《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革探究

王連勝，徐桂榮，王良成，汪 源

《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革探究

王連勝，徐桂榮，王良成，汪 源

（三亞學(xué)院 理工學(xué)院，海南 三亞 572022）

針對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展和后續(xù)課程需求，設(shè)計(jì)了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包，滿足了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的需要，實(shí)際使用效果良好。

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)包；教學(xué)改革；效果

《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》是高等學(xué)校電類專業(yè)為鞏固學(xué)生數(shù)字電路的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、數(shù)字電路知識(shí)應(yīng)用能力及數(shù)字電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，掌握數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)而開設(shè)的一門重要實(shí)驗(yàn)課［1］。該課程是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論知識(shí)與數(shù)字集成電路實(shí)際應(yīng)用之間的一座橋梁，在培養(yǎng)電子技術(shù)人才中起著非常重要的作用，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握數(shù)字集成電路的實(shí)際應(yīng)用并能利用數(shù)字集成電路解決實(shí)際問題［2－3］。

傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)箱為硬件平臺(tái)，主要以基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在培養(yǎng)電子技術(shù)人才方面存在以下不足：（1）由于實(shí)驗(yàn)箱為實(shí)驗(yàn)室資源，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中使用，在課余時(shí)間利用實(shí)驗(yàn)箱動(dòng)手設(shè)計(jì)電路的機(jī)會(huì)較少，不利于學(xué)生實(shí)際動(dòng)手開發(fā)能力的培養(yǎng)；（2）由于實(shí)驗(yàn)箱主要針對(duì)的是基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，一些設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)箱硬件資源有限無法進(jìn)行。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)體積較小、便于攜帶、具有設(shè)計(jì)功能和價(jià)格便宜的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包具有重要的意義。

1 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包設(shè)計(jì)

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包是一種學(xué)生用來進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)具，主要包括實(shí)驗(yàn)板和工具包兩部分。它借鑒面包板插接電路方便的特點(diǎn)，并帶有數(shù)字部件，能簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟，突出實(shí)驗(yàn)主體，可以進(jìn)行應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高插接電路的可靠性、速效性，是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的一款很好的工具［4］。

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)板主要由六部分組成：

1）電源模塊。該模塊主要為實(shí)驗(yàn)板各部分提供電源，使用外接的5 V電源。

2）高低邏輯電平輸出模塊。該模塊主要為數(shù)字集成電路輸入提供高低邏輯電平，最多可以提供8個(gè)高低邏輯電平。

3）單次脈沖源模塊。該模塊主要提供正負(fù)單次脈沖信號(hào)，按下按鈕可以在兩個(gè)輸出端相應(yīng)的輸出正負(fù)脈沖信號(hào)。

4）連續(xù)脈沖源模塊。該模塊采用555定時(shí)器接成多諧振蕩器產(chǎn)生連續(xù)脈沖，調(diào)節(jié)電位器的阻值，可以實(shí)現(xiàn)輸出不同頻率的矩形脈沖信號(hào)。

5）LED燈顯示模塊。該模塊主要由8個(gè)LED燈組成，高電平點(diǎn)亮，主要用于顯示數(shù)字集成電路輸出的邏輯狀態(tài)。

6）6位數(shù)碼管模塊。該模塊由6個(gè)共陰極的數(shù)碼管組成，可以顯示6位十進(jìn)制數(shù)據(jù)，采用CD4511顯示驅(qū)動(dòng)芯片，無需外接驅(qū)動(dòng)電路，只需要在輸入端輸入數(shù)據(jù)，即可在數(shù)碼管上顯示。

整個(gè)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)板的PCB如圖1所示，電路板尺寸為10 cm×10 cm，尺寸較小，方便攜帶，并且價(jià)格便宜。

圖1 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)板PCB圖

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)板實(shí)物圖如圖2所示。上述數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)板附加面包板、杜邦線、電源、數(shù)字集成電路芯片及數(shù)字集成電路手冊(cè)即可構(gòu)成數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包，實(shí)物圖如圖3所示。

