数字电子技术论文范文精选

一、“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。

1Proteus相关设计实例

文章从计算机辅助教学出发，讨论如何利用Proteus软件提高数字电子技术教学与实践效果。通过Proteus软件构建一些形象、直观的数字电路，演示仿真结果，“虚实”结合，让学生在有限的时间内，对数字电路中的组合、时序逻辑电路分析与设计有充分的理解和掌握。学生能够在很短实践掌握有关功能器件的特别和典型应用，以及注意事项，激发学生的学习热情、提高学生的实践动手能力、工程设计思想等。

1.1555组成的秒时基电路仿真

秒时基电路是时序逻辑电路中经常使用的单元块电路，可以通过555组成的多谐振荡器构成秒时基电路，只需要选择合适的电阻和电容值就实现。秒时基电路应用非常广泛，交通灯电路系统、LED数字显示的电子表电路等，均需要产生秒时基脉冲电路单元。在Proteus选择大小合适的图纸，建立图形输入仿真文件，根据理论计算确定有关电阻电容数值，选取器件，修改电路参数，连接元器件组成电路。通过波形可以很直观的看出设计是否满足要求为1秒的时基电路，同时修改有关电阻值可以在周期为1秒的前题下改变脉冲的占空比。使学生充分理解多谐振荡电路，并可以根据实际需要产生不同周期和占空比的脉冲，激发学生对555电路的深层次的学习，从真正意义上认识555电路特性，验证其组成设计单谐、多谐振荡电路以及有实际应用的触发报警、脉冲产生等电路。

1.2译码显示电路仿真

显示器件是数字电路一个重要部分，其中LED数码管应用尤为广泛。本例通过译码芯片74LS47和共阳极数码管来完成译码电路和显示电路的内容。输入数字为013（采用2进制000000010011）通过译码器件，译出相应7段ABCDEFG的高低电平，译码芯片与共阳极数码管连接，最终正确的输出相关显示内容。同学还可以利用其它译码芯片CD4511、74LS48和共阴极数码连接，在此基础上还可以加入计数器，脉冲电路，这样就能实现脉冲的自动计数及显示，效果直观。进行完一整套设计学生很有成就感，能进一步激发学生的学习兴趣。

2结束语

利用Proteus仿真软件，在数字电子技术的教学中有着广阔的应用天地，不仅可以利用基本门电路、触发器设计相关电路，还可以利用功能芯片，进行单元电路，数字系统电路仿真，进一步结合单片机构成软硬件相结合的系统。由于篇幅有限，文章不能列举很多实例，这里仅仅起抛砖引玉的作用。此种教学方式能很大的激励学生学习主动性，改善填鸭式教学模式，让学生作为学习的主导着，真正使学生把所学的理论知识，转化为实践能力，由被动学习变为主动学习，由接受式学习，变为开创式学习。

一、教学内容突出“两个重点、三个基础”

1、两个重点

任何一种逻辑功能都可以设计出一种相应的逻辑电路，从这个意义上讲，数字电路是不可胜数的。教学的重点是教会学生学习方法，而不是死记硬背书本内容。就本课程而言，只要能够根据需要设计出符合要求的逻辑电路，也能分析出任何一种给定逻辑电路所具有的逻辑功能即可。因此，组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法和设计方法是本课程的核心内容。

2、三个基础

为更好地学习后续专业课程和从事工程技术工作，数字电子技术在教学实践中必须强化理解和掌握数制和码制、逻辑代数基础、半导体数字集成电路的工作原理和特性、组合逻辑电路和时序逻辑电路分析方法和设计方法等基本原理、基本理论和基础知识。

二、教学方法实现“三个基于”

2.1基于问题的教学

美国教育家苏娜丹戴克曾说过：“告诉我，我会忘记，做给我看，我会记住，让我参加，我就会完全理解。”在教学实践中，就要打破“以知识为本位，以灌输为特征”的传统教学模式，采取以学生为中心的问题导向型教学方法。教师通过实例、设疑、示错等方法导入需要讲解的问题，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。学生通过思考、查阅资料、讨论等方式寻求解决问题的方案，教师最后结合问题系统讲授知识点，使学生对相关知识点有更加深入地理解。同时，学生的成就感、自信心倍增，学习主动性更强，从而达到良性循环的效果。通过引导、启发，学生自己搭建出具有记忆功能的电路—触发器。

