《数字电子技术》教学大纲

PAGEPAGE17《数字电子技术》教学大纲第1部分前言一、课程性质和任务《数字电子技术》课程承载了自动化技术与应用等工科电类各专业核心能力的培养任务，处于专业课程体系的核心地位，是自动化技术与应用等工科电类各专业的一门必修专业基础课程。要讲授《数字电子技术》中最初步、最根本、最具共性的内容。着重抓适合高职专门人才的“三基”训练，即基本理论、基本知识、基本技能。其知识点贯穿整个专业的核心课程，内容涉及多个专业的工作岗位，对整个专业知识的学习和核心技能的掌握起着重要的支撑作用，通过教学过程的组织实施，对学生职业素养养成起明显促进作用，它可将前修课程培养的能力进行运用和内化，为后续课程的综合能力培养奠定基础。《数字电子技术》课程需要的前导知识为电路基础知识、模拟电子技术知识，要求熟练掌握电路基础知识和模拟电子技术知识。并为后续课程《自动控制原理与系统》、《单片机原理与应用》、《智能检测技术与仪表》、《PLC应用技术》、《电子产品创新设计》等课程的学习以及考取相关职业资格证书奠定良好的基础。本课程标准是针对高等职业教育，学制为四年的职业本科生而制定的，建议学时数为56-90学时。二、基本理念1.以学生为主体设计教学系统学生永远是教学活动的主体。要改变传统的以教师的教授为中心的教学观念，以学生为主体，以学生的学习为中心进行课程教学系统的设计。课程要面向高职学生的特点和整体水平进行教学目标设计，以促进课程总体目标的实现。要以构建主义等学习理论指导教学系统的元素设计，如：教学讯息的设计、媒体的选择、师资的配置等要紧紧围绕学生的学习活动进行。同时，教学中，应充分尊重学生的个体差异，为学生创设必要的主动学习、自主学习的环境，以促进学生的个性发展。2.以应用为主旨精选课程内容高职教育要“以服务为宗旨，以就业为导向，走产学结合之路”培养适应生产、建设、管理和服务第一线需要的，德、智、体、美等方面全面发展的高素质技能型专门人才。因此，作为电气自动化技术等工科电类各专业的一门应用性很强的专业基础课，要紧紧扣住技术应用这一主线，以经验课程等课程理论为指导，进行课程内容的改革，帮助学生“学其所用，用其所学”。“学其所用”就是要帮助学生学会那些生产一线真正用得上的理论知识；“用其所学”就是要帮助学生在实践环节学会应用已有的理论知识。3.以能力发展为目标优化教学过程改变以学会知识为目标的传统观念，建立以帮助学生学会学习、学会工作、学会协作为教育目标的观念。教学方法、教学过程、教学情景的设计要有利于激发学生的学习主动性，帮助学生积极思考，学会独立学习、自主学习。对学生的学习效果的评价，也要改变传统的以终结考试为主的做法，建立一个有利于激发学生学习兴趣和主动学习能力发展的评价体系。该体系由阶段性评价和最终性评价构成。在教学过程中以阶段性评价为主，注重培养和激发学生的学习积极性和自信心。最终性评价应注重检验学生的知识应用能力、实验能力、实际操作能力。三、设计思路1.以就业为导向以应用为目的本课程是针对已经具备了电路的基础知识和模拟电子技术知识的学生设置的，为以后完成电气自动化技术、电子信息工程技术等工科电类各专业的其他专业课打下坚实的技术基础。该课程的开发遵循了设计微观课程原则—以应用为目的，从感性认识和实践入手，详细介绍了数字电路基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形发生器与整形电路、数/模和模/数转换器等。2.以教育理论为指导构建教学模式高职教育的培养目标直接指向“高素质技能型专门人才”，这就使高职教育的知识构成具有应用性特点，适合以建构主义学习理论和经验课程理论为主指导教学模式的设计与构建。为学生提供仿真实训场景、现实实训场景、真实生产场景相结合的互为补充的学习资源与环境，使学生有足够的练习机会，从而提高解决实际问题的能力并熟练掌握实践技能。本课程是一门应用性较强的专业基础课，教学模式的构建与优化推荐以“基于问题的学习”模式、“基于案例的推理”模式为主，结合其他模式的不同特点，相互补充，目的是要帮助学生学会学习，提高能力。3.以学生的学习为中心教学立体化当前，多数高职课程教学内容还普遍存在理论与实践脱节的现象，常常表现为理论与实践“先分后合”。