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摘要：在“数字电子技术”中教学实践中，注重培养学生创新能力和创新精神。结合实际情况，通过各种预设的创新激励知识点对学生学习过程进行引导和激励，运用创新思维的规律去引导学生分析问题和解决问题，去发现新知识及其内在规律。教学实践效果良好，学生的学习能力和创新精神得到了锻炼和提高，为提高相关专业人才培养质量发挥了重要作用。
关键词：数字电子技术；教学实践；创新思维法
作者简介：李锋（1970-），男，陕西商洛人，江苏科技大学电子信息学院，副教授；晋春（1979-），男，安徽无为人，江苏科技大学电子信息学院，讲师。（江苏 镇江 212003）
基金项目：本文系江苏省高校优势学科建设工程项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0082-02
一、“数字电子技术”与创新思维法
“数字电子技术”是电子信息、电气信息类各专业和部分非电类专业必修的技术基础课。该课程具有较强的理论性和实践性，且随着信息科技的发展而迅速发展。[1]该课程教学效果直接影响这些专业人才培养的质量，因此该课程教学质量受到高度重视，对教学效果也提出了更高的要求，既要求学生掌握本课程扎实的基础理论，又要求学生具有相应的实践能力和创造思维。[2]因此，在本课程教学过程中，深入研究教学内容和教学方法，提高教学效果和教学质量，是当前高校相关专业创新型应用人才培养过程中必须研究的课题。
创新思维是指向理性的认识活动，是一种具有开创意义的思维活动。[3]它最大的特点是对事物认识的相异性、差异性、突出性。在本文的“数字电子技术”教学实践中，采用创新思维法，通过分析器件或电路的逻辑要求，激发学生求知欲和创造欲，活跃学术思想，使得学生在教学过程中有新发现的感觉和自信心。[4]在教学实践及课后训练过程中，启发学生变换思路，进行求异思维和发散思维，引导学生从不同的角度去思考，进行创新性设想；在学习过程中进行合理推测，甚至超常思维，通过启发和自己学习来发现知识、掌握原理，寻找已有知识之间的联系，使学生养成自主探索的习惯和积极学习的态度，培养学生的创新能力。以下为几个采用创新思维法进行“数字电子技术”教学的具体实例。
二、创新思维法应用实例
1.二进制格雷码的性质及其应用
教材中给出了格雷码的来历、优点和用途等。比如格雷码（也被称为二进制循环码）是一种无权码，其特点是任何相邻的两个码字中仅有一位代码不同，其他代码是一样的，格雷码又叫单位距离码，它减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆，是错误最小化代码。格雷码可以用于通信、测量和控制等许多重要的场合，如工业机器人控制、各种自动化设备、国防、航空航天控制等高安全系统之中等。
（1）格雷码的折叠反射特性。为了让学生形象直观地理解和记忆格雷码，课堂上要求学生仔细观察格雷码的折叠反射特性，并按照自己的理解来表述。与一些常规理解不同的是，教师提示学生可考虑按编码的位来观察比较。学生很快发现格雷码具有如下特点：
其最后一位：一个0，两个1，两个0...两个1，一个0，即：0110011...110。
倒数第二位：两个0，四个1，四个0...四个1，两个0，即：0011110000...111100。
如果格雷码有n位，则最高位前半部分为2n-1个0，后半部分2n-1个1。当学生发现格雷码这一特征之后，就可以很容易把格雷码写出来。
（2）二进制格雷码与自然二进制码的互换。课堂上要求学生观察格雷码与自然二进制码的对应关系，学生发现自然二进制码与二进制格雷码的最高位相同，而格雷码次高位等于二进制码的高位、与次高位相异或依次进行，即可给出与二进制码对应的格雷码，比如。如果要将二进制格雷码转换成自然二进制码，则将格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，高位自然二进制码与次高位格雷码相异或得自然二进制码次高位，依次进行，即可给出与二进制码对应的格雷码，比如。通过学生观察讨论和教师总结，结合课后作业练习，大大加深了学生对于格雷码的理解。
可见，变换思路，发散、求异思维可以引导学生从不同的角度去思考，进行创新性设想，可以获得对已有知识更深入的理解。
2.异或、同或逻辑及加法运算
数字电子技术中，异或逻辑在逻辑函数化简、逻辑问题分析、逻辑电路设计中有着广泛而重要的应用，比如全加器，奇校验电路等。但不少教材由于篇幅所限，对异或逻辑的性质和运算特点缺乏必要的系统介绍，若在教学过程中对这一基本逻辑运算缺乏应有的重视，则会使学生在分析和设计逻辑电路时不能主动地运用异或逻辑，甚至一筹莫展。