一、基于项目教学法的课程建设

“数字电子技术”课程首先让学生了解了数字电路的基础知识及逻辑代数，接着重点让学生熟悉常用的集成电路及其应用。在掌握基础知识的前提下，在课程的教学过程中采用项目教学法，引导并启发学生采用模块化的设计思路对综合性的数字系统进行设计。项目的选择应遵循的原则：（1）难度适中；（2）与现实生活紧密结合；（3）能够激发学生学习兴趣；（4）与专业相关，对专业知识有更深入的理解。

二、项目教学法的实施步骤

1.创造情境，激发学生兴趣。

在教学中创建良好的教学环境，激发学生的学习兴趣。例如在课程的“组合逻辑电路设计”教学中，询问学生有没有献过血。通过此问题可以激发学生的好奇心，探究献血和所学知识的相关性；接着询问血型匹配知识。通过此问题调动大家探讨的积极性；最后提出能否利用所学知识设计一个血型匹配判断电路。通过前期的情境培养，使学生对“组合逻辑电路设计”知识产生浓厚的兴趣。

2.围绕主题，逐步深入。

学习了典型的时序集成电路后，为了进一步加深学生对集成电路的理解和应用，继而引导学生作进一步讨论：能否用现有知识设计数字电子钟？数字电子钟的设计包含哪些模块？学生对数字电子钟比较熟悉，能够确定数字电子钟需要实现哪些功能。学生通过研究和讨论，设计出数字电子钟的总体结构图。数字电子钟的模块包括：秒脉冲信号产生、计数、译码、校时和显示等基本模块，利用Multisim仿真软件实现各电路模块的独立调试和仿真，再进行系统的级联调试。在此过程中，教师应引导学生思考数字电子钟的关键问题：秒脉冲信号如何产生？时计数电路，即二十四进制计数电路如何设计与实现？分、秒计数电路，即六十进制计数电路如何设计与实现？时（分、秒）译码电路如何设计与实现？时（分、秒）显示电路如何设计与实现？怎样实现对时、分的校准。

3.模块化设计，团队合作。

近年来，数字电子技术取得了飞速发展，并以其独特的优越性科技领域占有举足轻重的地位。《数字电子技术》是电气工程、电子信息工程、自动化、计算机等专业的重要专业基础课，在相关专业的学习中起到承上启下的作用，其教学效果将直接影响学生后续课程的学习，要想把学生培养成动手能力强、创新能力强的新型人才，就必须在教学理念和教学方法上进行不断改进。

一、教学体系改革

修改教学大纲和授课计划，缩减“数字电子技术”课程的授课学时，由64学时改为48学时。在教学内容上要紧跟科技发展，结合实际工作需求调整教学内容，保证基础知识讲透彻，减少冗余知识点，摒弃陈旧内容，增加前沿科技，深入浅出的引导学生学习。对本科生教学要注重基本电路原理分析，将简单器件的原理解释清楚。将该课程分解为“数字电子技术”和“数字电子技术实验”两门课，增加实验课时，增加对实验室的建设投入，开放实验室，建立大学生创新实验室，鼓励学生利用实验室自主学习。

二、教学方法改革

1.探究式教学

在理论教学中，注意引导学生主动提出问题、思考问题、解决问题，以增强其对理论知识的理解。首先由老师提出问题，启发学生采用新方法解决问题。例如，由具有逻辑相邻性的最小项相加可以合并为一项，并消去一个不同因子，启发学生是否可以利用图形的方式，使逻辑相邻的最小项在几何位置上也相邻，由此引出卡诺图化简。在CMOS门电路讲解中，可以由普通CMOS反相器输出端直接连接引起的短路问题，引出OD门来解决输出端线与的功能。

