。这门课程将电子技术基础理论与实际操作有机地联系起来，所起到的作用有三点：对理论课的学习起到加深理解和巩固提高的作用,没有实验环节,学生无法深入理解电子技术基本知识,或对理论知识印象不深,学过就忘,难以形成永久的记忆储存在大脑中；通过实验教学，逐步培养和提高学生的实际操作能力、独立分析问题和解决问题的能力，以及创新思维能力和理论联系实际的能力；使学生获得数字电子技术方面的基本理论和技能，为后续课学习及其在专业中的应用打好基础。教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见（教高20072号）文件中指出，要大力加强实验等实践教学环节，“推进实验内容和实验模式改革和创新，培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题能力。”独立（民办）院校学生，具有和一、二本学生不同的特点，喜欢动手，对知识的学习更偏向于实践的方法，教学内容要特别强调实践性、应用性，以适应广大用人单位对技术型人才的实际需要。所以教材应符合独立（民办）院校学生的特点，以科学发展观为指导，树立以人为本、教材为学生服务的理念。本书将实践性和创新性紧密结合，将其培养目标定位在社会需求量大、就业面广的高级应用型人才。根据上述观点，根据电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会关于“数字电子技术基础”课程教学基本要求，我们拟加强实验课程教学，适度增加数字电子技术实验内容和时数。并且在实验内容与方法上作出改革。本书在内容上紧扣实践教学的要求，以强化工程训练及培养创新能力为目的；既有基础实验，也有设计型、综合型实验；既注重功能单元及模块的设计与调试，也注重电子系统的设计与实验。创新性实验注重“研究过程”而非“实验结果”， 体现“学在创新 智赢未来”主题，以项目（课题）为载体，调动学生学习的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，掌握思考问题，解决问题的方法，提高创新能力和实践能力。 基本原则：注意体现创新能力与实践能力的培养，以就业为导向、以提高质量为重点，为促进学生知识、能力、素质的协调发展创造条件。基本思路：按循序渐进、逐渐提高的原则，将实验内容分为基础性实验、设计性实验和综合性实验三个层次，知识结构上相互衔接，由点及面到系统逐渐深入，不同层次采用不同的教学模式，压缩原有验证性实验，增加设计性、综合性为主的实验内容。引入现代工程上常用的Quartus II和FPGA现代数字设计技术，使学生所学知识同工程实际结合起来，提高学生工程实践能力和创新能力。我们坚信，此书的编辑与出版，不仅为电子信息类专业学生提供一本良好的有应用特色的主干课程实践教材，而且为广大教师提供一份珍贵的参考文献，同时也必将对我国当前的教学改革产生积极的影响。 基于上述理论层面的思考和现实实践的呼唤，以及重点专业和精品课程建设的迫切需要，我们申请编著数字电子技术创新实验教材。 三、拟编教材（或修订教材）的框架结构及说明（包括教材总字数、完成期限）（引进国外优秀原版教材不需要填写此栏）1、对数字电子技术创新实验框架结构的说明 本书从培养学生的工程设计能力和创新能力出发，介绍数字电子技术实验的内容和方法，包括数字电子技术的电路基础知识和测试常识，基础性实验，综合性实验及设计性试验，实验室常用测试仪器的使用、基于Multisim10.1的电路仿真方法、基于FPGA的现代数字电子技术设计方法及新版本QuartusII使用等。每一个实验都包含实验目的、实验原理、预习要求、实验内容和实验报告要求，以利于学生自主学习。