数字电子技术课程教学分析及实践 数字电子技术课程

数字电子技术课程教学分析及实践

数字电子技术课程设计是继数字电子技术实验课程之后安 排的重要实践性教学环节，其教学目标是通过指导学生循序 渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识 的理解，有效地提高学生的动手能力，协调能力和创造性思 维能力;着重提高学生在数字电路应用方面的实践技能，树 立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问 题的能力。为了实现这个教学目标，我们努力地探索和实践。

1根据教学实际，合理安排时间根据教学大纲，本课程 设计安排两周时间，具体安排如下:1)理论设计，确定预设 计方案:3d。要求画出框图，总体逻辑电路图，提出元器件 清单。

2)安装调试，改进完善:5d。要求在规定时间内安装调 试完毕并达到技术指标，布线要求可靠并尽可能整齐，集成 块数量要求尽量少。

3)撰写设计报告:1d。根据设计过程、设计结果撰写设 计报告，并且行文格式要符合规范要求。

4)验收电路:0.5d。各组装调好的电路经老师、组长验收其完成情况，包括功能、布线工艺、集成块数量。

5)总结交流:0.5d。在分组总结交流的基础上写出课程 设计总结报告(1周后交)，必要时可以组织一次全班性的交 流。如果集中进行设计实践，元件充足，这样的安排无疑是 比较合理的。但由于一个学期往往同时开设多门课程，有许 多课程又无法集中安排，这样给排课带来困难。由于事先又 无法准确知道设计需要哪些元件，学校无法预先备有充足元 件，而元件的购买在我们这里也无法在很短的时间内买到。

因此，在实际教学中我们把时间分散，通常是在一个学期或 半个学期内完成，每周有固定时间让老师指导学生进行设计， 并进行答疑。这样学生能自由利用空闲时间进行电路设计， 到实验室制作PCB板，得到实践锻炼的机会就大大增加了。

2明确设计要求，让学生心中有数 要求学生利用已学过的数字电子技术基础知识，充分发 挥主动性，自行设计电路，自拟实验方案，最后完成电路设 计、实验、测试、撰写设计报告等全部工作。具体是: 1)根据设计任务、技术指标对课题进行分析;通过查阅 资料、理论计算，得到设计方案;选择元器件，搭接线路， 实现方案;分析实验结果，写出设计总结报告。初步掌握典 型数字电路的试验、设计方法。

2)通过对典型数字电路的设计和仿真，掌握利用EDA技 术分析和设计电路。3)通过独立思考问题、查阅工具书、参 考文献，寻找解决问题的途径;掌握常用基本电路的调试、测试的一般规律、常用测试仪器仪表的使用;对设计结果独 立进行分析、评价，培养自学能力和独立分析问题、解决问 题能力。

3切实加强各个实践环节，实现教学目标 数字电子技术课程设计是一个循序渐进的过程，这一过 程中每一个阶段的成功与否对下一阶段及整个课程设计是 否达到预期效果起着非常重要的作用［1］。因此每个环节 都要十分重视，切实做好。

3.1讲解指标，明确方向 利用一定的时间给全体学生讲解教师拟出的每个题目 的设计技术指标与要求，让学生充分了解题目设计的性能、 指标内容及要求，以便明确设计应完成的任务。同时向学生 介绍题目设计的大概思路、基本步骤和方法，这样使学生明 确设计的目标和方向。

3.2双向选择，确定题目 在课程设计教学中，可由学生自己选择课题、自由组合， 给学生以更多的时间和空间，有利于学生个性的发挥和创新 能力的培养。实践证明，只有学生对课程设计的内容感兴趣， 才会产生解决问题的兴趣，才会转化为学习的动力［2］。

为了有效杜绝雷同现象，锻炼每个学生的动手能力，我们拟 出了16个参考题目。先让学生根据自己的知识水平、兴趣爱 好、掌握资料，选择题目;然后老师根据具体情况裁定。一 般来说每个教学班大约35人，这样每个题目2～3人，并且要求学生设计电路时，可以发挥创新能力，在完成老师提出的 功能基础上，可以进一步拓展电路的功能或提高电路的性能。

另外，相同的题目可用不同的芯片来实现，这样学生设计内 容雷同的机会就大大减少了。我们所出的题目几乎覆盖了数 字电子技术各个知识面，从基本的中小规模集成电路，到随 机存取存储器都包括在内，从数字钟、抢答器、交通灯到频 率计、电压表、彩灯控制，这些课题既有知识性，又有实用 性和趣味性。

3.3仿真设计，确定方案 EDA技术为分析和设计数字电路提供了一种全新的现代 化的方法［3］。电路仿真是利用EDA系统工具的模拟功能对 电路环境和电路过程进行仿真［4］。利用仿真软件辅助电 路设计，提高了设计的成功率，调动了学生的兴趣和积极性。