2.计算机辅助教学

多媒体辅助教学（CAI）已经成为一种广泛应用的教学方式，在教学中如果能够充分利用多媒体技术，将大大丰富课程的内容、增强其理解性。因此在教学改革中，对PPT进行全面改进，增加电路板、集成芯片等实物照片，对复杂的工作原理和物理现象增加动画演示。在传统PPT教学的基础上，充分利用电路仿真软件Multisim对电路工作过程进行模拟仿真。该软件提供了一个丰富强大的元件库及虚拟仪器，可对复杂的电路原理图进行仿真分析。例如，教学过程中，理论分析之后，用该软件对CMOS和TTL门电路进行仿真，通过仿真软件可以测量出门电路各部分原件的电压、电流值，与理论分析相结合，使学生更容易理解CMOS和TTL门电路的基本原理。受到实验设备、经费、课时等条件的影响，理论知识有很大一部分不能在实验课当中得到验证，因此借助Multisim软件对数字电路进行仿真，可以提高学生的学习兴趣，增加学生理论与实践相结合的能力。

1充分利用而不过分依赖多媒体辅助教学手段

作为一种教学方式和教学手段，多媒体图文并茂，具有效率高、信息量大、省时等优势，对其充分利用，可以有效地提高课堂教学效率和保证教学质量。在《数字电子技术》课程教学中，对于抽象、难于理解的内容，教师可以充分利用PPT课件讲解以及图片、动画、视频、音频演示、EDA仿真软件的直观演示等多媒体辅助教学手段，生动形象地呈现所研究对象的复杂变化过程，使学生通过生动形象的直观观察，更好地理解所研究对象的内在规律，对重点、难点及疑点问题理解透彻。如讲授模拟电子系统以及模拟和数字集成系统时，通过学生直观观察和教师必要的讲解，能有效提高课堂效率和学生学习的兴趣，加强学生对模数转换和集成系统有更好的理解。《数字电子技术》课程教学中引入多媒体辅助教学手段能在有限的时间内增加授课的信息量，使教学内容形式丰富、灵活，有利于解决“学时短、内容多”的矛盾。但教师作为多媒体教学的实施者，不能过分依赖多媒体，应该以学生为核心，围绕教学目标，充分将多媒体资源及其它资源共同构成统一的教学资源系统，注重多媒体教学与传统教学相结合，扬长避短，避免出现讲课速度太快、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。

2巧设教学情境和问题，激发学生学习兴趣，树立自主学习意识

根据教学内容的难易、重点，向学生提出要解决的中心课题，要求他们分析问题情境，探索问题的解决方法。笔者讲授《数字电子技术》中“二值逻辑与基本逻辑运算”时先介绍安全带报警系统，如图2所示，然后引到学生思考“什么是与逻辑”，之后了解与运算之后，发问“如何用与门实现安全带报警系统”。通过巧设问题和情境，激发学生那种强烈的探索欲望，使学生处于一种积极的思维状态。对于教材中比较抽象的概念和原理，在教学中要深入浅出，用形象生动的比喻去帮助学生进行分析理解，提高学习兴趣，激发学习热情。学生沉浸其中，才会学有所思、学有所问、学有所悟、学有所得，才会有新的发现。要想让学生沉浸于学习还得发挥学生的主体作用。凡学生能够自己探索得出的，决不替代，凡学生能独立发现的，决不暗示，尽可能给学生多一点思考的时间。为让学生深刻理解74HC151七段显示译码器三个辅助端即灯测试输入、灭灯输入和锁存使能输入端的功能，笔者让学生根据74HC151的功能表，分析输出有字形时对应的三个辅助输入端信号分别是什么，从而得出结论：灯测试输入端用于检查译码器本身及显示器各段的好坏，灭灯输入端用于将不必要的零熄灭，锁存使能输入端由0跳变到1时，输入码被锁存，输出只取决于锁存器的内容。