本课程的内容改革以应用为主旨，做到理论与实践相结合，为学生设计“学其所用，用其所学”课程内容。将授课、讨论、作业、试验、实践、考核、教材等教学环节作为一个整体统筹考虑，充分利用现代化教育技术手段和教学方式，形成立体化的教学体系。第2部分课程目标一、总体目标课程总体目标是：“以学生为主体，以学生的学习为中心”，通过该门课程的教学，能够帮助学生学会学习、学会实践、学会协作。使学生的知识、情感、技能得到全面发展，即使学生具备高素质技能型专门人才所必需的电子技术的基本理论、基本知识、基本技能，初步形成解决实际问题的能力，为学习有关专业课程和职业技能打下基础，并注意渗透思想教育，培养学生的辩证思维，加强学生的职业道德观念。课程内容以“学其所用，用其所学”突出高职教育特点，确保人才培养目标的实现。课程目标是培养学生能完成综合性工作任务所具备的职业能力，是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三者的高度统一。学习结束后，能达到本课程目标的基本要求，同时训练和提高了学生独立思考、分析问题、解决实际问题的能力和职业素养，真正把学生培养成社会需要的“职业人”，能生存能发展的“社会人”，经济全球化要求的“国际人”。二、课程教学目标1.素质目标（1）培养学生的沟通能力及团队协作精神；（2）培养学生良好的职业道德；（3）培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风；（4）培养学生的质量意识、安全意识；（5）培养学生社会责任心、环保意识。2.知识目标（1）知道数字电子技术中的基本概念和基本原理；（2）知道基本电子器件的外特性，电子电路的性能特点和应用；（3）会用集成电路芯片设计数字电路。3.能力目标（1）会使用常见电子仪器；（2）会准确选择电子元器件；（3）具有各种电子手册及资料的检索与阅读能力，能阅读英语技术资料；（4）具有电子电路识图与分析能力；（5）利用各种工具进行电路安装与焊接的能力；（6）具有电路测试方案设计能力和测试数据分析能力；（7）利用各种仪表与工具，熟练排除电路故障的能力；（8）能分析客户产品要求，细化产品的功能和技术指标，设计简单电路或单元电路；（9）具有考取相关职业资格证书所需数字电子技术的知识和技能。第3部分内容标准及教学基本要求一、数字逻辑电路的认知1.数制和码制的分析通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号的优点。知道数字信号中“1”和“0”的意义，了解数字电路是一种能够方便地处理“1”和“0”两种状态的电路。了解数字电路的分类。掌握数制和码制，各种数制间的转换。2.逻辑代数的分析掌握与、或、非逻辑和其它复合逻辑函数。掌握逻辑代数基本定律的运用。会用公式法、卡诺图法化简和变换逻辑函数。会用真值表、逻辑表达式、卡诺图、逻辑图描述某些逻辑问题。3.基本门电路的认知了解二极管、三极管的开关特性及其在数字电路中的应用。知道常见的集成逻辑门电路的类型。了解CMOS、TTL电路结构及工作原理、外特性、主要参数、使用方法和注意事项。掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、同或门、CMOS传输门、三态门、OD门、OC门的逻辑功能和逻辑符号。二、组合逻辑电路的分析与应用1.组合逻辑电路的分析与设计掌握组合逻辑电路的分析方法。掌握组合逻辑电路的设计方法。2.常用组合逻辑电路的分析掌握各种译码器逻辑功能，了解其应用和使用方法。掌握编码器的逻辑功能，了解其应用和使用方法。掌握多位加法器的逻辑功能，了解其应用和使用方法。掌握数值比较器的逻辑功能，了解其应用和使用方法。掌握数据选择器的逻辑功能，了解其应用和使用方法。熟悉各种译码器、编码器、全加器、数值比较器、数据选择器的工作原理。3.组合逻辑电路中的竞争-冒险现象知道竞争-冒险现象的概念。掌握竞争-冒险现象的识别方法。熟悉消除竞争-冒险的方法。三、触发器的认知1.基本RS触发器知道或非门组成的基本RS触发器电路结构、工作原理。知道或非门组成的基本RS触发器电路结构、工作原理。掌握基本RS触发器的逻辑功能。2.