“数字电子技术”课程教学改革研究与探索

摘要：在“数字电子技术”课程特点的分析基础上，回顾了近年来国内高校“数字电子技术”课程教学改革研究的现状，结合作者与教学组的教学经验，对本科“数字电子技术”课程的教学改革提出了一些探索。以“三基”为核心，重视知识的体系化教学；强调学生的主动学习，引入问题导向型教学；善于运用多媒体和传统教学方式的结合，恰当运用必要的现代教育技术和信息资源；在各个教学环节中，注重理论与实践的有机结合。

关键词：数字电子技术；课程教学；教学改革

作者简介：陈柳（1979-），女，湖北丹江口人，武汉工程大学电气信息学院电子学教研室，讲师；戴璐平（1969-），女，湖北武汉人，武汉工程大学电气信息学院电子学教研室，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0096-02

一、“数字电子技术”课程特点

“数字电子技术”课程是电类、信息类等专业学生进入本专业时首先开始学习的一门专业基础必修课程，该课程与后续开设的“微机原理”、“单片机原理”、“EDA技术”等诸多专业课程密切相关，是学生专业素质形成的关键性课程之一，在课程体系设置中有着重要的基础性地位。教学目的是让学生积累丰厚、扎实的数字电子技术基础知识，为后续课程的学习打下良好基础，同时培养学生的自主学习能力和创新能力。近年来，数字电子技术的应用已发展到甚大规模集成电路，随着现代电子技术、计算机技术以及通讯和网络技术的迅速发展，使得课程内容日趋分化，分析方法更加多样，授课内容愈加复杂，目前课程教学正处在优化、调整、整合的时期，涌现了大量的关于教学研究和教学改革的探索文章。

二、教学改革研究现状

根据CNKI数据库的统计数据，从时间分布来看，近十年来，关于“数字电子技术”教学方面的文章数量总体呈逐年上升趋势如图1所示。从文献内容上来看，这些对“数字电子技术”课程教学改革的研究和探索有以理论教学为主的，有侧重实践教学的，也有将理论和实践教学结合的，涉及教学方法、教学设计、教学手段等各个方面，出现了很多卓有成效的教学改革尝试。典型的几个研究方向有：研究性教学在数字电子技术中的应用；[1]EDA软件在“数字电子技术”教学中的应用；[2，3]多媒体辅助教学在“数字电子技术”课程中的应用；[4，5]“数字电子技术”远程网络教学的设计与教学系统开发；[6]理论实践一体化教学模式的探索；[7]数字电子技术双语教学研究；[8]其他，如案例教学、[9]国内外教学比较等。[10]

三、“数字电子技术”教学方法改革探索

在武汉工程大学电子学教研室教学组教师的教学过程中，通过积累多年教学经验，结合对教学理论和教学过程的体会，对电类本科“数字电子技术”课程的教学改革做出以下几点探讨。

1.在教学内容的安排上，以“三基”为核心，重视知识的体系化教学

（1）强调“基本知识、基本方法、基本思想”的“三基”核心，“以不变应万变”的学习思路。由于电子技术的发展日新月异，数字电子电路的构成方式从早期的以逻辑门、触发器为基础，发展到现在以集成电路为基础，其常用分析和设计手段从早期的逻辑表达式、卡诺图等，发展到现在以EDA计算机辅助技术为主流，数字电子技术的知识体系也日益庞大。因此，目前我国高校的“数字电子技术”课程，更严谨一点来说应该称为“数字电子技术基础”，从根本来说讲的是数字电子电路在分析、设计方面的基本知识、基本方法和基本思想。所以在教学中首先要让学生认识到课程的性质和特点，同时让学生知道，电路的具体形式是变化无穷的，但是分析和设计电路所用到的“三基”是始终不变的，这样学生在学习中才能“透过现象看本质”，从千头万绪的知识点中找到最重要的部分，把精华牢牢掌握。