重要的是学生可以利用该软件进行自主创新设计，通过软件 仿真模拟，进行各种测试分析，修改和完善自己的设计，从 而大大提高学生电路设计水平和分析问题、解决问题的能力， 激发他们的创新意识［5］。因此，我们先让学生根据选定 题目的技术指标和要求，在计算机上进行仿真设计。有时实 现同一功能，往往可有多种方案，这就要求学生从功能、性 能价格比、实现的可能性等角度出发综合考虑，最终制订合 理的设计方案。

3.4购买元件，检测参数 学生根据自己的设计方案，定出元件清单，上报老师。老师根据实验室的情况，确定购买的元件，进行采购。对于 中规模集成电路，我们通常利用购买管脚座和共用芯片的方 法，也就是学生搭建电路时，焊接的只是管脚座，芯片可反 复使用，这样既可节约经费，也可避免因某些学生焊接技术 差而损坏集成芯片。学生拿到元件后，必须对元件进行检测， 杜绝把参数不符合要求或已损坏的元器件焊接到电路中，进 一步提高了学生检测、判别元器件好坏的能力。

3.5焊接元件，搭建电路 学生根据设计方案在万能板上进行焊接搭建电路，在装 配电路的时候，一定要要求学生认真仔细、一丝不苟，不要 出现错接或漏接，杜绝假焊、虚焊，以避免出现人为故障。

同时要求元器件在线路板上的排列规范，疏密合理，美观科 学。

3.6通电测试，完善功能 焊好电路后，在老师的指导下进行通电测试，看是否达 到功能指标。对某些较复杂的电路可以先对各单元的电路分 别进行装配调试，达到指标要求之后，再联系起来统调。学 生在课程设计中出现了故障和问题，要善于用理论与实践相 结合的方法，去分析原因，要学会区分是由于接线错误造成 的故障还是由于器件本身损坏而造成的故障，这样就可能较 快地找出解决问题的方法和途径。在课程设计过程中，还会 出现一些预先估计不到的现象，比如电路的接法没有错误， 电路仿真也成功，但就是不能实现电路的某些性能指标，这就需要改变某些元件的参数或更换元器件，甚至需要修改方 案。

3.7反思过程，撰写报告 作品完成后，每个学生必须认真根据自己的设计方案和 设计、检测过程，撰写设计报告。报告必须完整，它包括了 技术指标、方案的设计、参数的计算、元器件的选择、流程 框图、原理图和装调测试中遇到的问题分析与解决方法及实 验结果分析、收获、体会等内容［6］。同时要求设计报告 的行文排版要符合规范要求，这样可提高学生的科技写作能 力、方案表达能力。

3.8充分准备，答辩验收 每个学生必须做好验收答辩的准备，按时答辩，检测验 收，最后上交作品和设计报告。在验收环节上，我们采用了 答辩形式，效果很好，使学生加深了对设计的理解，熟练操 作，增强技能的目的，同时，提高了表达能力，为今后的毕 业设计以及工作提供了一次锻炼机会［7］。

4完善考核体系，合理评定学生成绩 建立严格的实践考核与成绩评定体系，可以有效地增强 实践指导教师的责任感，公平、公正地评价学生的实践能力， 提高了学生对实践课程的重视程度。对于数字电子技术课程 设计我们采用了下面的评分标准: 1)设计成果(PCB板)质量，占总成绩40。主要考查学生 电路设计的难易程度;电路的设计是否规范合理、美观;电路的连接、调试方法是否正确;电路的性能是否能够达到设计 的要求。同时，要求学生在设计过程中，要从生产实际和现 有条件出发，力争做到制作的项目具有较高的性价比。

2)设计总结报告，占总成绩30。提供设计报告，包括方 案论证、元件清单、原理图、存在问题、解决方法、调试步 骤和数据分析等;书写、排版是否规范。

3)答辩占总成绩20。要求每个学生进行答辩，演示设计 的作品。主要考查学生对实验涉及的理论知识掌握、叙述的 程度，对实验得到的结论和现象是否能够正确理解和分析， 并能够合理的解释实验中出现的问题，正确判断实验的成功、 失败。

4)课程设计期间纪律表现，占总成绩10。主要考核培养 学生遵守纪律、安全操作和团结协作的精神。5结束语整个 数字电子技术课程设计的教学实践表明，只要我们合理分配 时间，认真做好课程设计的各个实践环节，就一定能使学生 的个性得到了充分发挥，同时挖掘了学生的潜能，开发了学 生的智力，培养了学生的独立思考能力、科学探索热情和创 新精神。