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思維教學(xué)中數字電子技術(shù)的應用論文
【摘要】作為電子技術(shù)學(xué)習中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，《數字電子技術(shù)基礎》起著(zhù)舉足輕重的作用，有著(zhù)較強的理論特點(diǎn)和工程實(shí)踐性。針對本門(mén)課在教學(xué)過(guò)程中存在的困難，結合一線(xiàn)教學(xué)經(jīng)驗，對教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng )新，以“模擬到數字”、“數學(xué)到邏輯”、“分立到集成”、“理論到實(shí)踐”四種思維方式的轉變貫穿課堂教學(xué)，達到了較好的授課效果。
【關(guān)鍵詞】數字電子技術(shù)；模擬；分立；集成
1引言
《數字電子技術(shù)基礎》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“數電”）是高等工科院校電氣類(lèi)、自控類(lèi)和電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)在電子技術(shù)方面的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程，具有自身的體系和很強的實(shí)踐性�！皵惦姟钡那袄^課程為模擬電子電路，后續課程是微型計算機原理，起著(zhù)承上啟下的作用。如何學(xué)好這門(mén)課程？經(jīng)驗來(lái)談，學(xué)生在經(jīng)過(guò)《電路》和《模擬電子技術(shù)基礎》兩門(mén)課程的學(xué)習后，往往將“數電”的學(xué)習理解為物理電路的學(xué)習,其思維方式也還局限在連續、模擬概念上，沒(méi)有形成離散的、數字化的概念，缺乏對知識的思考和總結。而這種思維模式的轉變，也正是取決于教師的課堂引導[1]。因此，要教好和學(xué)好“數電”這門(mén)課，思維方式轉變必然成為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習中不容忽視的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，將思維方式的轉變歸納為以下幾點(diǎn)，即：“模擬”到“數字”的思維轉變；“數學(xué)”到“邏輯”的思維轉變；“分立”到“集成”的思維轉變；“理論”到“實(shí)踐”的思維轉變。
2思維方式的轉變
2.1“模擬”到“數字”的思維轉變
由于一般院校的課時(shí)安排都是先開(kāi)《模擬電子技術(shù)基礎》，幾周后《數字電子技術(shù)基礎》再開(kāi)課，學(xué)生容易搞不清楚這兩門(mén)課差別究竟在何處。因此，在“緒論”部分，應該重點(diǎn)介紹“模擬”和“數字”的區別，使同學(xué)們有一個(gè)從“模擬”到“數字”的思維轉變。運用直觀(guān)的方法，使學(xué)生將兩種截然相反的概念聯(lián)系在一起，要想建立數字概念，必須通過(guò)已經(jīng)掌握的“連續”概念來(lái)建立[2]。（表1）模擬電路的重點(diǎn)是物理電路，而數字電路更多地強調邏輯分析的應用。因此，課程學(xué)習的目的有兩個(gè)：其一是基本單元電路的學(xué)習；其二是數學(xué)邏輯思維的建立。其中，幫助學(xué)生建立起數學(xué)邏輯思維，不僅對解決學(xué)生數學(xué)電路難學(xué)、難理解問(wèn)題產(chǎn)生作用，對后續專(zhuān)業(yè)課的進(jìn)一步學(xué)習也意義重大。因此，在分清“模擬”與“數字”兩種信號及電路的區別基礎上，討論關(guān)于從“數學(xué)”到“邏輯”的思維轉變。
2.2“數學(xué)”到“邏輯”的思維轉變