（1）异或、同或逻辑运算。在本文的创新思维教学过程中，首先让学生观察两变量A和B的异或及其真值表，得出A和B取值相同则F=0，A和B取值相异则F=1。而两变量A和B的同或运算则与此结果相反。在此基础上，让学生列出三变量A、B和C的异或及同或，并比较运算结果。这时，学生发现，而不是相反。
当学生处于认知的矛盾之中时，教师再次鼓励学生讨论更多變量的异或运输，寻找其中的规律。在整个发现过程中，学生通过不同的方法来验证自己的推测和设想，通过教师引导和总结，最后学生发现偶数个变量的异或与同或运算结果相反，奇数个变量的异或与同或运算结果相同，大大提高了学生对异或运算的认识。
（2）异或运算与加法运算。为介绍加法运算电路的构成，让学生首先从异或逻辑关系出发，观察如果用1表示真，0表示假，则异或的运算法则为：0异或0=0，1异或0=1，0异或1=1，1异或1=0（同为0，异为1），这些法则与加法是相同的，只是不带进位，因此异或运算也叫半加运算，即不带进位的二进制加法。在此基础上，如果要考虑进位（即全加）该怎么办？多数学生很快找出了答案。 可见，引导学生在学习过程中进行合理推测，甚至超常思维，可以从已有知识中获得启示和灵感，加速创新进程。
3.卡诺图及其应用
（1）卡诺图的格雷码坐标。在一般的教材中，卡诺图和格雷码是分开介绍的，很少有人关注二者的联系。其实当我们注意格雷码的组码规律时或性质时，可以看到格雷码具有相邻性：前后两组格雷码只有一位不同（相邻性包括首尾相邻），这一性质正好也是卡诺图坐标的要求。在介绍逻辑函数化简时，多次提醒学生，将代码中的“1”与原变量对应，“0”与反变量对应。
在教学过程中，首先根据相邻项的定义，要求学生分别找到两变量、三变量、四变量乃至多变量等最小项的相邻项。学生很快发现两变量最小项对应两个相邻项，三变量最小项对应三个相邻，依次类推。其次根据卡诺图化简的依据（），先把两、三变量全部最小项分别按照相邻项位置相邻的原则排列在一起形成表格，这时学生发现，要满足相邻的规则，只需要让表格中行与行相邻，或列与列相邻就可以满足这一要求，即表格的坐标按格雷码排列。学生受到启发之后，很快自己列出了四变量卡诺图。在此基础上，鼓励学生列出五变量卡诺图，并找出其中某最小项的相邻项。当发现格雷码和卡诺图化简之间的这种规律之后，学生受到很大的启发和鼓励，在课堂和课后开始积极探讨相关内容，教学过程活泼而生动，教学效果显著。
（2）异或逻辑的卡诺图。在利用卡诺图化简过程中，学生往往只关注怎么利用卡诺图化简的规则，对于异或逻辑的最小项在图中出现的位置并不太注意。在前述教学效果基础上，可以看出两变量异或的最小项出现在卡诺图中的副对角位置上，每个最小项包含1个原变量（一个“1”）；那么，三变量异或、四变量异或的最小项出现在卡诺图中的什么位置上？有了前面的学习和思考，学生很快发现了其中的规律：多变量异或的最小项具有奇数个原变量（奇数个“1”），在卡诺图中处于副对角及其平行线位置上（如表1和表2）。这时，学生马上联想到利用异或逻辑构成奇校验器，为进一步发现新知识提供了更多的现象空间。
除此之外，无关项在卡诺图化简中的应用，卡诺图与竞争冒险现象的消除，也可以成为学生创新思维和知识发现的契合点，这些内容在后续的组合逻辑电路与时序逻辑电路中都有非常重要的应用。
可见，将不同教学内容进行组合、贯通，引导学生合理推测，进行联想发散思维、求异思维等是教学实践中培养学生创新能力的一种重要方法。在“数字电子技术”教学实践中，这种创新思维和知识发现的激励点不断积累，成为激励学生探索与学习的有利因素，为与本课程及相关的后续课程教学打下良好的基础。
三、结语
总体上，本文“数字电子技术”教学实践中，注重培养学生创新能力和创新精神，在对教学内容充分把握的基础上，结合实际应用，结合学生实际情况，从不同的角度出发，通过各种预设的创新激励知识点对学生学习过程进行引导和激励，运用创新思维的规律去引导学生分析问题和解决问题，去发现新知识及其内在规律。在教学过程中，学生的学习能力和创新精神得到了充分的锻炼和激励，获得了良好的教学效果，为提高相关专业人才培养质量发挥了重要作用。
参考文献：
[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]喬建永.构建“创新教学环节”突出创新能力培养[J].中国高等教育，2012，（9）：30-32.
[3]李淑文.创新思维方法论[M].北京：中国传媒大学出版社，2006.