2、教材内容设计（初稿）前 言第一章 绪 论第一节 数字电子技术创新实验与人才培养目标第二节 数字电子技术创新实验方案设计特点第三节 “自主教学”与“有序教学”第四节 数字电子技术实验教学方法创新第二章 数字电子技术实验基本知识第一节 数字集成电路的分类及主要参数第二节 TTL集成电路与CMOS集成电路的使用规则第三节 数字电路实验方法概述第三章 现代数字电子设计技术介绍第一节 电路仿真软件Multisim10.1介绍第二节 CycloneII FPGA系列器件的结构第三节 Quartus II的使用介绍第四章 基本实验第一节 TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 第二节 CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 第三节 集成逻辑电路的连接和驱动 第四节 组合逻辑电路的设计与测试 第五节 译码器及其应用 第六节 数据选择器及其应用 第七节 触发器及其应用 第八节 计数器及其应用 第九节 移位寄存器及其应用 第十节 脉冲发生器第十一节 D/A、A/D转换器第五章 设计性实验第一节 简易数字频率计的设计第二节 序列检测器的设计第三节 简易数字计时电路的设计第四节 电梯楼层显示电路的创新设计第五节 循环彩灯电路的创新设计 第六节 电子锁的创新设计 第六章 综合性实验第一节 数字钟的设计第二节 交通信号灯的自动控制第三节 自动电梯控制电路设计第四节 数据采集电路和简易存储示波器创新设计第五节 直接数字式频率合成器(DDS) 创新设计第六节 简易电子琴的创新设计附录A 常用测量仪器介绍B常用数字集成电路管脚图 参考文献（略）3、教材的字数约328千字4、计划出版时间：2011年10月前。四、拟编教材（或修订教材）的内容要点、特色及创新之处：（引进国外优秀原版教材不需要填写此栏）一、教材方案设计特点1、循序渐进、逐渐提高的原则，将实验内容分为基础性实验、设计性实验和综合性实验三个层次，知识结构上相互衔接，由点及面到系统逐渐深入，不同层次采用不同的教学模式，压缩验证性的基础实验的比例，增加设计性、综合性为主的创新实验内容。2、 引入Multisim10.1仿真技术将实验方法由单纯硬件验证向多元化实验方式转移，提高学生应用新技术进行实验的能力和实验创新能力。Multisim10.1仿真是提高实验教学质量的有效途径，在进入实验室正式实验前，采用计算机模拟进行实验预习，不仅使实验过程和实际操作相似，还可进行实际无法进行或不能进行的实验内容，例如观测开路、短路、过载等非常情况的影响和后果等，可以提高实验效率，方便进行多种实验方案的比较和优化，提高实验的趣味性，便于学生把更多的精力投入到设计性和综合性的实验中。3、结合就业需求，引入现代工程上常用的基于Quartus II和FPGA的现代数字设计技术。在现代电子系统设计中，对于深入底层结构的理解与否并不直接影响系统集成的设计水平，而现代电子技术设计方面，学生就业95%以上的业务是面向系统集成的，以自动设计技术为目标侧重工程能力训练是必要的。该技术的应用使得学生所学知识同工程实际应用真正结合起来，提高学生工程实践能力和实验创新能力。4、采用多种实验模式以激发学习兴趣。针对基础性实验、设计性实验和综合性实验三个层次分别采用不同的实验模式（三阶段训练模式）：（1）基础性实验基础性实验以教师为主导，强调学生掌握扎实的基础；具体地讲解示范实验方法、指导实验操作，逐步过渡到由学生独立完成实验过程。着重培养学生的实验意识、基本实验操作技能和动手能力，为学生后期进行创新实验和自主学习起示范作用。所以本书基础性实验原理介绍清晰，实验步骤介绍详细，确保学生能自己按书一步步完成实验。（2）设计性实验 设计性实验以学生为主，教师指导实验方案，强调培养学生数字电子技术实验设计能力、创新能力、独立分析思考问题和解决问题的能力；本书提供6个可供选择的实验题目，其中前三个实验给出详细的参考设计过程，其余的实验给出基本要求，由学生自己借助EDA工具设计实验电路并仿真、确定实验方案、选择实验仪器设备，着重培养学生数字逻辑电路实验设计能力、创新能力、独立分析思考问题和解决问题的能力。本书在设计性实验的编写中，通过提供实验案例和实验知识要点的提示，引导学生分析设计。