《罗杰-数字电子技术课程建设与课堂教学设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《罗杰-数字电子技术课程建设与课堂教学设计.pdf(63页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、华中科技大学电子信息与通信学院2023年11月25日-合肥2018年9月10日,全国教育大会在北京召开。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席会议并发表重要讲话。习近平指出,要努力构建德智体美劳全面培养的教育体系,形成更高水平的人才培养体系。要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节,贯穿基础教育、职业教育、高等教育各领域。学科体系、教学体系、教材体系、管理体系要围绕这个目标来设计。教师要围绕这个目标来教,学生要围绕这个目标来学。凡是不利于实现这个目标的做法都要坚决改过来。德智体劳美工匠精神家国情怀科学精神创新意识发现问题研究问题目标决策自主学习知识构建工程规划团
2、建活动体能训练野外调试人机协同设计制作 加工焊接安装调试 测试演示发现美丽作品外形演讲PPT报告版式1977年恢复高考招生后,急需教材,在国家教委的领导下,由高教社组织,召开了2次会议:1977年10月,在北京清河会议上确定了高校各类教材项目及编写学校。1977年11月,在合肥召开了 电工无线电类 教材编写会议。会议确定编写 2 套电子技术基础教材。由华中工学院负责编写,康华光担任主编,用于电力类本科专业 由清华大学负责编写,童诗白担任主编,用于自动化专业本科2009年1月,高教社1979年3月,康华光 主编教材,由人民教育出版社正式出版2003年10月,CETV-1,包杰 采访 康华光197
3、9年1月教材1980电子技术基础(第二版)(模拟、数字部分)2021电子技术基础(第七版)康华光 张林主编2014电子技术基础(第六版)康华光主编张林副主编2006电子技术基础(第五版)康华光主编1988电子技术基础(第三版)(模拟、数字部分)2000电子技术基础(第四版)康华光主编四十余载,守正创新,秉承开放、共享理念,建设系列优质教材1988年获全国普通高等学校优秀教材奖1992年获全国优秀教材特等奖1996年获国家科技进步二等奖2002年获全国优秀教材一等奖九五、十五、十二五国家级规划教材2012.1.15康华光教材编写团队部分成员左起:罗杰、彭容修、陈大钦、康华光、王岩、杨华、秦臻、张
4、林编写教材第7版团队部分成员后排:邓天平、秦臻、罗杰、张林、前排:彭容修、陈大钦、王岩、杨华20182018年启动,2021年正式出版,历时3年有余电子技术基础(第七版)修订原则保持内容的科学性、先进性,以适应电子技术的发展。坚守基础性特征,精选内容,科学合理地控制内容的深度和广度,以适应我国高校的教学要求,力争好教好学。密切与工程实际应用的联系。适当引入新形态教材形式,以便更好地辅助读者学习。第七版 数电内容的主要变化 进一步弱化芯片型号及内部电路的介绍。缩减了TTL逻辑门内容,删除了ECL,增加差分信号传输内容。注重触发器原理和功能的介绍,删除了传输延迟触发器。删除已淘汰产品GAL的内容,
5、调整了CPLD和FPGA的顺序。补充了Flash存储器的相关内容。增加 R-string DAC,半闪速型、流水线型ADC。更新 Verilog 语法规则,仿真软件改用ModelSim,增加了测试激励块的编写内容。第七版 数电内容的主要变化 教材融合了一些信息技术,使教与学形式多样,学习更便捷。增加了扫码看思维导图 扫码看部分答案 知识拓展 重难点微视频讲解 仿真步骤及结果 软件使用的流程文档或微视频第七版 数电内容的主要变化 教材融合了一些信息技术,使教与学形式多样,学习更便捷。直接置1过程简化电路直接置0过程简化电路第七版 数电内容的主要变化 教材融合了一些信息技术,使教与学形式多样,学习
6、更便捷。Verilog程序测试向量仿真结果第七版 数电内容的主要变化 教材融合了一些信息技术,使教与学形式多样,学习更便捷。仿真流程文档软件仿真微视频“十一五”国家级规划教材“十一五”国家级规划教材20994课程2021模拟电子技术基础张林、邓天平首批国家级“线上线下混合式一流课程”2003电子技术基础彭容修主持首批“国家精品课程”2016电子技术基础 张林首批“国家级精品资源共享课”2017模拟电子技术基础 张林首批“国家级精品在线开放课程”2018数字电子技术基础罗杰等国家级精品在线开放课程2020模拟电子技术基础张林 等国家级线上一流课程数字电子技术基础罗杰等国家级
