數(shù)字電子技術(shù)英文教材分析與全英語教學(xué)實踐

劉琲貝 劉漢華 周偉英 晉建秀 廖廣軍

[摘 要] 國際化程度成為近年來衡量高等學(xué)校教學(xué)與科研水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。越來越多的重點高校開始大規(guī)模推進全英語課程教學(xué)改革。通過對若干種《數(shù)字電子技術(shù)》英文教材進行分析，從總體風(fēng)格、內(nèi)容覆蓋、習(xí)題編排等方面介紹各自的特點，并與經(jīng)典中文教材以及通用教學(xué)大綱對比，總結(jié)出使用引進教材進行全英語授課的若干經(jīng)驗：“量體裁衣”——彈性制定教學(xué)內(nèi)容;“躍然紙上”——精心設(shè)計多媒體課件;“他山之石”——充分利用教輔材料。

[關(guān)鍵詞] 全英語教學(xué);數(shù)字電子技術(shù);教學(xué)方法

[基金項目] 2019年度華南理工大學(xué)教研教改項目“工程專業(yè)認(rèn)證背景下的《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革與實踐”（x2dx/Y1190411）;2019年度華南理工大學(xué)教研教改項目“基于產(chǎn)學(xué)合作的工程實踐教育基地建設(shè)”（x2dx/Y1190681）;2020年度廣東省高等教育教學(xué)改革項目“校局合作背景下核心課程實驗實訓(xùn)模塊教學(xué)改革研究”

[作者簡介] 劉琲貝（1980—），女，廣東廣州人，博士，華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院講師，主要從事多媒體信息安全研究;劉漢華（1971—），男，廣東龍門人，碩士，華南理工大學(xué)微電子學(xué)院講師，主要從事專用集成電路芯片與系統(tǒng)設(shè)計研究;

周偉英（1969—），女，廣東湛江人，博士，華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院副教授，主要從事功率電子學(xué)研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）37-0069-04? ? [收稿日期] 2021-03-31

一、前言

自從教育部頒布《關(guān)于加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高〔2001〕4號）以來，針對其中“本科教育要創(chuàng)造條件使用外語進行公共課和專業(yè)課教學(xué)”要求，國內(nèi)各高校紛紛推進雙語、全英語本科課程。

全英語教學(xué)課程改革首先須解決教材選用問題。以“數(shù)字電子技術(shù)”課程為例，在前期調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，難以找到一本與中文教學(xué)大綱完全匹配的英文教材，只能通過綜合使用多本英文教材，輔以少量自編資料完成教學(xué)。為此，分析了三本《數(shù)字電子技術(shù)》英文教材，從知識點覆蓋范圍和例題、習(xí)題類型等角度進行比較。表1給出三本英文教材的基本信息。

二、教材內(nèi)容分析

（一）整體對比

由Thomas L.Floyd編著的Digital Fundamentals，11th Edition是國內(nèi)各高校全英課程使用較多的教材。相對而言，該書的內(nèi)容組織與國內(nèi)通用大綱較為接近：從數(shù)制轉(zhuǎn)換和邏輯代數(shù)基礎(chǔ)切入，引出組合邏輯電路的一般分析方法，介紹了加法器、比較器、編碼器、解碼器、數(shù)據(jù)選擇器等組合邏輯芯片的應(yīng)用;以計數(shù)器為例介紹了同步時序電路的設(shè)計方法。此外，該教材也涵蓋了鎖存器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器、555定時器、RAM/ROM存儲器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。該教材并沒有對“門電路”原理做專門的介紹，介紹觸發(fā)器原理時也較為簡潔。

由J.Bignell等著的Digital Electronics，4th Edition盡管在國內(nèi)高校課程中不常選用，但其內(nèi)容對于Floyd的教材形成了較好的互補。例如，該教材第六章“Specifications and Open-Collector Gates”和第十五章“Tri-state Gates and Interfacing to Currents”基本覆蓋了“門電路”的關(guān)鍵知識點;第七章“Flip-Flops”和第八章“Master-Slave D and JK Flip-Flops”則對“觸發(fā)器”的構(gòu)造進行了較詳細(xì)的介紹。此外，該書還在部分章節(jié)中滲入了可編程邏輯器件的內(nèi)容。該書另一個特點是特別注重動手操作，配有大量實踐小專題[1] 。

由D.C.Green編著的Applied Digital Electronics，4th Edition暫時未由國內(nèi)出版商引進，該書為筆者在英國訪學(xué)時購買。該書內(nèi)容更為簡潔，沒有設(shè)立“脈沖產(chǎn)生與整形電路”和“存儲器”等專題，“門電路”則在教材第一章以緒論方式給出。但該教材也比較注實用性，同時也引入了較多的可編程邏輯器件內(nèi)容。

由清華大學(xué)閻石、王紅等編著的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第六版）》是數(shù)字電子技術(shù)課程的經(jīng)典教材，受眾非常廣泛。該教材緊扣教學(xué)大綱，提供了非常豐富的教材內(nèi)容，可根據(jù)實際情況裁選成不同課時、不同難易程度的教學(xué)材料。在最近兩次改版中，該教材也與時俱進地引入了適當(dāng)?shù)目删幊踢壿嬈骷?nèi)容。表2給出了上述4種教材的內(nèi)容對照。

（二）知識點對比示例

為更好地體現(xiàn)幾本教材的異同和特色，以數(shù)制與碼制這一內(nèi)容作為說明示例?！皵?shù)制和碼制”是數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識，是在進入具體電路分析設(shè)計專題前需事先掌握的數(shù)學(xué)工具，因此被大部分教材作為開篇章節(jié)（除引言、緒論外）。

Floyd等編寫的教材首先從熟悉的十進制引出數(shù)制中通用的“位權(quán)”概念，在此基礎(chǔ)上引入二進制數(shù)制，接連介紹了二進制算術(shù)運算、補碼表示等內(nèi)容，最后用兩個稍短的小節(jié)介紹了十六進制和八進制[2] 。

講解有符號二進制數(shù)的補碼表示時，中文教材給出了n位二進制數(shù)N的一般性數(shù)學(xué)定義，注重理論。而Floyd的教材則直接給出“取反加1”的簡明操作，并舉例說明如何求出一個負(fù)數(shù)的補碼表示，還介紹了如何通過將符號位權(quán)值計為負(fù)數(shù)來快速判斷補碼數(shù)值大小。

關(guān)于常見編碼方案的介紹，中文教材介紹了多種編碼，但敘述都非常簡潔，只說明關(guān)鍵特征。英文教材則著重介紹了BCD碼和格雷碼，深入淺出地舉了豐富的例子，還給出了格雷碼和二進制碼之間的轉(zhuǎn)換方法。特別是，英文教材通過轉(zhuǎn)軸編碼器的例子，具體地解釋了格雷碼如何能夠消除“過渡噪聲”，使學(xué)生能夠形象地理解格雷碼的主要優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，英文教材繼續(xù)通過具體的示例介紹了奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼。由此可見，F(xiàn)loyd教材在內(nèi)容選取上較為重視實用性。