钟控触发器知道同步RS触发器的电路结构、工作原理和触发方式。知道同步D触发器的电路结构、工作原理和触发方式。知道同步JK触发器的电路结构、工作原理和触发方式。掌握同步RS触发器、同步D触发器、同步JK触发器的逻辑功能。会用特性表、逻辑符号、特性方程、状态转换图、波形图表示RS、D、JK触发器逻辑功能。3.边沿触发器熟悉边沿JK触发器、边沿D触发器、T触发器和触发器的触发方式。掌握边沿JK触发器、边沿D触发器、T触发器和触发器的逻辑功能。会用特性表、逻辑符号、特性方程、状态转换图、波形图表示RS、D、JK触发器逻辑功能。4.触发器的转换掌握不同功能触发器相互转换的方法。会将已知某一功能的触发器转换为另一种功能的触发器。触发器的动态特性熟悉基本RS触发器的动态特性。熟悉同步RS触发器的动态特性。熟悉边沿触发器的动态特性。四、时序逻辑电路的分析与应用1.掌握时序逻辑电路的分析方法知道组合逻辑电路与时序逻辑电路的区别。掌握时序逻辑电路的分析方法。会分析常用时序逻辑电路的逻辑功能。2.寄存器和移位寄存器掌握单向、双向移位寄存器的逻辑功能。熟悉移位寄存器工作原理。会读集成移位寄存器的功能表。熟悉中规模集成移位寄存器的应用方法。3.计数器掌握异步计数器的工作原理和分析方法。掌握同步计数器的工作原理和分析方法。会读集成计数器的功能表。掌握N进制计数器的构成方法。会用集成计数器构成任意进制计数器。熟悉中规模计数器的应用。4.时序逻辑电路的设计方法掌握同步时序逻辑电路的设计方法掌握异步时序逻辑电路的设计方法五、脉冲波形的产生与整形1.施密特触发器了解用门电路组成的施密特触发器。熟悉集成施密特触发器的逻辑符号。知道施密特触发器的应用。2.单稳态触发器了解微分型单稳态触发器。熟悉集成单稳态触发器的逻辑符号。知道单稳态触发器应用。3.多谐振荡器了解用CMOS反相器构成的多谐振荡器。了解石英晶体多谐振荡器。知道石英晶体多谐振荡器应用。4.555定时器及其应用熟悉555定时器电路的结构、工作原理和引脚功能。会用555定时器组成单稳态触发器。会用555定时器构成施密特触发器。会用555定时器构成多谐振荡器。六、数/模和模/数转换器1.D/A转换器了解D/A转换在计算机工业控制领域的应用。了解倒T形电阻网络D/A转换器的电路结构和工作原理。了解典型集成D/A转换器的电路结构及应用。2.A/D转换器了解A/D转换在计算机工业控制领域的应用。了解逐次逼近型或双积分型A/D转换器的电路结构、工作原理。了解典型集成A/D转换器的电路结构及应用。第4部分实训教学要求一、基本实训1.集成逻辑门的逻辑功能与参数测试掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法。掌握CMOS集成逻辑门电路的逻辑功能和器件的使用规则，以及主要参数的测试方法。2.多数表决器电路的设计与制作掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。能用基本门电路设计和制作简单组合逻辑电路。能完成组合逻辑电路的安装、调试与检测。进一步提高分析问题和解决问题的能力。3.译码器和数码显示器的逻辑功能测试掌握译码器和数码显示器的逻辑功能及测试方法。掌握译码器和数码管显示器的使用方法。数据选择器应用电路的设计与测试掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。能用数据选择器设计组合逻辑电路。能完成组合逻辑电路的逻辑功能测试。5.触发器的功能测试掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能及测试方法。掌握集成触发器74LS112及74LS74的使用方法。进一步理解触发器之间相互转换的方法。6.集成计数器的功能及应用测试掌握集成计数器的使用及功能测试方法。掌握用集成计数器构成任意进制计数器的方法。7.555定时器的功能及应用熟悉555定时器电路的结构及功能。会测试555定时器的逻辑功能。掌握用555定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器的方法。进一步熟悉脉冲波形产生和整形电路的测量和调试方法。