圖2 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)板實(shí)物圖

2 使用效果

2.1 測(cè)試效果

采用數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包可以進(jìn)行相關(guān)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，圖4為采用上述實(shí)驗(yàn)包設(shè)計(jì)的電子秒表。

圖3 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包實(shí)物圖

圖4 采用上述實(shí)驗(yàn)包設(shè)計(jì)的電子秒表

通過對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包進(jìn)行多次測(cè)試，實(shí)驗(yàn)包符合實(shí)際使用要求，可以利用此實(shí)驗(yàn)包進(jìn)行相關(guān)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

2.2 實(shí)際使用效果

為了更好驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)包的實(shí)際使用效果，在三亞學(xué)院理工學(xué)院2011級(jí)通信工程專業(yè)學(xué)生的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程中使用實(shí)驗(yàn)包進(jìn)行了電子秒表綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)包使用效果良好且綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

3 缺點(diǎn)與不足

1）與實(shí)驗(yàn)包配套的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容還不是很完善。接下來將完善與實(shí)驗(yàn)板配套的應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，以便更好地服務(wù)于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

2）實(shí)驗(yàn)包的使用具有一定的局限性，目前只能在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中使用。接下來將對(duì)實(shí)驗(yàn)包進(jìn)行升級(jí)改造，使其同時(shí)滿足模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的需要，以便利用實(shí)驗(yàn)包進(jìn)行電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

4 對(duì)課程后續(xù)改革的思考

鑒于《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)課程后續(xù)改革提出以下思考：

1）受各種條件的限制，實(shí)驗(yàn)室平時(shí)開放時(shí)間較少，學(xué)生除了上課時(shí)間以外，沒有機(jī)會(huì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，因此，考慮在適當(dāng)時(shí)間開放實(shí)驗(yàn)室。

2）在實(shí)驗(yàn)包推廣方面，考慮將數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包的原理圖及PCB圖提供給學(xué)生，學(xué)生可以根據(jù)原理圖及PCB圖利用面包板進(jìn)行自己的實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)及制作。同時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要對(duì)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足更高層次的需要。

3）虛擬仿真軟件輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度不大。目前，虛擬仿真軟件輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用范圍比較廣，考慮在以后的工作中將虛擬仿真技術(shù)逐步引入數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［5］。

5 結(jié)束語

針對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)情況，以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展和后續(xù)課程需求，設(shè)計(jì)了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包，滿足了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的需要，實(shí)際使用效果良好，對(duì)實(shí)驗(yàn)包的缺點(diǎn)與不足進(jìn)行了分析，同時(shí)，對(duì)課程的后續(xù)改革進(jìn)行了思考。

［1］張琨英.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，15（1）：45－47.

［2］張怡.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展方向的探討［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（23）：157.

［3］宋明秋.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的設(shè)想［J］.長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)：高教版，2010，5（2）：150－151.

［4］馬楚儀，呂毅恒.數(shù)字電子技術(shù)課外實(shí)驗(yàn)板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2010（11）：57－59.

［5］宋春麗.Multisim在《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.信息與電腦，2011（4）：30.

Teaching Reform Research on the Experiment of Digital Electronic Technology Foundation Based on Experiment Package

WANG Liansheng，XU Guirong，WANG Liangcheng，WANG Yuan
（Department of Polytechnic，Sanya University，Sanya 572022，China）

Based on the present teaching situation of digital electronic technology foundation experiment，the experiment package of digital electronic technology foundation was designed in this paper.The purpose was training innovation talent.Itmet the need of applying and designing experiments of digital electronic technology foundation.After the actual verification，use effectwas good.

digital electronic technology foundation experiment；experiment package；teaching reform；effect

G642.423

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.036

2013－12－08；修改日期：2014－02－15

2012年校級(jí)教學(xué)改革與研究基金資助項(xiàng)目（Syxyjy120504）。

王連勝（1982－），男，碩士，講師，主要從事電子技術(shù)方面的教學(xué)及研究工作。