7、线上一流课程http:/www.icourse163.org/learn/HUST-1001909001http:/www.icourse163.org/learn/HUST-1001909001次数学习人数时 间114 5332017春季28 2062017秋季315 2402018春季418 3082018秋季526 4252019春季627 1222019秋季744 4362020春季810 3452020秋季916 5572021春季1016 6502021秋季次数学习人数时 间春季秋季春季1473192023秋季累计2
8、52,626数据统计截止到2023.11.24章名称视频个数视频时长(分钟)1数字逻辑概论11140.82逻辑代数18198.73组合逻辑电路18228.64锁存器15208.65时序逻辑电路12137.36Verilog HDL18282.57逻辑门电路11115.38半导体存储器992.89可编程逻辑器件871.410脉冲波形变换与产生1298.811数模与模数转换器9117.4 总共 141个 视频,时长为26小时19分 其他资源:单元测验题230 个课堂讨论题40 个期末考试题49个(题库有190题)考试时间180分钟 主要思路是:先逻辑,后电路,先易后难习题解析视频及文档14 个Mu
9、ltisim 仿真视频14 个Modelsim 仿真视频2 个FPGA 开发视频13 个PlanetsPlanets发表于发表于20172017-6 6-2929:标题:标题“华科大这个课程我给满分华科大这个课程我给满分”,最近数电快考试了我才刚开始学最近数电快考试了我才刚开始学,我用的是清华大学出的课本我用的是清华大学出的课本,作为新手的我作为新手的我自学自学第三章门电路之后的章节还是很头疼第三章门电路之后的章节还是很头疼,于是乎在各大网站搜视频看于是乎在各大网站搜视频看,没有系统讲的没有系统讲的。后来在学堂在线后来在学堂在线appapp看了看了A A大学大学的课程的课程,听那些老师们讲的云
10、里雾里听那些老师们讲的云里雾里,对原理性的东西对原理性的东西讲的不透彻讲的不透彻,强行灌输知识点很难接受强行灌输知识点很难接受(也可能是我太过愚笨也可能是我太过愚笨)。再之后在再之后在moocmooc,先先后看了后看了B B大学大学和和C C大学大学的课程的课程,个人觉得个人觉得B B大学大学老师讲的太过简略老师讲的太过简略,而而C C大学大学老师讲的虽老师讲的虽然感觉比较细致然感觉比较细致,还是有很多东西不知道怎么来的还是有很多东西不知道怎么来的。最后说到这个课程最后说到这个课程,老师每讲一老师每讲一个知识点个知识点,先把基本概念介绍一下先把基本概念介绍一下,接着一步步的推演接着一步步的推演
11、,再给出结论再给出结论,让人很容易理让人很容易理解与记忆解与记忆,还有例题的讲解还有例题的讲解,错误的指出错误的指出,更让我有了深入的理解更让我有了深入的理解,大部分课后题都大部分课后题都会做了会做了,不再是看了答案也不知道怎么回事的状态不再是看了答案也不知道怎么回事的状态。.电子技术基础在线试题库及组卷系统模拟电子技术基础在线试题库(2811道题)道题)https:/ Tianping,Zhang lin,etc Analysis of Learning Behavior Based on MOOC Data,2021,TALE【9】Deng Tianping,Zhang lin,etc T
12、he Analysis of Student Experimental Behavior Based on Multi-source Information Fusion,2022,TALE.【10】程文青、邓天平 等电子信息类专业开展课程思政的探索,电气电子教学学报,2023.2建设国家一流课程的经验课程体系教学内容教学方法教材建设课程教学平台教学资源课程教学团队课程教学成果课程教学目标成效评价,持续改进康华光,张林 主编.电子技术基础(数字部分),第7版章内 容1课程简介+数字逻辑概论2逻辑代数与 Verilog HDL3逻辑门电路4组合逻辑电路5锁存器与触发器6时序逻辑电路7半导体存储器
