数字电子技术项目式教学篇1

一、数字电子技术课程教学现状分析

数字电子技术课程在高校电子类相关专业的课程体系中占有举足轻重的地位，其教学目标不仅在于使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基础理论和基本技能，更重要的是培养学生扎实的综合运用知识的实践能力，有效的教学方法对教学目标的实现能起到事半功倍的效果。但是目前大多数高校仍然沿用传统的教师完全主导的理论课授课方式，学生课堂参与感极低；而且本课程的理论知识晦涩难懂，学生容易产生厌学心理，随着教学章节的增多、教学难度的增加，教学效果会越来越不理想，其次仅以理论知识讲解为主不能与实践应用紧密相连，不利于培养学生的实践应用能力[1]。

二、数字电子技术课程项目式教学的必要性

近几年有关数字电子技术课程的教学改革也在如火如荼地进行，比如理实一体化教学模式的应用、项目式教学法、“三段式”教学模式等，其中项目式教学法成效显著。项目式教学法在教学内容上重点强调以项目为主线，将传统课程教学中枯燥晦涩的理论知识进行分解并巧妙地融入到各个与实际生活贴近的应用项目中，从而激发学生学习的积极性和主动性；在教学实施上突出学生的主体作用，在教师的引导下，学生自主地进行资料查询、方案分析及项目设计等，以具体的项目为依托在做中学、学中做，达到理解、掌握并综合应用知识的效果，同时培养、提升学生的实践能力、创新能力及团结协作能力[2]。本文主要介绍在项目实施过程中结合项目分解、Multisim虚拟仿真平台及电子电路装配制作等工艺技术对于项目式教学法在数字电子技术课程教学中更有效地实施的促进作用。

三、项目式教学在数字电子技术教学中的应用

（一）基于项目分解的项目实施

数字电子技术课程项目式教学法可运用的项目丰富多样，如简易抢答器、多数表决器、数字时钟、数字电压表等。但是在教学开展的过程中，指导教师一般讲解完项目内容、设计要求及所涉及的知识点后便开始让学生分组进行资料收集、项目方案讨论、电路设计等工作，而大部分学生的自主学习能力并不强，思维模式和学习模式也较为传统化，如果指导教师不能实时地进行引导，对于完整的项目，多数学生根本无从下手，无法达到有效地掌握及应用知识的教学效果。因此，项目实施过程中项目分解是非常必要的，将总项目分解为各个子项目进行设计，使学生阶段性的设计任务更简洁、设计目标更精确、学习方向更明确。当然，项目分解也要遵循一定的原则：首先整体性原则，总项目分解后的各个子项表面相互独立，内在要紧密联系形成一个整体，以便最终形成总项目的设计；其次教学实施过程中子项目的设计顺序遵循先易后难的原则，逐步提高设计难度，让学生慢慢过渡和适应；最后先基础后高阶的原则，项目设计中不仅要有满足基本设计目标的基础设计更要配合高阶设计，以便提升学生举一反三的应用能力。下面以数字时钟项目设计为例，给出其项目分解的参考方案：（1）数字时钟项目设计中常用数字集成芯片的查询和归纳。指导教师给出项目中常用的数字集成芯片，让各组学生自主查找芯片的逻辑功能、电气特性和工作原理等；其次查找具有相似功能的芯片、对比其异同点并归纳总结。（2）任意进制计数器的设计。合理选择器件和方法设计24进制计数器作为数字时钟的时位计数器，60进制计数器作为分位和秒位计数器。（3）译码显示电路的设计。合理选择显示器和译码器设计实时显示时间的译码显示电路。（4）振荡器和分频器的设计。用555定时器构成多谐振荡器，并通过分频器输出标准的1Hz秒脉冲信号。（5）校时电路的设计。设计校时电路当数字时钟接通电源或出现误差时能够正确校时。（6）数字时钟总体设计。依据前面设计的各个子项目采用合适的连接方法设计出带有校时功能的数字时钟。（7）数字时钟高阶设计。在数字时钟基本设计的基础上进行定时控制电路、整点报时电路等高阶设计。