數字電子分為數字邏輯技術(shù)和數字電路技術(shù)。前者是用數學(xué)方法研究和處理事件之間的邏輯關(guān)系，后者是研究數字邏輯的電路實(shí)現方法�！斑壿嫶鷶怠敝皇欠治鰯底蛛娐返囊粋�(gè)工具，“0”和“1”僅代表因果關(guān)系，而并非具有大小含義[3]�？梢越柚唧w的實(shí)例來(lái)適應從數學(xué)思維到邏輯思維方式的轉變。用生活中的常見(jiàn)實(shí)例來(lái)解釋“邏輯”的概念。三地各有獨立控制開(kāi)關(guān)，用A、B、C來(lái)表示。任意閉合一個(gè)開(kāi)關(guān)，燈亮；任意閉合兩個(gè)開(kāi)關(guān)，燈滅；三個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合，燈亮。因為燈只有兩種狀態(tài)（“亮”和“滅”）；三個(gè)開(kāi)關(guān)也各有兩種狀態(tài)（“打開(kāi)”和“閉合”），建立邏輯關(guān)系時(shí)，就可以用“1”和“0”來(lái)表示截然相反的兩種狀態(tài)。當把一個(gè)工程問(wèn)題描述為數字邏輯系統時(shí)，就意味著(zhù)不再關(guān)心數量的大小及相互影響，只關(guān)心各個(gè)事件間的邏輯關(guān)系。通過(guò)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的對比，加深了對“邏輯”一詞的理解，抓住了數字邏輯電路課程的特點(diǎn)，與數值大小無(wú)關(guān)。
2.3從“分立”到“集成”的思維轉變
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的重大進(jìn)展，數字邏輯器件已在短時(shí)間內從分立元件發(fā)展到中、小規模的集成電路，直到目前常用的大規模和超大規模的可編程邏輯器件（PLD）。在前續的“電路”及“模擬電子技術(shù)基礎”兩門(mén)課程中對電子分立元件（如：電阻、電容、電感、二極管、三極管等）的內在特性做了詳細介紹。在“數電”的學(xué)習中，應引導學(xué)生實(shí)現從“分立”到“集成”的思維轉變，將學(xué)習重點(diǎn)放到中小規模集成電路上，用時(shí)引入大規模集成電路VLSI（包括PALGALFPGACPLD等）和簡(jiǎn)單VHDL語(yǔ)言的內容以體現“新”。大規格集成硬件集成電路集成———可編程邏輯器件（PLD）系統集成———片上系統（SoC!）軟件設計———電子設計自動(dòng)化（EDA"$$$$$$#$$$$$$%）大規模集成電路組成
2.4從“理論”到“實(shí)踐”的思維轉變
“數電”這門(mén)課具有較強的實(shí)踐性。純粹的理論會(huì )使學(xué)生感覺(jué)枯燥乏味，而單純的應用缺少扎實(shí)的理論基礎，也不可取。因此，在確保理論完整性的前提下，要把實(shí)踐教學(xué)作為培養學(xué)生工程技術(shù)能力的主要方式。學(xué)生可以通過(guò)課堂仿真實(shí)驗來(lái)驗證所學(xué)的知識點(diǎn)，盡可能多地了解數字電子技術(shù)領(lǐng)域的新概念、新技術(shù)和新方法。改變傳統的僅獲取課本的理論知識就達到學(xué)習目的這一想法，盡可能多地接受與“數電”相關(guān)的工程實(shí)踐訓練，有助于學(xué)生建立工程思維觀(guān)念，從工程實(shí)際的角度去思考和處理問(wèn)題，用近似的和等效的觀(guān)點(diǎn)去分析事物，開(kāi)啟創(chuàng )造性思維方式。
3結語(yǔ)
在“數電”課程的學(xué)習過(guò)程中，實(shí)現思維方式轉變是一個(gè)非常重要的過(guò)程，可以從整體上把握數字邏輯電路課程的基本思想，從而為深入理解所學(xué)知識，實(shí)現思維方式的轉變，為后續課程的學(xué)習打下堅實(shí)的基礎，實(shí)現“數字—邏輯—集成—實(shí)踐”思維模式的建立。
【參考文獻】
【1】陳文楷，徐萍萍，崔剛.《數字電子技術(shù)》課程體系和內容改革的體會(huì )[J].華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2006（7）：39-40.
【2】劉曉娟.從“模擬”思維到“數字”思維———略論數字邏輯電路課程教學(xué)中思維方式的引導[J].職教通訊，2005（8）：35-37.
【3】周偉英.工科學(xué)生工程實(shí)踐能力培養的改革與實(shí)踐—以“數字電子技術(shù)基礎”課程為例[J].中國電子教育，2011（1）：61-64.
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