学科教育论文-数字电子技术课程教学改革研究.doc

学科教育论文-数字电子技术课程教学改革研究【摘要】数字电子技术基础是通信、电科、自动控制等专业的一门重要的专业基础课，是一门实践性较强的课程。将理论学习与实验教学无缝衔接一直是电子技术教学过程中需要着重解决的问题。本文拟将EDA软件带入数字电子技术基础课程的理论教学中，以此培养学生的学习兴趣，提高教学效果。【关键词】数字电子技术课程教学改革一、引言近年来，电子业的发展十分迅速，已成为我国的支柱产业之一，而电子技术的飞速发展很大程度上取决于数字技术的发展。随着大规模集成电路可编程逻辑器件的迅速发展和电子设计自动化（EDA）技术的引入，数字电路与系统的设计方法出现了重大变革，为了适应这种变化，我们以数字电子技术基础课程的教学方式进行了改革。理论教学的枯燥性和抽象性影响着学生开展综合性和创造性实验的能力，而实验教学条件的有限性制约着学生实践能力的积累和提高。为了解决这个问题，应该有一种途径既能提升理论教学的生动性、有效性，从而提高理论教学效果；又能在不明显增加场地、设备等投入的情况下增加学生动手设计的机会，从而提高实践能力。作为一种很有应用前景的EDA软件，EWB开始越来越多的承担起这个角色。二、“板书式”多媒体课件的研制多媒体技术的发展为教学中的视听结合提供了可能，将多媒体适时地、合理地引入课堂教学，利用其对视觉、听觉等多渠道、多感官的综合刺激，不仅有利于激发学生的学习兴趣、营造和谐互动的课堂气氛，而且有利于提高教学效率和学生学习效果。在充分分析课程内容的基础上，我们设计了一套“板书式”的多媒体教学课件，实现了多媒体与教学思路的同步、与传统板书的有机结合。所谓“板书式”的多媒体课件，是指根据教学思路，将复杂的器件内部结构、电路原理图以及时序图等，按照其内在的逻辑关系、时序关系，以动画的形式分层、逐步的出现。这样，一方面节省了大量板书画图表的时间，提高了教学效率；另一方面，利用了多媒体形象、动态、多彩的特点，弥补了传统板书的不足，使现实中原本动态的、立体的内容重现其动态本质，使教学生动、直观，活跃课堂气氛。通过动画的剖析，充分展示了教师分析问题、解决问题的思维过程，有助于培养学生的学习和思维能力。三、EDA技术的引入数字电子技术基础主要包括数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等。这些内容理论难以掌握，但通过一些与实际生活联系紧密的实例，用实验的方式可以直观形象地展示电路的功能及特性。如555定时器可构成门铃电路、监控电路；触发器可组成抢答器；计数器可以组成数字电子钟等。在理论课教学中，由于无法接触到实物直接用于实验实现，我们引入了EDA技术用于搭建虚拟电子工作平台，主要是用到EWB软件。EWB（E1ectronlcsWorkbench）又称虚拟电子工作平台,目前EWB已经成为在我国高校电子技术课程教学中应用最为广泛的一种软件，被誉为“计算机里的电子实验室”。教师在理论教学过程中可随时利用EWB对所讲授元器件或电路进行仿真和分析，增加学生对所学知识的感性认识，提高理论教学效果。学生也可利用业余时间自己动手使用EWB分析设计各种在实验教学中无法实现的电路，开展各种探索性、研究性实验，培养创新能力。这一切仅需要一台计算机和一部EWB软件，不再受场地、实验学时、设备等各种客观条件的限制。四、EWB在课堂教学中的应用在课程讲授中，我们结合多媒体课件，首先提出问题引导学生思考，例如，在讲授触发器章节内容时，先引入了基本RS触发器的电路图，如图1所示，要求同学们分析这个电路的真值表，因为通过组合逻辑电路章节的学习，这个分析工作他们是能够胜任的。通过课堂讨论，同学们纷纷表示，这个电路真神奇，用的还是基本的逻辑门电路，但是输出不仅仅跟当时的输入有关，还跟电路以前的输出有关。引起了同学们的兴趣后，我们又在EWB平台上进行仿真实验，验证了我们分析得到的真值表。通过预分析和仿真实验，学生们对触发器这类电路很感兴趣，接下来的内容就很容易被大家接受了。如图2所示。在讲授优先编码器内容时，根据优先编码器的原理，我们设计了一个8线-3线优先编码器，它具有8个低电平输入有效的编码输入端和1个低电平有效的编码器片选信号。输出为3位二进制反码。电路设计出来我们需要了解其效果，以验证电路是符合我们的真值表的。在EWB的库中，74148是一个根据我们的设计思路实现的8线-3线优编码器，其功能表与我们的真值表完全一致，所以用74148代替我们设计的电路，连线后利用高电平有效的红色探测器演示输出信号的高低电平情况，发现当片选信号为低电平并且所有的输入编码请求都无效时，显示输出编码结果三盏灯全亮，说明输出编码结果为“111”，如图3所示；当片选信号为低电平并且输入编码端7有效时，不论其它输入编码端是否有效，显示输出编码结果的三盏灯全灭，说明输出编码结果均为“000”，如图4所示，与真值表一致。通过EWB的仿真演示，学生们不仅掌握了优先编码器的功能，还了解了其使用方法，促进了他们对组合逻辑电路设计方法的信任，对自己设计结果的信心。五、结语教学手段的不断进步是课程教学模式改革的基础。从教学方式上，我们将单一的课堂讲授，转变为课堂教学、实验教学等多种形式交叉并用的新型教学方式。注重“教师主导、学生主学”的教育思想，在改革教学方法的同时，将传统教学手段与先进的教学手段相结合，通过把电子教案、多媒体课件等多种教学手段引入教学过程中，极大地丰富了教学内容。而通过课堂上的仿真实例，不仅让学生了解EDA技术，而且也帮助学生加深对抽象概念的理解，增加授课的生动性和灵活性，激发学生的学习兴趣，大大提高教与学的