（2）重视知识的体系化教学。“数字电子技术”的知识点很多，学生在初学时往往很难抓住主线，搞清各个知识点之间的关系，容易失去学习的信心和兴趣。因此教师在教学中就要特别重视知识的体系化教学。这种体系化教学的实现可以从以下几个方面入手。首先，在绪论课上，通过对学科发展历史和应用领域的介绍，把教材上的各个章节所讲的内容和作用简略说明一下，使学生在学习具体知识点之前，了解数字电子技术的发展过程、知识构成体系和各种有趣有价值的应用，从而调动学生的学习兴趣，提高学习的积极性。其次，在各个章节讲解过程中，特别是每一章起始和结束时，注意承上启下，将章节内和章节间的内容串联起来，帮助学生理清知识的“点、线、面”。这样，可以帮助学生在整个学习过程中始终保持清醒的头脑。

2.在教学设计上，强调学生的主动学习，引入问题导向型教学，增强学生主观能动性，培养学生的创新意识

问题导向教学与传统的“知识讲授型”教学不同，强调学生为主体，教师只是引导者和组织者。教师通过一定的方式来提出问题，而分析问题和解决问题两个关键环节则由教师引导学生来完成。教师要精心设计导入问题的教学环节，可通过设计实例导入法、设疑导入法、示错法等方式导入需要讲解的问题，激发学生自主学习的欲望和兴趣，然后引导学生分析问题，通过查阅资料、思考、讨论等方式寻求解决问题的方案，之后再结合知识讲解，让学生对相关知识点做到系统化的理解。

例如，在讲述时序逻辑电路设计之前，教师可先在大屏幕上演示知识竞赛抢答现场的录像。然后请学生思考，这种多路抢答电路是如何实现的，需要那几个部分，利用这种生活中熟悉的场景，激发学生的好奇心。让学生通过查阅资料、思考、分析讨论来逐步完成电路的架构和设计。在这样的学习过程中，教师既完成了教学任务，同时激发了学生的好奇心和求知欲，学习的效果大幅提高。

问题导向型的教学模式提倡学生自己思考、自己动手，并且鼓励学生把学习过程从课内延伸到课外，对培养学生的创新思维能力，提高学生的实践能力都有帮助。

3.在教学媒体的运用上，善于运用多媒体和传统教学方式的结合，恰当运用必要的现代教育技术和信息资源

在“数字电子技术”教学中，单纯的传统黑板板书+口头讲解的教学方式有其固有的不足。例如绘制大量图表费时费力、显示内容不变缩放、不利于教学中知识点的前后对比和复习引用、抽象的原理和具体的电路或元器件不易演示等等。此时，多媒体辅助教学就体现出了很大的优势。这里所说的“多媒体”不仅指用电脑PPT课件讲解，还有图片、动画、视频、音频演示、EDA仿真软件的直观演示等等。PPT课件的精心设计，结合各种其他媒体的演示，能有效提高课堂效率和学生学习的兴趣。

例如，针对学生学完了电子技术仍然不认识电子元器件的问题，教师可以将大量各种规格、型号的电子元器件实物图显示给学生，介绍典型器件的结构、功能、应用、当前市场价格等等。多媒体教学不仅方便快速，信息量大，而且会让学生有更直观的认识，能看到所学课程与市场、实践应用的关联，学生的学习兴趣也会大大提高。再如，在讲解编码器74LS148时，教师可以在Multism或Proteus软件界面上直观地演示输入信号和输出代码之间的关系并译码为字符显示出来，甚至还可以让学生自己动手操作，改变电路输入，查看电路输出的变化。一方面可以帮助学生理解芯片的功能，另一方面可以给学生更接近实验环境的演示效果，使学生在后续的实践环节能迅速上手。