3授课要承前启后，注重教学内容的衔接

在教学中关注知识之间的前后联系，了解知识的来龙去脉，可以使我们更好地衔接教学内容之间的关系，形成一个系统的知识链；在这一基础上的教学设计，能促进学生利用迁移、转化的方法来解决问题，能使我们有效合理地进行教学。一方面注意本课程内容的前后衔接，另一方面注意本课程与前后相关课程的衔接。如讲全加器时，可以得出全加和S和进位数Co的表达式，分别如式（1）和式（2）所示。根据式（1）、（2）和已经学习的半加器知识。同时，引导学生将式（1）和式（2）分别变换成如式（3）和式（4）所示的最小项表达式。进而，让学生回忆二进制译码器74HC138重要应用之一，即可以实现给定的组合逻辑函数。最终，在引导下，学生得出如图3（b）所示的电路图，即用已学的74HC138实现全加器的功能。这样学生开阔了思维，加深了对已学知识的理解。有意点拨前后课程中与本课程相关的知识点及其应用，让学生认识到电子技术课程承前启后的重要作用，激发学习的兴趣和热情，提高学习的主动性，树立学好电子技术课程的信心。

4理论联系实际,拓展学生的思维能力

理论教学学生一般感觉枯燥、难学懂。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。对数字电子技术的掌握更重要的是能够通过电路的学习学到一种思维方式，学会一些分析问题和解决问题的方法。逻辑运算是数字电子技术的基础，让学生理解基本运算是重点也是难点。为此，笔者在讲授或运算时，“入室盗窃检测和报警系统”为例讲解或运算及或门的应用。这样一来，学生易于理解或运算的本质及其应用。教学多结合实际，激励学生不但要具有坚实的理论基础而且应能够灵活综合应用来分析和解决问题。

1充分利用而不过分依赖多媒体辅助教学手段

作为一种教学方式和教学手段，多媒体图文并茂，具有效率高、信息量大、省时等优势，对其充分利用，可以有效地提高课堂教学效率和保证教学质量。在《数字电子技术》课程教学中，对于抽象、难于理解的内容，教师可以充分利用PPT课件讲解以及图片、动画、视频、音频演示、EDA仿真软件的直观演示等多媒体辅助教学手段，生动形象地呈现所研究对象的复杂变化过程，使学生通过生动形象的直观观察，更好地理解所研究对象的内在规律，对重点、难点及疑点问题理解透彻。如讲授模拟电子系统以及模拟和数字集成系统时，以图1（a）中扬声器系统原理图和（b）中CD播放机框图为例，通过学生直观观察和教师必要的讲解，能有效提高课堂效率和学生学习的兴趣，加强学生对模数转换和集成系统有更好的理解。《数字电子技术》课程教学中引入多媒体辅助教学手段能在有限的时间内增加授课的信息量，使教学内容形式丰富、灵活，有利于解决“学时短、内容多”的矛盾。但教师作为多媒体教学的实施者，不能过分依赖多媒体，应该以学生为核心，围绕教学目标，充分将多媒体资源及其它资源共同构成统一的教学资源系统，注重多媒体教学与传统教学相结合，扬长避短，避免出现讲课速度太快、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。

2巧设教学情境和问题，激发学生学习兴趣，树立自主学习意识

根据教学内容的难易、重点，向学生提出要解决的中心课题，要求他们分析问题情境，探索问题的解决方法。笔者讲授《数字电子技术》中“二值逻辑与基本逻辑运算”时先介绍安全带报警系统，如图2所示，然后引到学生思考“什么是与逻辑”，之后了解与运算之后，发问“如何用与门实现安全带报警系统”。通过巧设问题和情境，激发学生那种强烈的探索欲望，使学生处于一种积极的思维状态。对于教材中比较抽象的概念和原理，在教学中要深入浅出，用形象生动的比喻去帮助学生进行分析理解，提高学习兴趣，激发学习热情。学生沉浸其中，才会学有所思、学有所问、学有所悟、学有所得，才会有新的发现。要想让学生沉浸于学习还得发挥学生的主体作用。凡学生能够自己探索得出的，决不替代，凡学生能独立发现的，决不暗示，尽可能给学生多一点思考的时间。为让学生深刻理解74HC151七段显示译码器[6]三个辅助端即灯测试输入、灭灯输入和锁存使能输入端的功能，笔者让学生根据74HC151的功能表，分析输出有字形时对应的三个辅助输入端信号分别是什么，从而得出结论：灯测试输入端用于检查译码器本身及显示器各段的好坏，灭灯输入端用于将不必要的零熄灭，锁存使能输入端由0跳变到1时，输入码被锁存，输出只取决于锁存器的内容。