13、8可编程逻辑器件9脉冲波形变换与产生10数模与模数转换器*11数字系统设计基础 对于教师,课程的难点是什么呢?内容太多,课时太少,讲不完实验学时不够学生上课发言不积极学生自学能力不强康华光,张林 主编.电子技术基础(数字部分),第7版章内 容1课程简介+数字逻辑概论2逻辑代数与 Verilog HDL3逻辑门电路4组合逻辑电路5锁存器与触发器6时序逻辑电路7半导体存储器8可编程逻辑器件9脉冲波形变换与产生10数模与模数转换器 对于初学者,课程的难点有哪些呢?一定要按照书上的章节顺序来 教/学 吗?打破顺序阅读习惯,按照从易到难的顺序来调整教学内容 提供丰富的、便于自学的教学资源MOOC 实现了
14、这一想法顺序内容学时56/481课程简介+数字逻辑概论42逻辑代数与 Verilog 基础43组合逻辑电路+组合HDL14/114锁存器和触发器4/35时序逻辑电路+时序 HDL12/96逻辑门电路47半导体存储器48可编程逻辑器件(集中讲)39脉冲波形的变换与产生3/210数模与模数转换器438/31学时18/17学时 模拟、数字在同一学期开课,建议按照 MOOC 上的顺序,调整一下教学内容的顺序:先逻辑 后电路 采用多种教学方法,提高效率3 种不同的课堂教学设计与实施课堂教学设计与实施(示例)线 上 线 下 混 合 式 教 学 实 施 过 程 讲 授 法 为 主1.1 数字信号与数字电路1
15、.2 数制1.3 二进制数算术运算(看MOOC,自学)1.4 二进制代码1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算1.6 集成逻辑门简介(增加)1.7 逻辑函数及其表示方法1 数字逻辑概论(3.5 学时)0 课程简介(0.5 学时)(1.5 学时)(1 学时)(1 学时)1.6 集成逻辑门简介什么是集成电路?如何分类?常见的集成逻辑门集成逻辑门的性能参数?(1 1)电源电压)电源电压(2)输出直流技术参数(3)输入直流技术参数(4)噪声容限(5)开关特性(传输延迟和过渡时间)1.6 集成逻辑门简介什么是集成电路?如何分类?常见的集成逻辑门集成逻辑门的性能参数?(1 1)电源电压)电源电压(2)输出直流
16、技术参数(3)输入直流技术参数(4)噪声容限(5)开关特性(传输延迟和过渡时间)宽进严出严于律己,宽以待人看MOOC视频思考问题做作业1.数字电路中,为何采用二进制计数体制?2.十六进制数主要用于何种场合?3.二进制如何进行四则运算?4.在二进制数中,如何表示负数?5.原码、反码和补码是如何表示的?6.原码、反码和补码之间的关系是什么?第7版(p38)1.2.2,1.2.6,1.2.8,1.3.2,1.3.41.4.2,1.4.51.5.3,1.6.3 课后任务 及 课前检查微助教后测(下一次课)布置看MOOC的视频学生信息测试分微助教 信息化工具辅助教学学生画的思维导图课程组统一规定:1、在
17、线作业、在线期末测试题,记入平时成绩平时成绩:30%MOOC单元测试题+期末考试题:占 15%书面作业、签到、课堂测试:占 15%2、用于课前预习、课后复习、混合式教学(部分老师使用)课堂上讲授一些重要的知识点,增加互动交流环节。留下一部分内容,让学生看 MOOC 自学。课堂教学设计与实施(示例)5.1 基本双稳态电路5.2 SR 锁存器5.3 D 锁存器5.4 触发器的电路结构和工作原理5.5 触发器的逻辑功能5.6 用Verilog HDL描述锁存器和触发器5 锁存器和触发器(4 学时)(2 学时)(1 学时)(1 学时)C M O S 传 输 门 主 从D D触 发 器(自 学 M O
18、O C)思政:思政:触发器功能与触发器功能与初始状态有关,初始状态有关,不忘初心、牢记使命。不忘初心、牢记使命。回 顾组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计常用组合逻辑电路模块编码器译码器/数据分配器数据选择器数值比较器加法器组合逻辑电路的竞争冒险已知逻辑电路逻辑表达式列出真值表确定逻辑功能逻辑抽象列出真值表逻辑表达式画出逻辑电路化简和变换 5 锁存器和触发器引出新问题:一个 按钮 控制一盏灯的 亮、灭。要求:按一次,灯亮;再按一次,灯灭;如此循环,如何设计?+VCC待设计电路FAK遇到的问题?输出与 状态(state)相关 输入为一个 事件(event),而不是一个固定值(0
19、 或 1)Combinational circuitMemory elementsOutputsInputsfeedback重点:建立 锁存器 和 触发器 的概念基本 SR Latch 门控 SR Latch 门控 D Latch问题:这个电路能够满足要求吗?D Latch tpd(D-Q)=38ns(HCT373),非门tpd=19ns(74HC04),如果按钮接通的时间比 57ns 长,则 灯的状态会改变多次。显然该电路有问题。主从 D 触发器 维持阻塞 D 触发器 有异步输入端的 D 触发器 有使能端的 D 触发器触发器的逻辑功能及描述方法:D 触发器 JK 触发器D 触发器 T 触发器