[4]谢剑斌，李沛秦，闫玮，等.在“数字电子技术”教学中培养学生创新能力[J].电气电子教学学报，2010，（6）：5-7.
（责任编辑：刘辉）
关键词：数字电子技术；教学实践；创新思维法
作者简介：李锋（1970-），男，陕西商洛人，江苏科技大学电子信息学院，副教授；晋春（1979-），男，安徽无为人，江苏科技大学电子信息学院，讲师。（江苏 镇江 212003）
基金项目：本文系江苏省高校优势学科建设工程项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0082-02
一、“数字电子技术”与创新思维法
“数字电子技术”是电子信息、电气信息类各专业和部分非电类专业必修的技术基础课。该课程具有较强的理论性和实践性，且随着信息科技的发展而迅速发展。[1]该课程教学效果直接影响这些专业人才培养的质量，因此该课程教学质量受到高度重视，对教学效果也提出了更高的要求，既要求学生掌握本课程扎实的基础理论，又要求学生具有相应的实践能力和创造思维。[2]因此，在本课程教学过程中，深入研究教学内容和教学方法，提高教学效果和教学质量，是当前高校相关专业创新型应用人才培养过程中必须研究的课题。
创新思维是指向理性的认识活动，是一种具有开创意义的思维活动。[3]它最大的特点是对事物认识的相异性、差异性、突出性。在本文的“数字电子技术”教学实践中，采用创新思维法，通过分析器件或电路的逻辑要求，激发学生求知欲和创造欲，活跃学术思想，使得学生在教学过程中有新发现的感觉和自信心。[4]在教学实践及课后训练过程中，启发学生变换思路，进行求异思维和发散思维，引导学生从不同的角度去思考，进行创新性设想；在学习过程中进行合理推测，甚至超常思维，通过启发和自己学习来发现知识、掌握原理，寻找已有知识之间的联系，使学生养成自主探索的习惯和积极学习的态度，培养学生的创新能力。以下为几个采用创新思维法进行“数字电子技术”教学的具体实例。
二、创新思维法应用实例
1.二进制格雷码的性质及其应用
教材中给出了格雷码的来历、优点和用途等。比如格雷码（也被称为二进制循环码）是一种无权码，其特点是任何相邻的两个码字中仅有一位代码不同，其他代码是一样的，格雷码又叫单位距离码，它减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆，是错误最小化代码。格雷码可以用于通信、测量和控制等许多重要的场合，如工业机器人控制、各种自动化设备、国防、航空航天控制等高安全系统之中等。
（1）格雷码的折叠反射特性。为了让学生形象直观地理解和记忆格雷码，课堂上要求学生仔细观察格雷码的折叠反射特性，并按照自己的理解来表述。与一些常规理解不同的是，教师提示学生可考虑按编码的位来观察比较。学生很快发现格雷码具有如下特点：
其最后一位：一个0，两个1，两个0...两个1，一个0，即：0110011...110。
倒数第二位：两个0，四个1，四个0...四个1，两个0，即：0011110000...111100。
如果格雷码有n位，则最高位前半部分为2n-1个0，后半部分2n-1个1。当学生发现格雷码这一特征之后，就可以很容易把格雷码写出来。
（2）二进制格雷码与自然二进制码的互换。课堂上要求学生观察格雷码与自然二进制码的对应关系，学生发现自然二进制码与二进制格雷码的最高位相同，而格雷码次高位等于二进制码的高位、与次高位相异或依次进行，即可给出与二进制码对应的格雷码，比如。如果要将二进制格雷码转换成自然二进制码，则将格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，高位自然二进制码与次高位格雷码相异或得自然二进制码次高位，依次进行，即可给出与二进制码对应的格雷码，比如。通过学生观察讨论和教师总结，结合课后作业练习，大大加深了学生对于格雷码的理解。
可见，变换思路，发散、求异思维可以引导学生从不同的角度去思考，进行创新性设想，可以获得对已有知识更深入的理解。
2.异或、同或逻辑及加法运算
数字电子技术中，异或逻辑在逻辑函数化简、逻辑问题分析、逻辑电路设计中有着广泛而重要的应用，比如全加器，奇校验电路等。但不少教材由于篇幅所限，对异或逻辑的性质和运算特点缺乏必要的系统介绍，若在教学过程中对这一基本逻辑运算缺乏应有的重视，则会使学生在分析和设计逻辑电路时不能主动地运用异或逻辑，甚至一筹莫展。