3授课要承前启后，注重教学内容的衔接

在教学中关注知识之间的前后联系，了解知识的来龙去脉，可以使我们更好地衔接教学内容之间的关系，形成一个系统的知识链；在这一基础上的教学设计，能促进学生利用迁移、转化的方法来解决问题，能使我们有效合理地进行教学。一方面注意本课程内容的前后衔接，另一方面注意本课程与前后相关课程的衔接。如讲全加器时，可以得出全加和S和进位数Co的表达式，分别如式（1）和式（2）所示。根据式（1）、（2）和已经学习的半加器知识，由此得到图3（a）所示的全加器实现电路。同时，引导学生将式（1）和式（2）分别变换成如式（3）和式（4）所示的最小项表达式。进而，让学生回忆二进制译码器74HC138重要应用之一，即可以实现给定的组合逻辑函数。最终，在引导下，学生得出如图3（b）所示的电路图，即用已学的74HC138实现全加器的功能。这样学生开阔了思维，加深了对已学知识的理解。有意点拨前后课程中与本课程相关的知识点及其应用，让学生认识到电子技术课程承前启后的重要作用，激发学习的兴趣和热情，提高学习的主动性，树立学好电子技术课程的信心。

4理论联系实际,拓展学生的思维能力

理论教学学生一般感觉枯燥、难学懂。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。对数字电子技术的掌握更重要的是能够通过电路的学习学到一种思维方式，学会一些分析问题和解决问题的方法。逻辑运算是数字电子技术的基础，让学生理解基本运算是重点也是难点。为此，笔者在讲授或运算时，以如图4所示的“入室盗窃检测和报警系统”为例讲解或运算及或门的应用。这样一来，学生易于理解或运算的本质及其应用。教学多结合实际，激励学生不但要具有坚实的理论基础而且应能够灵活综合应用来分析和解决问题。

一、引言

我国于2005年开始进行CDIO模式的高校工程教育改革，改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程教育共识的课程体系。目前，CDIO教育理念已应用于人才教育模式和课程体系建设等方面的教育或教学改革，而这些改革都是以使学生具有较强的设计和建造的能力、创新能力、较强的团队精神和领导能力为目标。“数字电子技术”是电类专业一门核心主干基础课程，其教学内容抽象、理论性强、实践要求高。而本课程的教学效果不甚理想，体现在以下方面:学生普遍感觉比较枯燥，学习兴趣很难持久;学生了解逻辑门电路的功能和原理，却不清楚在现实生活中如何应用;学完课程后只会设计几个功能简单的数字逻辑电路，缺乏实际运用能力，无法完成一个完整实际电路的分析和设计。为了摆脱目前教与学的困境，本文借鉴CDIO教育理念，重构“数字电子技术”课程的教学模式。

