李娜

摘要： 在工程化教育背景下需要培養(yǎng)具有工程化思維能力的人才，本文在工程化背景下將數(shù)字電子技術(shù)課程中以工程實(shí)例引入課堂，探討如何在課程教學(xué)中使學(xué)生真正能夠發(fā)揮自我學(xué)習(xí)和思考及解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，強(qiáng)化工程人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)。

Abstract： It is necessary to cultivate talents with engineering thinking ability in the background of engineering education. An engineering example was introduced into the class in digital electronic technology curriculum under the background of engineering， to explore how to enable students to truly learn and think and solve problems in the course teaching， to promote the individualized development of students and strengthen the innovation and entrepreneurial ability of engineering talents.

關(guān)鍵詞： 數(shù)字電子技術(shù)；工程化教育；創(chuàng)新

Key words： digital electronic technology；engineering background；innovation

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0252-02

0 引言

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程[1]是高校電類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)又是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的工程性質(zhì)的課程。工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)不僅要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。實(shí)踐能力的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)造能力的發(fā)展有很重要的意義。

時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是數(shù)字電子技術(shù)課程中很重要的組成部分。本文以此內(nèi)容為例通過實(shí)際工程案例和課堂教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，探討一下本課程在培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力所起的作用，為構(gòu)建應(yīng)用型人才教學(xué)模式提供探索的一些理論依據(jù)。

1 各類觸發(fā)器及其特點(diǎn)

觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的最基本單元，因此掌握和理解各種類型觸發(fā)器的特性方程、觸發(fā)方式是進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

圖1給出常用于時(shí)序電路中D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)，

D觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=D，觸發(fā)方式有主從觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、鐘控觸發(fā)。

JK觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=J+Qn，觸發(fā)方式有出從觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、鐘控觸發(fā)。

通常在設(shè)計(jì)電路時(shí)觸發(fā)器多為邊沿觸發(fā)。

2 計(jì)數(shù)器中的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

計(jì)數(shù)器是日常生活中隨處可見的，對(duì)于計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，特別是假設(shè)在面粉廠工作場(chǎng)景下設(shè)計(jì)一個(gè)用于面粉廠裝運(yùn)統(tǒng)計(jì)的計(jì)數(shù)器是把理論和實(shí)際內(nèi)容有機(jī)融合在一起的工程案例。

2.1 案例分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力

案例：用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)用于面粉廠統(tǒng)計(jì)的8421碼十進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器。

對(duì)于設(shè)計(jì)問題讀題是關(guān)鍵，即分析問題的能力。題中是設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，這里可以提問大家計(jì)數(shù)器的概念幫助學(xué)生回憶前面的知識(shí)，然后進(jìn)一步分析計(jì)數(shù)器所采用的類型是D觸發(fā)器，按照學(xué)生的思維方式自然要想到用幾個(gè)D觸發(fā)器可以完成這個(gè)設(shè)計(jì)，題中給出的信息是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，引導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算出所需要的觸發(fā)器的個(gè)數(shù)。個(gè)數(shù)問題解決完繼續(xù)返回題中，由觸發(fā)器的個(gè)數(shù)可以確定狀態(tài)數(shù)是可知的，再依題意8421碼是取前十個(gè)狀態(tài)，繼而狀態(tài)表可畫出，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同步的概念理解是所有觸發(fā)器的脈沖端接至同一CP端，最后依據(jù)狀態(tài)表得出次態(tài)表，由次態(tài)表得出D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表，從而畫卡諾圖，得D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，最后設(shè)計(jì)出此電路。這樣一步步完全按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律完成了這個(gè)例題的分析，因此題目的分析環(huán)節(jié)是解題的重要步驟，而且是環(huán)環(huán)相扣，采用的遞進(jìn)式的方式由淺入深，由表及里，層層剖開，最終找到解決問題的方法。也是培養(yǎng)和提高學(xué)生分析和解決問題能力的重要途徑。到此為止是計(jì)數(shù)電路本身的設(shè)計(jì)就完成了，但實(shí)際的案例是要應(yīng)用于面粉裝運(yùn)統(tǒng)計(jì)的，所以還要有外圍的電路設(shè)計(jì)。

2.2 實(shí)際的計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)

用于面粉裝運(yùn)統(tǒng)計(jì)還需要有清零復(fù)位電路、譯碼顯示電路、脈沖形成電路，所以我們還要把其他的電路設(shè)計(jì)出來，最終構(gòu)成一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的計(jì)數(shù)器。清零復(fù)位電路是用來進(jìn)行清零的，所采用的是RC組成的微分電路的低電平復(fù)位電路，譯碼顯示電路是用來把計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來，所采用的是74HC4511構(gòu)成的譯碼顯示電路，脈沖形成電路是將通過傳送帶上的面粉袋轉(zhuǎn)換為脈沖形式，所采用的是一個(gè)由發(fā)光管控制的射極輸出器設(shè)計(jì)的脈沖電路。這部分電路的給出是說明通過對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)際工程案例要綜合考慮因素較多，通過設(shè)計(jì)學(xué)生能在實(shí)際問題中獨(dú)立思考，分析，調(diào)試完成的過程也提升了工程應(yīng)用能力。

2.3 仿真環(huán)節(jié)

計(jì)數(shù)器最終是要應(yīng)用于實(shí)際生活中，仿真軟件能夠通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算能力方便地繪制電路原理圖、更改元器件參數(shù)，并模擬測(cè)試電路性能，測(cè)試成功后再進(jìn)行電路板制作。這樣既提高了電路設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性，又減少了元器件材料的浪費(fèi)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。計(jì)數(shù)器的仿真調(diào)試如圖3所示，實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)的功能。

3 結(jié)語

本文以計(jì)數(shù)器的工程實(shí)際案例出發(fā)，探討了數(shù)字電子技術(shù)課程中如何對(duì)學(xué)生的工程應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過課堂實(shí)踐，學(xué)生的聽課效果、與教師的互動(dòng)都有顯著提高，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主觀學(xué)習(xí)的熱情。

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