实践证明，在“数字电子技术”课程中引入多媒体工具能使教学内容形式丰富、灵活，课堂信息量大，有利于解决“学时短、内容多”的矛盾。但同时也要看到单纯依赖多媒体或多媒体使用不当所带来的问题，例如讲课速度太快，学生跟不上，或者讲课沦为用PPT演示文字和图表的单调过程等等。因此，多媒体在电子技术课程教学中的应用应以人为核心，教师要围绕教学目标地实现，适时合理地选取，扬长避短才是使用好多媒体的关键。例如，一些公式推导或者波形图的绘画，不便用动画分步骤一步步演示的，还是应该使用黑板板书来完成。

在计算机和网络飞速发展的今天，教师要不断学习，跟上潮流，充分利用各种现代教育技术和信息资源，改善教学效果，增强与学生的课内外交流。例如，本校为“数字电子技术”校级精品课程建立了网站，在电子学教学组老师的不断建设与完善下，成为学生课外学习的有效平台。在教学过程中，笔者使用Email、QQ等工具，将课堂课件与学生共享，并开辟了课外答疑和讨论的渠道，受到学生的普遍好评。除此之外，论坛、博客、微博等也是非常有效的知识共享与交流的手段。

4.在各个教学环节中，注重理论与实践有机结合

对于电类和近电类本科专业学生，许多高校的电子技术的理论教学与实践教学是分开进行的。本校与“数字电子技术”有关的实践教学主要包括“电子技术实验”（数字部分）和“数字电子技术”课程设计两门单独设课的课程。但是在以往的教学过程中，有学生反映，理论教学太枯燥，难学懂；实验课机械地完成，搞不清原理。这种情况主要是理论与实践脱节造成的。实际上，“数字电子技术”是一门实践性非常强的课程。在理论教学的过程中，若能结合具体实验案例，则能给予学生感性认识，提高学习兴趣，进而通过理论学习上升到理性认识，再到实践环节中，验证理论，又可促使学生真正理解理论知识，进一步深化理论。

因此，在课堂教学内容的把握上，在强化基本理论的同时，应突出知识的应用，减少对中、小规模器件内部电路的分析，着重对外部逻辑功能的描述、分析和应用，并且把查阅器件手册和阅读技术资料作为学生必须掌握的基本技能。同时在课堂上应注意和实验课的衔接，适当讲解实验课的理论原理，然后在实践教学中让学生体会理论知识，让实践与理论紧密结合。

除了传统习题，适当布置课外实践和仿真作业，鼓励学生进行课外电子小制作，积极参与电子设计相关竞赛，增加动手能力锻炼机会，也能激发学生的学习兴趣和热情。

参考文献：

[1]任希，侯建军，李赵红，等.研究性教学在“数字电子技术”课程中的探索[J].电气电子教学学报，2010，（4）：28-29.

[2]戴丽萍.EDA在“数字电子技术”课程教学中的应用[J].高教论坛，2006，（6）：92-93.

[3]张钰玲，甘昕艳.Proteus仿真在数字电子技术课程中的应用[J].桂林电子科技大学学报，2008，（6）：530-532.

[4]陈柳，周伟.运用多媒体技术优化《电子技术基础》课堂教学[J].高师理科学刊，2008，（2）：74.

[5]江捷.运用多媒体技术深化《数字电子技术》课程教学手段的改革[J].华北航天工业学院学报，2006，（S1）：87-89.

[6]王蕊.高校《数字电子技术》网络课程的设计与开发[D].兰州：西北师范大学，2007.

[7]郭玉华，庞学民，岳彩青.“数字电子技术基础”理论实践一体化教学改革初探[J].中国电力教育，2012，（14）：69-70，72.

[8]张朝晖.“数字电子技术基础”课程的双语教学探讨[J].电气电子教学学报，2005，（3）：106-109.

[9]张利娜，张戈.案例教学在数字电子技术课程中的应用研究[J].中国电力教育，2011，（18）：173-174.

[10]王红，华成英，阎石.MIT关于“电子技术基础”的本科课程设置[J].电气电子教学学报，2005，（5）：7-9.