二、基于CDIO教育理念的“数字电子技术”课程教学模式重构

1．课堂授课策略的重构

目前，在多数高校中“数字电子技术”课程普遍采用的是“教师讲授+多媒体教学”的传统教学形式，主要以教师讲解为主，以帮助学生熟练掌握基础知识为指导思想，一般是先利用幻灯片向学生介绍本章节涉及的逻辑单元的内部结构、工作原理和逻辑功能等，然后通过例题给学生讲解组合逻辑电路或时序逻辑电路的工作原理及其实现过程。在整个课堂教学过程中，学生更多的是充当“听众”的角色，跟着教师的思路去理解、记忆相关的知识点，学生的“学”完全围绕教师的“教”来进行，这种传统的教师主动“教”的模式，只能带来学生被动“学”的困境。不可否认，这种教学方法对学生快速掌握课程知识点具有显著的效果，但是，也会导致学生在未来工作中面对实际的工程项目束手无策的尴尬局面。根据CDIO“做中学，学中做”的理念，教师要改变原有的教学方法，采取能培养学生的自主学习能力和创新能力的基于问题的教学方法(Prob-lembasedLearning，PBL)。PBL教学方式是先由教师在课前提出根据教学目标精心设计的具有启发性的问题，再由学生通过查阅相关资料学习解决问题的“教与学”紧密结合的过程。在这个教学过程中，作为课堂教学主体之一的教师是学习方法的引导者、基础知识的讲授者、创新教学模式的整体设计者、学习过程的监控者、学习质量的评价者和师生互动之间的协助者;而作为教学过程中心的学生，需要自己解决学习问题，承担自主学习的责任，成为学习过程的真正主体。“数字电路技术”课程中组合逻辑电路这部分教学内容，教师可以立足于生活引出“数字显示抢答器”的设计问题，由学生分组讨论并各抒己见，让学生的自得到尊重，让学生的学习兴趣得以激发，在学生完成设计后，教师在现场用电子电气设计自动化(ElectronicDesignAutomation，EDA)软件Multisim搭接电路并仿真实效，对学生的设计做出评价，EDA软件具体可参考文献。这样的教学模式，不仅能让学生在解决问题的过程中掌握相关的知识技术和学习策略，也有利于学生更好地适应未来职场上创新性的开发工作，而于教师本身而言，也是一个教学相长的过程，对教学水平的提高和职业技能的开拓都大有裨益。

2．教学内容的重构

“数字电子技术”原有课程教学内容以数字逻辑电路的基础知识和原理为主线，教学目标主要是让学生了解或验证相关的知识点。在现有教学内容和目标的框架下，学生虽然能够掌握单一的知识点及其应用技巧，但不清楚如何在整个项目中合理地使用各类技术，形成“只见树木，不见森林”的认知习惯，造成学生知识结构的单一性和浅薄性。笔者在教学过程中，经常遇到学生反映教学内容枯燥难懂，在未来工作中又没有实际意义，由此形成了教学主客体的双重尴尬局面。在CDIO特色的教学内容体系下，通过项目设计将整个课程体系有机、系统地融合起来，所有的教学内容都围绕该项目展开;符合CDIO模式思想的“数字电子技术”教学内容，需要教师能从较高层次把握这些内容各自的地位和作用，帮助学生理清课程中各种内容之间的关系，从而凸显设计和应用，改变过去重视原理、忽视设计、忽视应用的状况。“数字电子技术”课程教学内容以原理、设计和应用为主线，将课程教学内容划分成与之对应的三个部分:(1)数字电子技术原理部分，涉及逻辑门电路和触发器等;(2)数字逻辑电子电路设计部分，涉及组合逻辑电路和有记忆功能的时序逻辑电路等;(3)数字电子技术应用部分，涉及硬件描述语言、EDA电子仿真实验和硬件电路调试实验等。笔者拟建立基于CDIO特色的“数字电子技术”教学内容体系，如图1所示，虚线框的内容代表教学内容，实线框的内容代表教学内容相应教学的作用。