（1）异或、同或逻辑运算。在本文的创新思维教学过程中，首先让学生观察两变量A和B的异或及其真值表，得出A和B取值相同则F=0，A和B取值相异则F=1。而两变量A和B的同或运算则与此结果相反。在此基础上，让学生列出三变量A、B和C的异或及同或，并比较运算结果。这时，学生发现，而不是相反。
当学生处于认知的矛盾之中时，教师再次鼓励学生讨论更多變量的异或运输，寻找其中的规律。在整个发现过程中，学生通过不同的方法来验证自己的推测和设想，通过教师引导和总结，最后学生发现偶数个变量的异或与同或运算结果相反，奇数个变量的异或与同或运算结果相同，大大提高了学生对异或运算的认识。
（2）异或运算与加法运算。为介绍加法运算电路的构成，让学生首先从异或逻辑关系出发，观察如果用1表示真，0表示假，则异或的运算法则为：0异或0=0，1异或0=1，0异或1=1，1异或1=0（同为0，异为1），这些法则与加法是相同的，只是不带进位，因此异或运算也叫半加运算，即不带进位的二进制加法。在此基础上，如果要考虑进位（即全加）该怎么办？多数学生很快找出了答案。 可见，引导学生在学习过程中进行合理推测，甚至超常思维，可以从已有知识中获得启示和灵感，加速创新进程。
3.卡诺图及其应用
（1）卡诺图的格雷码坐标。在一般的教材中，卡诺图和格雷码是分开介绍的，很少有人关注二者的联系。其实当我们注意格雷码的组码规律时或性质时，可以看到格雷码具有相邻性：前后两组格雷码只有一位不同（相邻性包括首尾相邻），这一性质正好也是卡诺图坐标的要求。在介绍逻辑函数化简时，多次提醒学生，将代码中的“1”与原变量对应，“0”与反变量对应。
在教学过程中，首先根据相邻项的定义，要求学生分别找到两变量、三变量、四变量乃至多变量等最小项的相邻项。学生很快发现两变量最小项对应两个相邻项，三变量最小项对应三个相邻，依次类推。其次根据卡诺图化简的依据（），先把两、三变量全部最小项分别按照相邻项位置相邻的原则排列在一起形成表格，这时学生发现，要满足相邻的规则，只需要让表格中行与行相邻，或列与列相邻就可以满足这一要求，即表格的坐标按格雷码排列。学生受到启发之后，很快自己列出了四变量卡诺图。在此基础上，鼓励学生列出五变量卡诺图，并找出其中某最小项的相邻项。当发现格雷码和卡诺图化简之间的这种规律之后，学生受到很大的启发和鼓励，在课堂和课后开始积极探讨相关内容，教学过程活泼而生动，教学效果显著。
（2）异或逻辑的卡诺图。在利用卡诺图化简过程中，学生往往只关注怎么利用卡诺图化简的规则，对于异或逻辑的最小项在图中出现的位置并不太注意。在前述教学效果基础上，可以看出两变量异或的最小项出现在卡诺图中的副对角位置上，每个最小项包含1个原变量（一个“1”）；那么，三变量异或、四变量异或的最小项出现在卡诺图中的什么位置上？有了前面的学习和思考，学生很快发现了其中的规律：多变量异或的最小项具有奇数个原变量（奇数个“1”），在卡诺图中处于副对角及其平行线位置上（如表1和表2）。这时，学生马上联想到利用异或逻辑构成奇校验器，为进一步发现新知识提供了更多的现象空间。
除此之外，无关项在卡诺图化简中的应用，卡诺图与竞争冒险现象的消除，也可以成为学生创新思维和知识发现的契合点，这些内容在后续的组合逻辑电路与时序逻辑电路中都有非常重要的应用。
可见，将不同教学内容进行组合、贯通，引导学生合理推测，进行联想发散思维、求异思维等是教学实践中培养学生创新能力的一种重要方法。在“数字电子技术”教学实践中，这种创新思维和知识发现的激励点不断积累，成为激励学生探索与学习的有利因素，为与本课程及相关的后续课程教学打下良好的基础。
三、结语
总体上，本文“数字电子技术”教学实践中，注重培养学生创新能力和创新精神，在对教学内容充分把握的基础上，结合实际应用，结合学生实际情况，从不同的角度出发，通过各种预设的创新激励知识点对学生学习过程进行引导和激励，运用创新思维的规律去引导学生分析问题和解决问题，去发现新知识及其内在规律。在教学过程中，学生的学习能力和创新精神得到了充分的锻炼和激励，获得了良好的教学效果，为提高相关专业人才培养质量发挥了重要作用。
参考文献：
[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]喬建永.构建“创新教学环节”突出创新能力培养[J].中国高等教育，2012，（9）：30-32.
[3]李淑文.创新思维方法论[M].北京：中国传媒大学出版社，2006.
[4]谢剑斌，李沛秦，闫玮，等.在“数字电子技术”教学中培养学生创新能力[J].电气电子教学学报，2010，（6）：5-7.
（责任编辑：刘辉）