一、受众定位与教学目标
《电子技术基础》是各高校中电气类、电子信息类、通信工程类、计算机科学与技术类、自动化类、测控与仪表类等专业重要的专业基础课,包含模拟电子技术和数字电子技术两部分,讲授电子技术的基本理论、基本电路、基本分析与设计方法,培养学生的现代电子电路分析与设计能力、综合应用能力、创新能力和自主学习能力,为今后深入学习电子信息技术、专业知识和参与研发工作打下坚实的基础。
本课程是《电子技术基础》的数字部分,教学设计的定位是:满足国家教指委的《数字电子技术课程基本要求》,有较好的创新性和适度的高阶性与挑战度,而又考虑简明易学,以帮助初学者比较轻松地掌握基本内容,因此特别适合各类相关专业的自学者,也适合用以翻转式或混合式教学。
二、教学团队与课程建设
团队共13人,其中教授5人、副教授3人、高级实验师2人、讲师3人,博士9人;“电子信息工程”国家一流专业建设点主要负责人1人,江苏省高校“青蓝工程”优秀教学团队成员1人,江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师1人,江苏省“青蓝工程科技创新团队”成员1人,江苏省双创博士科技副总1人,江苏省六大人才高峰人选1人,江苏省重点专业“电子信息工程”主要负责人1人,国家自然科学青年基金项目负责人3人,校级教学名师2人,江苏省333第三层次培养人选1人。本课程于2004年获评国家级精品课程,2016年获评国家级精品资源共享课,2021年获评江苏省首批一流本科课程。2023年获评国家级一流本科课程。 融合课程建设成果编写出版的配套教材,《数字电子技术基础》(4版)为江苏省十三五重点教材,《数字电子技术》(5版)获首届国家教材建设全国二等奖。
三、课程特色
(1)课程体系的设计遵循学习心理学和认知科学,体现导学、助学和促学。首先通过公告和课程简述视频进行课程导学;然后在各章入口处设置知识树、教学要求,以对该章知识脉络及要求有全局的认识;在知识点视频后有PPT文档、随堂测验、课堂讨论,通过自测和互动,提高学习效率;各章结束时有复习视频、作业、单元测验,通过高阶性的知识梳理与应用,有一定创新性、趣味性和挑战度的训练,激发学习兴趣、提高学习质量;课程结束时有系统设计、总复习和期末考试,从系统构成及综合应用的角度,提升对课程内容理解掌握的高度和程度,并帮助复习应考。
(2)教学内容的取舍遵循科学性,体现合理性和先进性。依据国家教指委颁布的课程基本要求确定教学内容与要求,并适当介绍先进性知识。按照全覆盖知识点录制微视频,本课程微视频特点是:短小精炼以便于移动学习,每个微视频的知识点都是完整的,相邻微视频都是承上启下和自然转承的,通过微视频名称可看出知识点内容。所以本课程资源的应用可以很灵活方便,选择全程跟学就是一门完整的课,找知识点选学也很方便。
(3)教学方法先进灵活。根据不同知识点展开的需要,教学中灵活应用了探究式、案例式、引导式和对比式等教学方法。依据学习效率理论,教学环节做到精讲多练、理论与实践紧密结合、及时复习,适时巩固。
( 4 ) OBE 理念 + 持续改进,精准培养应用型人才。重点面向应用型本科特点开展教学。以学生最终电子系统设计与应用能力的产出为导向,反向设计教学内容和教学方法。以“精简原理结构 + 丰富案例设计” 为宗旨,紧跟电子技术发展,持续更新电子系统设计方法、工具的教学内容与资源。减少器件内部物理结构(如边沿触发器,主从触发器)、材料特性(如 TTL 、 CMOS 、 ECL )等部分的课时。增加了 FPGA 系统应用及 VHDL 程序模块化内容并持续更新设计案例。
( 5 ) CDIO 模式 + 任务驱动,着力提升工程能力。 本课程在教学过程中,将教学内容设计为多个具体的任务,从构思、设计、实现、运作四个层面引导学生认识电子系统的工程特性。以 VHDL 设计为例,课程将每一节设计为一个小任务。从简单模块入手,提出目标引导学生思考系统架构、设计程序代码,通过仿真运行与前序章节介绍的基于分立元件和中小规模 IC 的设计方法进行比较。在此基础上,设计复杂任务,合理应用简单模块,设计构建复杂系统。简单任务的实现可以提高学生的学习兴趣和教学效果。复杂任务可以给予优秀生高阶性、创新性引导,实现挑战度要求。强化学生工程能力的培养。
(6)课程资源与教材和教学指导书有机分工,构成线上线下全方位的优化的教学教辅体系。
1.了解数字电子技术的基础知识;
2.掌握逻辑代数基础及分析方法;
3.掌握逻辑门电路基本特性;
4.掌握组合逻辑电路的特点、典型组件、分析方法和设计方法;
5.掌握各种触发器的逻辑功能和触发特性;
6.掌握时序逻辑电路的特点、典型组件、分析方法,了解同步时序逻辑电路的基本设计方法;