（二）虚拟仿真与项目训练并举

在项目实施过程中，不仅要实时验证电路设计是否准确实现既定功能，而且还要能实时地对电路设计进行修改和优化。因此，在项目实施过程中结合自动化、便捷化的Multisim等虚拟仿真平台是非常必要的。Multisim虚拟仿真平台在电子技术教学中颇受欢迎，它多样的输入方式、丰富的元器件模型库以及整套的虚拟仪表可以满足各类电子电路分析和设计的需求，而且虚拟仿真平台可以有效地将理论教学环节同实践环节紧密地联系起来，学生可以实时地将理论知识用仿真技术直观地展示出来，仿真过程中参数的调整、故障的排查、电路工作状态的分析等都非常便捷[3]。因此，在项目设计进程中要求学生用Multisim虚拟仿真平台对每个设计步骤都要实时仿真，对电路进行设计和验证，不断完善项目的设计效果，强化对知识的掌握及综合应用。

（三）结合电路装配制作工艺技术

虚拟仿真技术以其便捷性有效提升了项目式教学的课堂效率，但是电路原理图仿真结果并不完全和实际电路的运行一致，因此在项目实施过程中还要结合电子电路装配制作等工艺技术，让学生切实认识各类电子元器件、各种仪器仪表，熟悉理论学习和实际生产的联系与区别；引入电路板制作工艺及电路的安装与调试方法等，让学生在实际的电路装配制作过程中，进一步巩固对理论知识的理解和掌握，加强动手实践能力的锻炼，提升教学效果。

四、结语

项目式教学法使学生在课堂中能够将理论知识和应用项目紧密结合，主动思考、积极分析、亲自实践，有利于促进学生对知识的掌握及综合应用，培养学生的实践能力及团结协作能力。因次，该方法在教学中的应用是非常必要的，而在项目实施过程中结合项目分解、虚拟仿真技术、电路装配制作工艺技术等也能更有效地提升教学效果。

作者:曹文燕 魏慧平 单位:新乡医学院三全学院

数字电子技术项目式教学篇2

一、研究背景

数字电子技术课程是电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业的重要专业基础课[1]，在我院的电气工程及其自动化专业的教学中具有承上启下的作用。数字电子技术课程所涉及的内容具有较强的实用性[2]，本课程设置的实践教学环节旨在培养学生的科学素质、动手能力和创新能力，为了进一步契合本专业的培养目标“具有一定竞争意识、创新精神和实践能力的高素质应用型人才”，本课程的课题组教师在教学理念上进行了深入探讨，努力寻找理论和实践紧密结合的可行路径[3]。近两年，我们对本院电气工程及其自动化专业数字电子技术课程进行了教学改革，从传统的以教师讲授为主的授课模式改革为以项目法为主的教学模式，有效地强化理论与实践相结合。在项目教学法下，学生不仅需要听取教师对基本理论的讲解，还需要查找资料进行实验设计并完成调试，这一教学模式能有效推动学生对相关的理论和应用的主动学习。本文以一个例子阐述如何通过一个项目展开项目教学法以及项目如何连接课程中的几个重要内容。

