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数字电路课程教学大纲课程代码课程中英文名称:DigitalFundamentals开课学期2学分/学时3+
0.5/48+18课程类别必修课;工程基础课适用专业/开课对象软件工程/一年级本科生先修/后修课程大学物理A大学物理实验A开课单位数学与计算机工程学院执笔人曾令国责任教授郑忠龙团队负责人丁海涛核准院长郑忠龙一・课程概述《数字电路》是软件工程专业一门工程基础课数字电子电路主要介绍逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲产生和整形电路、模数/数模转换电路等方面的内容,为后续的专业课学习做准备
二、课程目标与毕业要求
1.支撑的毕业要求.课程目标课程教学目标1:掌握门电路、触发器的结构、工作原理、特性曲线和参数;学生通过课堂讲授、课堂测试、课后作业和课后实验,掌握逻辑代数的基本概念、公式、定理、门电路和触发器的结构及工作原理,并了解其典型应用课程教学目标2掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计的基本方法;学生通过课堂讲授、案例分析、课堂测试、课后作业和课后实验,掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设II的基本流程,并能通过查阅资料等手段,对较复杂数字电路中的关键环节和参数做出正确的识别和判断课程教学目标3具有阅读和设计较为复杂实现特定功能的数字电路图的基本能力;学生通过课堂讲授、案例分析、课堂测试、课后作业和课后实验,结合查阅文献资料等手段,能够对照数字电路图正确识别、判断其关键环节和参数,并据此分析较为复杂的数字电路的性能和按照特定需求自行设计较为复杂的数字电路并能画出最终的逻辑电路图课程教学目标4通过数字电路实验,使学生掌握实验方案分析、设计的技能和方法学生能够综合运用所掌握的门电路、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路等基本原理通过课后的设计性和综合性数字电路实验,自行设计和优化实验方案.课程目标对毕业要求强支撑指标点的权重关系本门课程的教学目标与毕业要求指标点对应的矩阵关系如下表1-1所示表1・1课程教学目标与毕业要求指标点对应的矩阵关系注
(1)将一个毕业要求指标分解到一个或多个课程目标中完成;
(2)每一行的权重2=1二.教学内容本课程理论教学共48个学时;实验环节18个学时,包含6个实验表2-1理论教学环节教学章节、教学目标、教学活动及学时安排表2-2实验教学环节实验名称、教学目标、教学活动、类别及学时安排三.教学方法本课程采用课堂教学和实验并重,课堂教学主要采用课堂讲授和案例分析教学模式课后实验包括验证性实验、设计性实验教学,采用教师指导为辅、学生实践为主的教学方式表3・1课程毕业要求、教学目标和达成途径四.课程考核要求及方法本课程成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试组合而成,采用百分制计分制本课程成绩组成、考核/评价细则及对应的教学目标见表4-1所示表4-1成绩组成、考核/评价环节、分值、细则和对应的教学目标表4-2教学目标评价依据和评价方法表4-2中权重合理性说明
(1)对于教学目标1主要评价学生掌握门电路、触发器的结构、工作原理、特性曲线和参数等方面的情况,期末考试能够比较全面的考查学生掌握情况,因而期末成绩的权重最大为40%平时作业、验证性实验和测试成绩能够在某些环节考查学生对上述知识的掌握情况,因而这三项权值各占20%
(2)对于教学目标2主要评价学生掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计的基本方法的情况,这个环节主要通过实验环节(验证性和设计性实验)来实现,因而实验成绩所占比重最大为40%其次是通过期末考试和平时作业加以考核,因而两者权重分别为25%由于课堂测试时间较短,所以测试成绩所占权重最小为10%
(3)对于教学目标3主要评价学生具有阅读和设计较为复杂实现特定功能的数字电路图的基本能力,主要通过设计性实验完成,因而设计性实验所占权重最大为50%作业和期末考试各占25%
(4)对于教学目标4主要评价学生通过数字电路实验,掌握实验方案分析、设计的技能和方法方面的情况,这个主要是通过设计性实验进行考核,因而设计性实验所占权重为100%o本门课程的考试方式除了一般的课后作业、课堂测试和期末卷面考试外,还包括课程实验(验证性和设计性实验),因为课后作业、课堂测试和期末考试都有标准答案和评分标准这里给出验证性实验和设计性实验的评分标准,分别见表4-3和4-4o表4-3验证性实验评分标准注优秀1002X290;良好90〉X280;中等80X270;及格70X260;不及格X60表4-4设计性实验评分标准注优秀1002X290;良好90X^80;中等80X270;及格70X260;不及格X60五.持续改进本课程根据学生课后作业、课堂测试、实验完成情况、期末考试情况和学生、教学督导等反馈,及时对教学中不足之处进行改进,并在下一轮课程教学中改进提高,确保相应课程教学目标和所支撑的毕业要求指标点达成六.教材及参考资料建议教材
[1]余孟尝.数字电子技术基础简明教程(第三版)[M].北京高等教育出版社,
2006.参考文献
[1]康华光.电子技术基础(第四版)[M].北京高等教育出版社,
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[2]阎石.数字电子技术基础(第四版)[M].北京高等教育出版社,
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[3]江小安.数字电子技术[M].西安西安电子科技大学出版社,
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[4]范志忠.实用电子技术[M].北京:电子工业出版社,
1998.