20、(T 触发器)触发器的性能指标 1D C1 Q Q CP D F+VCCK01 1D C1 Q Q E D F+VCCK10课堂教学设计与实施(示例)6.5.1 寄存器和移位寄存器讲:4位并行数据寄存器,(5分钟)串行输入的4位右移寄存器(15分钟)小组:串行输入的4位左移寄存器设计小组:两功能 移位寄存器设计(2选1选择器)小组:4 功能 移位寄存器设计(4选1选择器)(左、右、保持、置数)总结性讲解:74HC194的功能及应用作业:两片74HC194 8位移位寄存器(70 分钟)(15 分钟)(20 分钟)(10 分钟)(35 分钟)1D Q0 CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q
21、3 Q2 Q1 Q0 DSL FF3 FF0 FF1 FF2 1D Q0 DSRCP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q2 Q1 Q0 FF3 FF0 FF1 FF2(练习)移位寄存器双向移位寄存器左移、右移 1D Q0 DSR CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q2 Q1 Q0 FF3 FF0 FF1 FF2 S Y 1 0 Y 1 0 Y 1 0 DSL Y 1 0(练习)两功能 寄存器并行置数、保持不变(练习)1D Q0 CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q2 Q1 Q0 FF3 FF0 FF1 FF2 S d3 Y 1 0 Y 1 0 Y 1 0
22、Y 1 0 d2 d1 d0 移位寄存器并行输出并行输出并行输入并行输入 FF0 S1 DSR S0 DI0 DI1 DI2 DI3 DSL CP 1D C1 FF1 R D1 FF2 D2 FF3 D3 CR Q0 Q1 Q2 Q3 MUX1 00 01 10 11 1D C1 R D0 MUX0 00 01 10 11 MUX2 00 01 10 11 1D C1 R 1D C1 R MUX3 00 01 10 11(练习,手画右移、左移)S S1 1S S0 00 00 0:保持:保持0 10 1:右移:右移1 01 0:左移:左移1 11 1:置数:置数21 9 12 15 2 051
23、01520250-5960-6970-7980-8990-100人数分数段结束性考试成绩分析(测控1701-02,59人)2019年秋季(最高95,最低3)大类招生,2年级分班时,机械学院17级学生中没有资格选择其他作业的同学都分到了测控班2021年秋季(最高95,最低44.5)2 3 7 8 9 00-5960-6970-7980-8990-100人数分数段结束性考试成绩分析(测控1901,29人)2020年春季2021年春季(最高92,最低54.5)2 1 6 15 4 02468101214160-5960-6970-7980-8990-100人数分数段结束性考试成
24、绩分析(集桌1901,28人)0 1 5 16 7 02468-5960-6970-7980-8990-100人数分数段结束性考试成绩分析(集卓1801,29人)2020年春疫情,线上MOOC教学+线上辅导,9月份开学,线下闭卷考试,最高95,最低680 1 4 10 14 02468101214160-5960-6970-7980-8990-100人数人数分数段分数段结束性考试成绩分析(光电本硕博2001,29人)2022年春季(最高98.5,最低69.5)1 2 8 5 11 0246810120-5960-6970-7980-8990-100人数分数段结束性考试成绩分析(生医卓越2001,27人)2022年春季(最高97.5,最低57.5)2023年春季(最高96,最低70)0 0 6 21 6 05101520250-5960-6970-7980-8990-100人数分数段结束性考试成绩分析(光电本硕博2101班,33人)生医卓越 2001班合影-20220515为教学提供可视化、有效的过程化评价与反馈手段为混合式教学提供随手可得的教学资源。教育过程要以到为主,逐渐放手,把“达到不需要教”作为追求目标教学有法,教无定法,贵在得法伟大教育家 叶圣陶2023年11月康华光版电子技术交流群(QQ 群号:704194996)