二、数字电子技术课程项目法教学实例

众所周知，零散的知识点不利于记忆，也难以引起学生学习的兴趣，因此在项目教学法开展之前，需要设计一系列项目，这些项目需要涵盖一定量的课程内容并形成一个完整的小体系，以便于教师在教学过程进行知识点的串连和前后呼应，实现联想式教学，提高学生的学习能力和素质[4]。本节从一个实例(交通信号灯状态监测功能设计）出发，详解基于项目法教学过程。项目的题目与要求：使用所学的典型逻辑门设计交通信号灯工作状态异常监测逻辑功能电路。交通信号灯由红（R）、黄（Y）、绿（G）三盏灯组成，如图1所示。在正常工作情况下，红黄绿灯中必有一盏灯被点亮，而且只允许有一盏灯被点亮。当出现其他五种状态（两盏灯被点亮、三盏灯被点亮、没有灯被点亮等情况）时，表明电路发生故障，这时要求所设计的监测逻辑功能电路自动发出故障报警信号，提醒维护人员前去修理。本项目涵盖了数字电子技术课程的第一章至第四章中的重点内容，项目的成功开展为学生良好的学习效果奠定了坚实的基础[5]。本项目内容与数字电子技术课程中关键知识的对应关系如图2所示。接下来，我们详细介绍以此项目为导向的教学实施过程。设计逻辑门电路首先需要对实际物理对象进行逻辑抽象，针对本项目，我们通过分析可以选取红黄绿三盏灯的点亮状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯被点亮为1，不亮为0.取三盏灯工作异常状态为输出变量，用变量Z表示，并规定三盏灯均正常工作时Z为0，否则判断为发生故障，此时Z为1。根据项目要求可以列出真值表(如表1所示），并列写逻辑函数式(如式1所示）。这部分内容在第一章的逻辑函数表示方法及变换中要指导学生完成。为了确保设计出的电路代价最低，设计者需要对(式1)进行化简。在数字电子技术课程学习中化简逻辑函数的常用方法有两种，分别是代数法化简和卡诺图法化简，具体内容涉及第二章的重点难点。针对本项目的代数法化简过程如(式2)所示，卡诺图化简过程如图3所示。最终，均可以获得本项目逻辑函数的最简式：接下来进入项目法实施的又一重要环节，选定合适的典型逻辑门电路实现上述的理论功能。而课程学习也进入了第三章组合逻辑门。教师在引导学生学习基本理论知识的同时，注意引导学生思考所学知识与本项目实现之间的关系，如一些常用的小规模集成电路，如反相器（74LS04）、2输入与非门（74LS00）、3输入与非门（74LS10）和4输入与非门（74LS20）等。接着，引导学生根据所提供的逻辑门器件，转换逻辑关系并画出逻辑图。本项目中输入输出逻辑关系的转换过程如式3所示，实现的逻辑图如图4所示。第四章组合逻辑电路的分析与设计是数字电子技术课程学习中的一个重点。在这一章学习开始，教师依然可以利用这个项目前期开展的内容，引导学生进一步学习。首先通过反向回忆该项目，不仅可以梳理本项目所学知识的脉络，还可以引入第四章前两节组合逻辑电路的分析与设计的内容学习，将分析与设计的基本步骤内化到学生的设计技能中。而在典型组合逻辑电路的学习中，该项目又可以一次次地为所学的理论知识找到用武之地。比如，译码器、数据选择器、组合可编程逻辑器件PLA等器件的应用等。采用译码器作为实现器件，需要先对项目所述的输入输出关系进行梳理转换(如式4所示)，然后再配上基本与非门一起完成实现(如图5所示)。基于4选1数据选择器进行实现也不失为一个不错的主意，首先依据4选1数据选择器的输入输出关系，转换本项目的输入输出关系(如式5所示)，加上合适的基本逻辑门，可得设计图（如图6所示）。采用组合可编程逻辑器件PLA也可以作为该项目的实现器件，此处不再详解[6]。总之，教师在引导学生进行项目的学习与实施过程中，需谨记学为所用，以用带动学，不仅可以提高学生对理论知识的学习效果，而且可以大大提高学生对所学理论进行实践的能力。在本项目开展的每一个阶段，学生会撰写PPT进行对所完成的任务进行汇报，老师会对学生完成项目的情况做点评，学生撰写项目的总结报告，包含正确分析项目的设计过程、解决项目在实施过程遇到的困难以及对过程的体会等。通过项目的实施，提高学生学习的主动性，培养学生实践创新能力[7-8]。

三、结束语

实践证明，在数字电子技术课程授课中，运用了项目法进行课程教学，有利于培养学生科学素质、实践能力和应用创新能力，以项目为导向实现了理论与实践的紧密结合，大大提高了学生学习的主动性，有效地提高了课程的教学质量。

作者:林梅金 苏彩红 王飞 单位:佛山科学技术学院

数字电子技术项目式教学篇3

新工科背景下人才培养的核心是学生创新能力的培养，而项目式教学是培养学生创新实践能力的有效方式，因此在电气信息类创新人才培养中引入项目式教学是必要的，也是可行的。

1研究背景

项目式翻转课堂。针对新工科《数字电子技术》课程的教学大纲要求，围绕《数字电子技术》课程的教学目标：“为达成学生掌握数字电子技术的基本工作原理、基本分析方法和应用技能目标，令学生能够对各种基本逻辑单元进行分析和设计，能够学会使用标准的集成电路和可编程逻辑器件，初步具备根据实际要求应用这些单元和器件构成简单数字电子系统的能力，并且了解我国数字电子技术的发展、现状和研究热点，树立学生的创新意识。”进行项目式翻转课堂实践研究，采用汽车尾灯控制电路进行项目分析、项目调试和项目扩展，通过项目式教学培养学生职业素养，养成学生严禁的科学实验态度和创新意识[2-5]，建立相互配合、协作的团队精神。