7.掌握555定时器基本功能与原理,脉冲产生和整形电路的分析与实现;
8.掌握数模转换器和模数转换器的基本原理、主要参数和应用;
9.了解半导体存储器的基本结构和存储原理,掌握其应用方法和扩展方法;
10.了解可编程逻辑器件的基本概念、结构和原理;
11.了解VHDL语言的基本结构及编程技巧,学习用VHDL语言设计常用数字电路。
课程概述
《电子技术基础》课程概述
第1章 数字电子技术绪论(第1周,2课时)
1.1 本章知识树和教学目标
1.2 数制和码制
1.3 二进制数的算术运算
第1章 复习
第1章单元测验
第1章作业
第2章 逻辑代数基础(第1-2周,6课时)
2.1本章知识树和教学目标
2.2 逻辑代数中的常用运算
2.3 逻辑代数中的基本定律和常用公式
2.4 逻辑函数及其表示方法
2.5 逻辑函数的公式化简法
2.6 逻辑函数的卡诺图化简法
第2章复习
第2章单元测验
第2章作业
第3章 集成逻辑门电路(第3周,6课时)
3.1 本章知识树和教学目标
3.2 基本逻辑门电路
3.3 TTL集成逻辑门电路
3.4 CMOS集成逻辑门电路
3.5 TTL电路与CMOS电路的接口
第3章复习
第3章作业
第3章单元测试
第4章 组合逻辑电路(第4-5周,8课时)
4.1 本章知识树和教学目标
4.2 组合电路的分析与设计
4.3 加法器
4.4 编码器
4.5 译码器和数据分配器
4.6 数据选择器
4.7 数值比较器
4.8 组合逻辑电路中的竞争冒险
第4章复习
第4章单元测试
第4章作业
第5章 集成触发器(第6周,6课时)
5.1 本章知识树和教学目标
5.2 基本RS触发器
5.3 同步触发器
5.4 边沿触发器和触发器应用
第5章 复习
第5章单元测试
第5章作业
第6章 时序逻辑电路(第7-8周,8课时)
6.1 本章知识树和教学目标
6.2 时序逻辑电路分析
6.3 寄存器和移位寄存器
6.4 计数器
6.5 同步时序逻辑电路设计
第6章 复习
阶段性知识梳理:逻辑电路小结
第6章单元测试
第6章作业
第7章 脉冲产生与整形电路(第9周,4课时)
7.1 本章知识树和教学目标
7.2 555定时器的电路结构及其逻辑功能
7.3 施密特触发器
7.4 单稳态触发器
7.5 多谐振荡器
第7章 复习
第7章单元测试
第7章作业
第8章 数模和模数转换器(第9周,4课时)
8.1 本章知识树和教学目标
8.2 D/A转换器
8.3 A/D转换器
第8章 复习
第8章作业
第8章单元测试
第9章 半导体存储器(第10周,4课时)
9.1 本章知识树、教学目标
9.2 只读存储器(ROM)
9.3 随机存取存储器(RAM)
第9章复习
第9章作业
第9章单元测试
第10章 可编程逻辑器件(第11周,4课时)
10.1 本章知识树、教学目标
10.2 可编程逻辑器件基本结构
10.3 可编程阵列逻辑(PAL)
10.4 通用阵列逻辑(GAL)
10.5 现场可编程门阵列(FPGA)
10.6 在系统可编程逻辑器件ISP-PLD
第10章复习
第10章单元测试
第10章作业
第11章 硬件描述语言(VHDL)(第12周,4课时)
11.1 本章知识树、教学目标
11.2 VHDL语言的程序结构
11.3 VHDL编程语言的基本要素
11.4 VHDL语言结构体的描述方法
11.5 VHDL设计基本逻辑电路举例
第11复习
第11章单元测试
第11章作业
数电总复习(第13周)
12.1 数电总复习视频
12.2 数电总复习模拟试卷与评分标准
12.3 补充:电子系统设计方法
高等数学、电路基础、模拟电子技术基础
主教材:
杨志忠,朱昊,卫桦林主编.数字电子技术基础[M].第4版.北京:高等教育出版社,2023
参考资料:
[1] 康华光,张林主编.电子技术基础数字部分[M].第7版.北京:高等教育出版社,2021.
[2] 阎石主编.数字电子技术基础[M].第6版.北京:高等教育出版社,2016.
[3] Thomas L.Floyd著. Digital Fundamentals:A Systems Approach[M].Pearson Education,Inc,2013. (中译本:娄淑琴等译.数字电子技术基础系统方法[M].北京:机械工业出版社,2014)
[4] 朱昊主编.数字电子技术基础第4版学习指导与习题解答[M].北京:高等教育出版社,2023.
[5] 杨志忠,卫桦林主编.数字电子技术基础[M].第3版.北京:高等教育出版社,2018
还没有学模拟电子技术,可以学这门课吗?
答:可以。只要自学了二极管和三极管知识即可。