[5]ThomasL.alFundamentals(TenthEdition)[M].北京:电子工业出版社,
2014.编号毕业要求指标点强支撑1-1能够将数学、自然科学知识用于一般问题的分析和推演3-2能够设计复杂软件系统的解决方案,包括设计系统、架构、数据库、人机交互和测试等方案,并能体现创新意识毕业要求/教学目标课程教学目标1课程教学目标2课程教学目标3课程教学目标4毕业要求指标1-
10.
40.
30.
20.1毕业要求指标3-
20.
10.
40.5教学章节支撑教学目标教学活动学时安排第一章逻辑代数基础教学目标1掌握与、或、非三种基本的逻辑关系以及由三种基本逻辑运算组成的与非、或非、与或非、异或等混合逻辑运算;记住逻辑代数的公式和定理,尤其是一些特殊的公式和定理,如摩根定理、同一律、还原率;掌握逻辑函数的公式化简法和图形化简法;掌握逻辑函数常用的表示方法及相互转换8第二章门电路教学目标1掌握半导体二极管、三极管和MOS管等器件的开关特性;掌握与门、或门和反相器等分立元件门电路;掌握CMOS和TTL集成门电路的逻辑特性和电气特性6第三章组合逻辑电路教学目标2教学目标3教学目标4掌握组合逻辑电路的分析方法,如加法器和数值比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器、只读存储器等典型组合逻辑电路的分析,并能逐级写出输出的逻辑函数表达式,然后进行化简,获得最简逻辑表达式;组合逻辑电路的设计方法;用中等规模集成电路实现任意组合逻辑电路了解在负载电路对脉冲信号敏感时,需检查电路中是否存在竞争冒险,并了解消除竞争冒险的方法8第四章触发器教学目标1掌握基本触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器的工作原理及其特性方程;掌握常用触发器的特性表、卡诺图、特性方程、状态图和时序图等逻辑功能表示方法及相互转换;理解触发器电气特性和一些常用概念8第五章时序逻辑电路教学目标2教学目标3教学目标4了解时序逻辑电路的组成及特点;掌握时序逻辑电路的分析和设计方法;掌握计数器和读写存储器的分析和设计方法;了解可编程逻辑器件和脉冲顺序发生器的基本原理和设计方法;掌握时序逻辑电路逻辑功能的逻辑图、逻辑表达式、状态表、卡诺图、状态图和时序图等表示方法及其相互转换10第六章脉冲产生、整形电路教学目标1掌握555定时器的基本工作原理及应用;掌握多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理4第七章模数、数模转换电路教学目标1掌握A/D中的逐次渐进型、双击分型和并联比较型电路以及D/A电路中的倒T形电阻网络方案工作原理、输出量和输入量之间的定量关系、主要特点,以及转换精度和转换速度的概念与表示方法4总计48序号实验名称支撑教学目标教学活动实验类别学时安排备注1门电路逻辑功能测试教学目标1熟悉门电路的逻辑功能、逻辑表达式、逻辑符号、等效逻辑图;掌握数字电路试验箱及示波器的使用方法;学会检测基本门电路的方法验证3必做2半加器和全加器逻辑功能测试教学目标1掌握组合逻辑电路的功能测试;验证半加器和全加器的逻辑功能;学会二进制数的运算规律验证3必做3译码器和数据选择器逻辑功能测试和设计教学目标2教学目标3教学目标4熟悉集成数据选择器、译码器的逻辑功能及测试方法;掌握用集成数据选择器、译码器进行逻辑设计设计3必做4触发器逻辑功能测试及应用教学目标1教学目标2教学目标3熟悉并掌握R-S、D、J-K触发器的特性和功能测试方法;学会正确使用触发器集成芯片;了解不同逻辑功能触发器的相互转换方法;能够自行设计实现不同逻辑功能的触发器之间的转换设计3必做5时序电路逻辑功能测试教学目标2教学目标3掌握常用时序电路分析、设计及测试方法;训练独立进行实验的技能验证3必做6组合逻辑电路设计教学目标2教学目标3教学目标4掌握组合逻辑电路的设计方法;学会使用集成电路的逻辑功能表;能够根据需求自行设计实现设计3必做特定功能的组合逻辑电路总计18毕业要求指标课程教学目标达成途径1-3掌握用于解决电子信息工程领域中问题所需要的工程基础知识教学目标1教学目标2课堂讲授重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习;课堂测试重点章节的关键知识点随堂测试,并全部批改,根据测试情况控制授课进度和授课方式;课后作业重点章节课后布置课后作业,以巩固课堂学些内容,并全部批改,及时反馈;课后实验通过课后实验加深理解门电路、触发器等电路的工作原理和基本特性2-2能运用电路和电磁波的基本原理,并借助于文献研究,识别、判断电子信息工程领域复杂工程中的路、场问题的关键环节和参数教学目标1教学目标2教学目标3课堂讲授重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