2项目实例及分析

以汽车尾灯控制电路为例：（1）当控制电路C1C0状态为“C1=0、C0=0”时，汽车正常行驶，所有尾灯都不亮；（2）当控制电路C1C0状态为“C1=0、C0=1”“C1=1、C0=0”时，汽车按照左拐（Y0～Y2）和右拐（Y4～Y6）循环点亮相应尾灯；（3）当控制电路C1C0状态为“C1=1、C0=1”时，汽车紧急刹车，所有灯循环点亮。项目为综合实践项目，包括课程组合逻辑电路部分的门电路（与非门、非门、异或门）和译码器（74138）、课程触发器部分的锁存器（两与非门构成的基本SR锁存器）、课程时序逻辑电路部分的计数器（74163），能够贯穿组合整门课程进行项目实践，有利于学生发挥创新思维进行电路设计，并在电路调试中进一步理解课程内容，从而实现项目式教学培养创新意识和团队意识的优势。图1所示为总体电路设计图。

3项目操作分解及调试

项目分解：（1）五人一组进行讨论，制订工作计划；（2）设计电路并采用Multisim进行仿真验证；（3）使用PCB制板布线；（4）讨论项目有哪些可替换元件及可扩展功能的电路，并给出具体技术路线。项目调试:（1）门电路（与非门、非门、异或门）调试，分别按照真值表调试门电路输入输出关系是否正确，确定门电路等价关系并进行调试；（2）译码器（74138）调试，当使能端连接正确时，输入输出关系是否正确，当使能端连接错误时，所有输出都是高电平状态；（3）锁存器调试，按照真值表调试锁存器输入输出关系是否正确；（4）计数器（74163）调试，可以采用74163反馈清零和反馈置数两种方法分别实现；（5）整体电路联调，比对项目要求，观察项目效果。

4项目元件替换及扩展

项目元件替换：（1）控制电路部分替换；可采用门电路等效关系，对异或门和与非门进行替换，图2所示为控制电路原电路。图3控制电路替换电路所示。（2）计数器部分替换。项目扩展：（1）可采用74163反馈置数法进行替换；（2）可采用74161反馈置数法进行替换；（3）可采用74160反馈置数法进行替换；（4）可采用74161反馈清零法进行替换；（5）可采用74160反馈清零法进行替换；（6）可采用其他任何型号计数器进行替换。替换注意事项：7416X的清零方式和置数方式是同步的方式还是异步的方式，区分7416X计数模值、清零方式、置数方式。

5结语

针对不同专业学生特点和学习层次，开展项目式教学前按照学生学习能力进行教学内容分析。围绕慕课“知识点”为主要教学资源，合理布局各个子项目，子项目具有模块化特点，可针对一个“知识点”进行设计，也可以针对多个“知识点”进行设计。整个项目根据“知识点”进行全景展开，令学生在创新意识和团队意识方面得到全面提升，从而达成项目式教学目标。

参考文献

[1]宋阳,王肖锋,赵磊,张冕,向红标,杨祎心.数字电子技术课程的混合式教学模式实践[J].电子技术,2022,51(05):114-115.

[2]杨春玲,朱敏,张岩.数字电子技术基础研究性教学方法的探索与实践[J].中国大学教学,2014(02):58-60+74.

[3]张平娟,闫改珍,王岳.新工科背景下“数字电子技术”实验教学改革实证研究[J].淮南师范学院学报,2022,24(02):126-130.

[4]陈静,张格丽.数字电子技术实验的项目驱动教学分析[J].电子技术,2022,51(05):128-129.

[5]臧利林,徐向华,魏爱荣.“数字电子技术基础”混合式教学方法研究[J].电气电子教学学报,2020,42(02):99-103.

作者:孙霞 蔡俊 郭来功 赵苍荣 单位:安徽理工大学 电气与信息工程学院