8.D/A、A/D转换器的功能测试熟悉D/A转换和A/D转换器的原理、转换方式及特点。了解D/A转换集成芯片和A/D转换集成芯片的结构、功能测试方法及应用。熟悉D/A转换器集成芯片DAC0832和A/D转换集成芯片ADC0809的性能，学习其使用方法。二、选做实训1.简单智力竞赛抢答器的制作与调试进一步掌握基本门电路的逻辑功能，培养对简单电路的设计能力，初步掌握用基本门电路设计电路的基本方法。掌握智力竞赛抢答器电路中元器件的连接特点，能够对电路中的相关参数进行合理测试，并能正确判断出电路的工作状态。掌握简单电路的装配方法，进一步熟练使用各种仪器仪表。进一步提高分析问题和解决问题的能力。2.数字显示器的制作与调试进一步掌握编码器、显示译码器的逻辑功能。掌握数字显示器电路中元器件的连接特点，能够对电路中的相关参数进行合理测试，并能正确判断出电路的工作状态。掌握简单电路的装配方法，进一步熟练使用各种仪器仪表。进一步提高分析问题和解决问题的能力。3.智力竞赛抢答器的设计、安装与调试进一步掌握触发器的作用及其逻辑功能，培养对简单电路的设计能力，初步掌握设计电路的基本方法。熟悉触发器的功能测试方法及应用。掌握集成触发器的识别、功能及测试方法。掌握简单电路的装配方法，进一步熟练使用各种仪器仪表。进一步提高分析问题和解决问题的能力。4.时计数显示电路的设计、制作与调试进一步掌握计数器、显示译码器的逻辑功能，培养对简单电路的设计能力，初步掌握设计电路的基本方法。掌握集成计数器的识别、功能及测试方法。掌握计数显示电路中元器件的连接特点，能够对电路中的相关参数进行合理测试，并能正确判断出电路的工作状态。掌握简单电路的装配方法，进一步熟练使用各种仪器仪表。进一步提高分析问题和解决问题的能力。5.触摸式防盗报警电路的装配与调试进一步熟悉555集成电路的结构、原理及应用。会识别和检测555集成电路。掌握触摸式防盗报警电路中元器件的连接特点，能够对电路中的相关参数进行合理测试，并能正确判断出电路的工作状态。掌握简单电路的装配方法，进一步熟练使用各种仪器仪表。进一步提高分析问题和解决问题的能力。6.数字电压表制作与调试进一步熟悉A/D转换器的作用、构成及工作原理。会识别和检测MC14433集成电路。掌握数字电压表电路中元器件的连接特点，能够对电路中的相关参数进行合理测试，并能正确判断出电路的工作状态。掌握简单电路的装配方法，进一步熟练使用各种仪器仪表。进一步提高分析问题和解决问题的能力。第5部分教学建议在多元智能理论的指导下，运用建构主义教学模式，根据教学内容和教育对象的不同，采用多样化的教学策略和方法，因材施教，以激发学生的兴趣和创造性思维，提高学生综合职业能力。本课程主要采用项目教学法、案例教学法、启发式教学法、演示法等多种灵活的教学方法，通过学中做、做中学，学做合一的人才培养方法，实现课堂教学与实际工作零距离的对接。教学方法应用举例：一、案例教学法1.使用目的培养学生综合分析能力及对知识的灵活运用能力。2.实施过程给出任务，驱动学生动手动脑。针对已有知识，给出具体任务，限定资源条件，要求学生提出解决方案、测试方案、实施方案。如：译码器一讲（1）动画演示译码工作过程，激发学生好奇心；（2）分析译码器工作原理，讨论实现方案。在讨论中激发学生求知欲；（3）提出本讲的教学目的，技能要求。（4）实施课堂教学。（5）针对性的引出一个或多个问题，帮助学生消化吸收知识。（6）跟进实训环节，加深理解，训练动手能力。通过这种案例教学方法，增强了学生应用所学知识综合分析问题能力，形成了教与学之间的良性互动。3.实施效果锻炼了学生独立分析问题、解决问题的能力，提高了学生对知识的灵活应用能力。二、项目教学法1.使用目的以焊接一个电路为具体项目，帮助学生学会选择电子元器件、使用常用电子仪器、焊接技术、调试技术等。2.实施过程（1）给出完整的电路图。例如，智力竞赛抢答器。（2）电子元器件的准备。例如，电子元器件的类型、规格等。（3）电烙铁、偏口钳、镊子、螺丝刀等工具的准备。（4）示波器、稳压源等仪器的准备。（5）开始焊接。（6）调试电路。3.实施效果学生在焊接、调试电路的完整过程中，训练技能，了解生产现场管理与安全操作等制度，初步形成职业习惯。三、启