（3）综合性实验 综合性实验师生并重，强调培养学生知识综合能力、灵活应用基本知识、基本理论的能力及实验设计创新能力。本书提供6个可供选择的实验题目，其中前三个实验给出详细的参考设计过程，其余的实验对每个实验题目的要求及必要的实验原理和实验方法提供指导，给出相关知识的检索建议，由学生自己设计方案，利用课余时间借助EDA工具完成实验内容、实验步骤的设计和仿真后，再在实验室实施实验操作，完成实验组装与测试。 5、引导学生利用计算机网络（含精品课程网站）获取资料信息，借助网络的强大功能查阅实现设计的参考电路和电路所用到的芯片资料，包括引脚定义、功能表及其技术参数等，使学生逐渐克服了以前过于依赖老师的心理，培养他们自觉地解决问题的良好实验习惯。二、教学方法创新将编著者及数字电子技术教学团队多年教学改革成果融于本书编著中，在实验教学方法设计上，以巩固理论、强化基础、提升设计为原则。1、采用“四步实验教学法” ： 课前预习含基本知识、实验方法、Multisim10.1仿真，写预习报告； 实验前提问(或问题交流)大组交流约10分钟，检查相关知识掌握情况； 实验中分组研究（小组）、独立实验学生实验既独立又相互联系； 实验后提出问题讨论实验中的问题、改进措施、其它设计方案（报告中）。既加强了对学生实验的强化管理，又解决了学生在自发、自主的学习环境下培养独立能力、创新能力的问题，实现了因材施教，全面受益。非常适合独立（民办）院校学生的特点。2、采用“自主教学”方式在设计性实验、综合性实验中，每一类选出2-3个实验作为自主教学方式，以培养学生的创新精神、创新能力。三、能力要求掌握数字电子技术实验的内容和方法，学会常用数字电路主要参数及逻辑功能的测试方法，具有查阅电子元器件手册的能力。 具有设计、安装、调试组合逻辑电路和时序逻辑电路的能力。 掌握常用电路仿真软件的使用，软硬结合设计电路的方法。 具有采用现代技术设计综合数字逻辑系统的能力。四、教材的适应性 本书即可以作为高等院校本科生教材，也适合高职院校电类专业侧重工程能力训练教学用书。教学内容方面，可以灵活掌握，既可以采用本书基础性、设计性和综合性实验三阶段培养学生创新能力训练模式，亦可采用传统实验教学模式。五、实现预期目标已具备的条件（如有关研究工作、教学试验、图书设备、国内国际交流等）（对引进国外优秀原版教材，只需要说明推荐单位使用该教材的必要性和已经具备的条件，包括国外原出版社的授权情况说明等）1、教材的编写是以校级重点建设专业“电子信息工程”、校级教学团队“电子技术”为依托，以省级精品课程数字电子技术为平台，整合资源，开展教学改革与教材建设。2、期以来我们在教材的编写方面已经进行了充分的理论思考和大量的实践准备： 一是为了保证教材的编写质量，确定了明确的编写指导思想及编写原则。以本科院校电子信息类专业性质及培养目标为依据，体现本科课程教学的广度和深度，注重专业理论，强调学习的实践，并把该课程的教材建设放到我国实践教学改革的大背景中加以整体考虑，同时坚持科学性、前瞻性、实用性、理论与实际相结合的具体编写原则。 二是在内容选择上使基础知识、基本技能的训练与能力的培养并重，突出对创新能力和实践能力的培养。 三是凸显数字电子技术实验的实践性和可操作性。四是坚守科研道德、反对抄袭或剽窃他人之作。同时虚心向他人学习，以广泛地概括和吸纳他人的成果为基础，进而突出我们自己在已有的研究和实践中形成的观点和主张。 五是已经为编写积累了大量的文献资料并已编出部分章节。 3、教材主编主持建设的数字电子技术，经过五年校级精品课程、二年省级精品课程建设，建设近五年来，在教材资源、实验项目、教学实践、自学天地、创新平台、题库建设等方面已积累了大量的资源与经验。本教材已经初步呈现网站资源、文本建设、知识拓展三位一体的数字化教材体系。4、教材主编长期从事电子信息类专业的数字电子技术、模拟电子技术等课程的教学与研究工作，曾主持编写本学科教材3部，具有较强的改革意识和协作精神，具有较强的教材编写能力和领导能力。5、本教材所依托和面向的电子信息工程专业，