教学改革

中心开展数字电子技术课程实验教学改革(2009-06)

时间：2009-06-01 作者：实验中心浏览次数：

一、问题提出
《数字电子技术》课程是电气信息类专业学生必修的一门重要学科技术基础课程，具有很强的工程实践性。因此实验教学是数字电子技术课程教学中的重要环节，抓好该课程的实验教学对培养学生系统设计、技术实现、综合测试等工程能力具有十分重要的意义。对于数字电子技术课程的教学而言，在加强数字电子技术基本理论和方法课堂教学基础上，应该通过实验教学着重加强学生在如下几个方面能力的培养：(1)将一个实际工程问题转化为数字逻辑问题的能力；(2)在此基础上进行系统方案设计的能力；(3)单元模块电路设计与实现的能力；(4)系统综合分析与调试的能力。中心结合自身的教学情况，针对数字电子技术实验教学中存在的问题，拟在新一轮的数字电子技术实验教学中，开展“与实际相结合，以问题作牵引，以学生掌握方法和培养能力为重点”的实验教学改革改革探索，通过一个实际问题,引导学生自上而下地进行一个系统的方案设计，通过仿真让学生掌握对设计方案验证的方法，通过分模块实施培养学生单元电路的实现能力，最后通过单元电路搭建系统培养学生综合调试的能力。从而提高学生的工程能力。

二、问题选择
按照上述思路实施数字电子技术课程实验教学改革的第一步是要选择一个合适的实际问题。问题的选择按照如下几个原则来进行：第一、该问题应该是学生都非常熟悉的问题。这样便于学生将一个实际问题归纳到一个数字逻辑问题，更为重要的是通过实验，让学生感受到所学的知识是活生生的知识，从而提高实验的兴趣。第二、解决该问题所涉及到的知识能够很好地覆盖数字电子技术课程的主要内容。这样针对该问题所设计的实验能够被划分成若干个单元模块实验，它们能比较系统涵盖本门课程所要求基本知识点和能力点。第三、针对该问题所设计的实验应该具有良好的可扩展性。这样便于学生在完成基本实验后有一定的扩展空间。基于上述原则，我们拟选择交通灯实验。首先因为交通灯的控制与显示是学生都非常熟悉的经典问题；其次它所涉及的内容涵盖了数字电路的主要部分－组合逻辑、时序逻辑、时钟和译码显示等内容；第三，在利用基本逻辑器件完成该实验后，学生即可以采用FPGA或单片机等不同的技术路线来实现交通灯的控制与显示，也可以在原有方案上将有线控制改为无线控制，具有很好的扩展性。

三、实验设计
(1) 以问题作为牵引
在《数字电子技术》课程教学的开始阶段将“交通灯控制与显示”这样一个问题布置给学生。学生根据这样一个实际的问题，结合理论课程学习的知识，首先进行实际物理问题到数字逻辑问题的抽象与归纳，然后完成功能模块级的方案设计。此阶段只限于框图，不涉及具体电路。基于功能模块级的设计方案，对于各个功能模块电路实现问题，结合各个阶段课堂教学的不同内容，有针对性地引导学生完成相应模块的电路设计，如组合逻辑控制、计数器、译码显示器和时钟源等模块，并要求学生进行电路的仿真，验证电路设计的正确性。在此基础上，进行各功能模块电路实现和调试。在完成各个功能模块电路实验的基础上，进行整个系统的仿真和各个模块电路的综合调试，修改参数，调整电路，直到系统达到设计的要求。在这样一个过程中，始终通过问题引导学生进行由系统到电路的自上而下设计，进行由单元电路到数字系统的电路实现与集成，从而掌握数字系统的设计方法，培养学生的数字电路的实现能力。
(2) 理论实验教学同步
根据《数字电子技术》理论教学计划，将该项实验分解为五个部分：A.方案设计(结合理论课程知识的学习，进行实际问题到物理问题的抽象与归纳，完成方案设计，此部分不涉及具体的电路设计)；B.数字集成电路的测试；C.交通灯组合逻辑部分设计；D.交通灯时序逻辑部分设计；E.综合安装调试。以使实验教学与理论教学同步。
(3) 课内与课外结合
实验的安排拟课内课外结合。方案设计、电路连接安装安排课外进行，测试、仿真和调试安排课内进行。
(4) 实做与仿真结合
仿真作为一种电子设计手段，是学生必须掌握的一种基本方法。因此在实验教学中要有逐步培养学生的利用计算机仿真进行数字电子线路设计的能力。每个单元电路实验应该包括设计、仿真、实做和测试四个过程。

以上改革方案在2009～2010学年的第一学期实施。

上一篇：信号与系统的国内外教学改革动态

下一篇：湖北省高校第二次电工电子实验教学研讨会——（十堰 2009-05）