3．教学评价模式的重构

1.模块化设计，团队合作。

基本设计思路确定以后，进入项目的实施阶段。在对学生进行分组时，应从多个方面考虑团队成员的组合，如知识结构、特长、性格等。确定了小组成员后，明确每位同学职责。项目负责人将项目任务模块化，负责项目的整体组织和协调，确保项目有条不紊地开展；成员两人一组完成子模块的设计与调试；最后以小组为单位，梳理项目，由项目负责人组织编写和完善所有项目文档和报告。在项目的设计过程中，学生参考他人的设计及实现方法时，主要是学习他人的设计方法，如编码、接口和电路的工作原理，而不是原封不动地使用他人的电路。在项目的方案论证过程中，鼓励学生开展讨论。学生可以通过提方案、相互补充和正反对比等多种探讨思路，对所拟定的方案进行仿真或试验验证。教师在这一环节中力求全面把握学生动向，主动获取学生设计过程中的认知错误，加以指导。最后学生可以得出电子钟每一子模块的设计内容。数字电子钟的第一部分是时间基准，即时钟。学生通过查阅资料发现，为了获得可能的最高精度，时钟电路选择比较常见的32.768kHz的晶振，而32768是2的15次方，所以对这种晶振进行15次分频的话，就可以得到准确稳定的1Hz的标准时钟信号。数字电子钟的第二部分是秒计数器。秒计数器的工作原理为：给其装载一个初始值并执行减计数至零。当计数到达零时，产生一个时钟脉冲并将其传递给分计数器。在这里，装载的初始值根据需要设定的时间和时钟基准信号来计算，若时钟基准信号为1Hz，则60s的设定时间所需的初始值为60，若时钟基准信号为2Hz，则60s的设定时间所需的初始值为120。也就是说，装载的初始值等于需要设定的时间乘以时钟基准信号。数字电子钟的第三部分是分计数器，它实现分的计数和显示，且进行小时比较。每当秒计数器减至零时，分计数器加1。电路需包含一个比较电路的8位计数器，以实现分的复位并使小时计数器加1。通过仿真，学生发现，为了保证LED显示的正确性，当复位为零时，设置显示值为59。数字电子钟的第四部分是时计数器，当分计数器计数到60时，小时计数器加1。在计数器的设计过程中，学生最容易忽略计数器的工作特性，在仿真时就会出现问题。例如，在电子钟设计中计数器选用74LS193时，就要考虑其工作特性，在分计数器的值小于而不是等于60的那一个时刻加1。这样做可以避免使用额外的逻辑运算，来使比较器的输出转化为小时计数器的输入时钟脉冲。小时计数器电路中也应该包含一个比较器，用以检测当前值是否为12（电子钟小时显示为12进制），如果是，立即将小时计数器复位[3]。

2.总结问题，共同研讨。

在项目教学实施的过程中，教师在做到整体掌握、全程引导的同时，还要尊重学生的设计，协助学生解决遇到的难题。如学生在校时电路的设计中遇到了如下问题：校时电路的开关在接通和断开时均存在抖动问题，使电路无法正常工作。这时学生在教师的鼓励、引导下查阅资料，了解到常用的消除抖动的方法：软实现（编程实现）、硬件实现。软实现即处理器查询或者监视开关的状态，当开关在规定时间内没有改变状态时，即认为开关已经不再抖动。常用的硬件去抖动的方法有：（1）使用施密特触发器电路；（2）使用CMOS555定时器；（3）基本RS锁存器电路。利用施密特触发器电路消除抖动时，应确保施密特触发器的门限电压尽可能小，以保证能被电容上的电压触发；当开关存在很多抖动时，最好的方法是采用CMOS555定时器构建单稳态电路来消除抖动。当开关按下时，555定时器可以输出一个稳定的脉冲信号，代替开关来触发实际；利用基本RS锁存器电路，将锁存器的S端接开关输入，R端接应用电路，将开关的状态锁存，当操作完成后取消锁存。学生可以分组，应用不同的方法消除抖动，比较去抖动的效果，确定最佳方案。学生通过查阅资料，不仅解决了设计中遇到的问题，同时也发散了思维，扩展了知识面。

3.时序仿真，实现目标。

学生通过原理图设计，得到了秒脉冲信号、二十四进制计数器、六十进制计数器，通过仿真可以得到其时序图，引导学生总结利用集成计数器芯片实现其他进制计数器的方法，最后通过级联实现数字钟的设计和仿真。每个小组实现项目设计后，教师应对学生作品进行评价，项目组负责人应向全班汇报并展示本组设计的作品，列举在项目实施过程中遇到的问题及解决方案。