习;案例分析列举实际生活中涉及到的组合逻辑电路应用的经典实例,进行逻辑抽象、列写输出表达式、化简和绘制逻辑图;课堂测试重点章节的关键知识点随堂测试,并全部批改,根据测试情况控制授课进度和授课方式;课后作业重点章节课后布置课后作也,以巩固课堂学些内容,并全部批改,及时反馈;课后实验通过课后实验加深理解组合逻辑电路和时序逻辑电路等电路的分析方法和初步的设计方法44能运用数学、物理、电路、信号处理等基本原理,设计针对电子信息领域复杂工程实验方案教学目标3教学目标4课堂讲授重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习;案例分析列举实际生活中涉及到的时序逻辑电路应用的经典实例,进行逻辑抽象、填写状态转换表、化简、列写电路状态方程、器件选型、列写驱动方程、绘制逻辑电路图;课堂测试重点章节的关键知识点随堂测试,并全部批改,根据测试情况控制授课进度和授课方式;课后作业重点章节课后布置课后作业,以巩固课堂学些内容,并全部批改,及时反馈;课后实验通过课后实验掌握数字电路实验方案设计的技能和方法成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则对应的教学目标作业成绩(20%)课后作业20主要考核学生对瞳节知识点的理解和掌握程度,计算全部作业的平均成绩再按20%计入综合成绩教学目标1教学目标2教学目标3测试成绩(10%)随堂测试10主要考核学生对重点知识点的理解和掌握程度,计算全部测试的平均成绩再按10%计入综合成绩教学目标1教学目标2实验成绩(30%)课程实验验证性实验(15%)15验证性实验主要考核学生对数字电路器件和常用电路的工作原理的理解和掌握程度;计算全部验证性实验的平均成绩再按15%计入综合成绩教学目标1教学目标2设计性实验(15%)15设计实验主要考核学生自行分析和设计实验方案的能力;计算全部设计性实验的平均成绩再按15%计入综合成绩教学目标2教学目标3教学目标4期末成绩(40%)期末综合测试40主要考核学生对课程全部关键知识点的理解和掌握程度,计算卷面成绩再按40%计入综合成绩教学目标1教学目标2教学目标3综合成绩课后作业+随堂测试+课程实验+期末综合测试100作业成绩(20%)+测试成绩(10%)+实验成绩(30%)+期末成绩(40%)教学目标1教学目标2教学目标3教学目标4教学目标评价依据评价方法教学目标1作业成绩、测试成绩、实验成绩(验证性实验)、期末成绩、亚小/古期末卷面对应试题平均分向/对应作业平均分Qno/时值二期末卷面对应试题总分x10%l对应作业总分x20%对应验证性实验平均分对应测试平均分+对应验证性实验总分一/01对应测试总分x0教学目标2作业成绩、测试成绩、实验成绩、期末成绩、市八梏期末卷面对应试题平均分a对应实验平均分^0/讦仇值二期末卷面对应试题总分x25%‘对应实验总分x40%+对应作业平均分2对应测试平均分lno/对应作业总分八’对应测试总分教学目标3作业成绩、实验成绩(设计性实验)、期末成绩江公估对应设计性实验平均分小/期末卷面对应试题平均分仅/讦价值=对应设计性实验总分x50%期末卷面对应试题总分x25%+对应作业平均分仅/对应作业总分教学目标4实验成绩(设计性实验)、皿古对应设计性实验平均分lmo/评价值=\
5、儿、3八一X100%对应设计性实验总分序号评价要点权重优秀良好中等及格不及格1完成所有的实验操作、实验结果
0.6独立完成实验过程中所有的常用操作,实验结果跟理论一致完成实验过程中所有的常用操作,实验结果跟理论基本一致协助完成实验过程中所有的常用操作,实验结果跟理论一致协助完成实验过程中所有的常用操作,实验结果跟理论基本一致协助完成实验过程中所有的常用操作,实验结果跟理论有一定差异2报告撰写
0.4书写顺畅、叙述清楚、逻辑性强,格式规范叙述清楚、较有逻辑性,格式较规范存在很少叙述不清楚的地方,格式较规范存在一些叙述不清楚的地方,格式不够规范通篇叙述不清楚,格式不规范序号评价要点权重优秀良好中等及格不及格实验方案设计独立完成独立完成实协助完成实协助完成实协助完成实实验方案验方案设计验方案设计验方案设计验方案设计
10.5设计工作,工作,方案工作,方案工作,方案工作,方案方案简洁较复杂,可可行基本可行有一定的偏可行行差完成所有的实独立完成独立完成实协助完成实协助完成实协助完成实验操作、实验实验过程验过程中所验过程中所验过程中所验过程中所2结果AQ中所设计设计的操设计的操设计的操设计的操V•O的操作,实作,实验结作,实验结作,实验结作,实验结验结果跟果跟理论基果跟理论一果跟理论基果跟理论有理论一致本一致致本一致一定差异3报告撰写
0.2书写顺畅、叙述清楚、逻辑性强,格式规范叙述清楚、较有逻辑性,格式较规范存在很少叙述不清楚的地方,格式较规范存在一些叙述不清楚的地方,格式不够规范通篇叙述不清楚,格式不规范。