4.拓展项目，鼓励创新。

在学生实现了项目任务时，教师可以引导学生进行项目的拓展，增强学生的灵活应用能力和创新能力。鼓励学生进行讨论，如现在市场上的电子钟定时有何特点，学生自身对定时功能有何要求等。学生可以通过提方案、互相补充、多方面对比等探讨过程，实现电子钟个性化定时的设计。在这一过程中，学生不仅学会思维探索，而且提高了对知识的理解记忆，为课程学习打下了坚实基础。不要局限于一套设计方案。在系统设计前，将学生分组，要求每组同学采用不同的方法达到设计目的。例如用数字电路设计一个闪烁式LED时序电路，在设计时序发生器时可以采用以下几种方法：（1）555定时器；（2）慢时钟；（3）快时钟，通过计数器来分频。

1准备充分完善的教学资料

教学资料包括教学大纲、教案、教学辅助材料、教材、参考书目等。任课教师在学期开始前要将教学大纲分发到学生手中，确保学生在学期初就对本课程的教学目标、学习成果、考核方式、教学计划有清晰的认识。教师在每次课前要准备完善的教案和教学辅助材料，例如视频、图片等。其中，尤其要注重根据教学内容和学生水平设置合理有效的教学手段，用以引起学生对本门课程的学习兴趣，引导学生主动学习，激励学生参与课堂教学，提出有意义的问题。每一门课程采用统一的教学大纲，有助于相同课程任课教师互相交流、监督，使教学要求标准化，统一化。同时，不同的教案又能够体现不同任课教师的教学特色，使得教学过程灵活多样。教材和参考书目的选取也很重要。ISEC项目要求必须选择国外原版教材，并且要近两年出版的新版教材。对于计算机专业，知识的更新速度非常快，新版的教材更能帮助学生获得位于前沿的知识，不会脱离现实。参考书目可以帮助学生加深对所学知识的理解，拓宽知识面，同时提高学生的阅读能力。当然，国外的原版教材也存在很多问题。比如，原版教材价格较高，内容体系和国内教材差距也比较大，阅读中存在语言障碍等问题。因此，ISEC教师的其中一个长期目标就是把国外原版教材与国内中文教材有机结合起来，重新调整、组合教学内容，发挥、兼容中西方教材的特点和优势。编写适合我们学生实际需求的优质双语教材，实现教学资源本土化。

2教学模式和教学策略的改革

2．1转变教学理念

在数字电子技术的传统教学中，采用的是“教－学－练”的教学模式。而现如今，信息大爆炸和独生子女教育的负面问题，使得学生的自我约束能力降低，学习主观能动性降低，传统教学模式不再合适，转变教学模式势在必行。ISEC项目中，教学模式为“引导－问答－探究－发现”。教师不再是教学活动中的主体和灵魂，而是要形成以学生为中心，教师为主导的教育理念，真正成为高等教育中的“导师”而是“教书匠”。引导不仅仅是对教学内容的引导，还有对学生的能力训练的引导，精神追求的引导。因此，任课教师首先要对本门课程的历史沿革、理论体系和前沿发展具有深入的了解，在教学中能够为学生传授更加贴近实际，更加符合专业培养目标的理论知识。课堂教学模式需要从单一向学生传授教科书上的现成知识，转为以提高学生的能力为主要目标的教学活动。学生不再只是被动的接受和记忆，而是要在主动思考和提出问题的过程中，将听到的、看到的内容转化为自己的。通过小组合作讨论的形式，探究更深层的知识，既提高学习的兴趣和效率，又能在讨论中学会与他人合作、分享，而最终具有将理论知识应用到实际中的能力。

2．2互动式教学

受传统文化的影响，我国的教师更喜欢站在讲台上讲课，而国外的很多教师，更偏向于走到学生中间。课堂实践证明，站在学生中间更容易引起学生的共鸣、认同和学习兴趣。消除了空间上的距离感，同时也会减轻学生心目中的隔阂感，更容易对自己的老师产生认同感，而对任课教师的认同是影响学生学习的一个很大的因素。在课堂中，还可以采用其他很多种互动的方式。例如，

(1)可以将简单的授课内容分配给学生来讲。这类内容大多零散、连贯性差、偏重概念理论，如果由教师讲，很容易使得学生在听讲中感觉枯燥乏味，而由他们自己来讲解，就可以解决这一问题，同时又可以锻炼学生的总结和语言表达能力。