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数字电子技术工程设计基础

把握现代集成电路发展脉搏,注重电子技术工程思维养成,实现工程任务牵引学习实践,构建混合式教学全流程资源。配套教学大纲、导学思维导图、课前自测评估、经典案例微课、知识拓展和课程思政等丰富资源。

作者:刘延飞 杨晶晶 李琪 赵媛 王凯 常敬先 吴娜娜
丛书名:面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材
定价:75
印次:1-2
ISBN:9787302614296
出版日期:2023.01.01
印刷日期:2023.07.18

本书是根据编写团队多年课程教学改革实践,倡导工程任务引导式教学模式,并结合当前线上线下混合式教学和课程思政教学需要而编写的导学教材。 全书共 8 章,分别是逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器与可编程逻辑器件、脉冲信号的产生与整形、数模与模数转换器。每节以学生学习过程为序,依次设置课前教学目标(布鲁姆教育目标分类学视角下)明确、导学思维导图、课前自学自测、课程知识点讲述、课后知识练习。每章学习遵循工程思维理念,以工程问题引导全章,从工程任务下达开始,以工程任务实现结束,既培养学生工程素养,又激发学生学习兴趣,还配有实战练习与拓展、相关二维码学习微课供教学使用。全书精心安排 40 个知识拓展讲述世界电子技术发展、中国半导体发展、当今数字电子技术前沿、航天集成电路应用和相 关课程思政,引导学生拓展、思考和自学。 本书是国家一流线上线下混合式课程和陕西省课程思政示范课程“数字电子技术”的配套导学教材,可作为高等学校电气类、电子信息类、自动化类和机电类等相关专业“数字电子技术”课程线上线下混合式教学教材或线下教学辅助教材,也可供相关工程技术人员参考。

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前言 编写缘起 本书编者2017年开始探索“数字电子技术”教学改革时,使用的是“十二五”国家级规划教材,虽然经典教材讲解深入,系统完善,但缺少当前线上线下混合式教学对教学各个阶段导学指导,教师只使用经典教材做教改非常费力,需要做大量的额外工作,故萌生编写一本适合“互联网+”教学理念和符合线上线下混合模式的教学导学配套教材,经过四年多的编写和实践,本书已成为国家级线上线下混合式一流课程“数字电子技术”的配套导学教材,很好地配合了目前的工科专业“数字电子技术”或“电子技术基础——数字部分”课程的教学需求。 教材特色 特色一: 坚持“以学为中心”的理念,全时空陪伴学生学习。 教材编写时坚持“以学为中心”的理念,以学生学习过程为脉络,每一节都是以导学单开始,经过课前自学自测、课堂学习知识、课后巩固提高等环节,结束于本节思维导图和课外知识拓展,遵循认知规律; 每一章以一个工程任务开篇,让学生带着任务学习知识,最后以工程任务设计实践和综合设计拓展结束,培养工程素养,陪伴学生成长。 特色二: 突出工程思维理念,打造数电工程版的“两性一度”。 在深化新工科建设的背景下,在工程理念指导下注重教材的高阶性、创新性和挑战度。采取线上自学和线下课堂方式结合,非常适合教师采用雨课堂、MOOC等线上资源,实施翻转课堂、问题引导式和工程问题引导式教学模式。教材在强调基本概念、基本理论、基本电路等电学知识的基础上,注重渗透工程思维理念,着力培养学生应用数字电子技术的思路和方法解决工程问题的能力,强化工程应用和综合设计能力的培养,以提高学生的综合能力,适应对电子信息技术的时代要求。 特色三: 注重集成电路知识系统拓展与课程思政有机融入。 教材精选了世界集成电路发展史、中国集成电路发展历程、国产替代进程、集成电路先进技术和航天集成电路拓展五个系列的40多个知识拓展和课程思政,但只是引导和激发兴趣并非大篇幅介绍。编者更希望的是引导学生自主查询数字电子技术发展的脉络和过程,深入探索我国集成电路发展的历程,拓展了解航天集成电路设计先进技术。在知识学习的基础上认识科学技术发展规律,体会科学精神、探索精神、工匠精神、爱国精神和创新意识。 适用范围 本书可作为各工科专业“数字电子技术”课程开展线上线下混合式教学导学教材(国家统编教材为主讲教材),方便教师开展各类线上线下教学使用,或作为学生自学“数字电子技术”的自学教材。 编者分工 刘延飞为本书的总负责和总体设计,杨晶晶、李琪辅助完成全书编写和微课录制,赵媛、王凯、常敬先、吴娜娜主要负责习题和综合实践部分文档的整理、校对和教学实践工作。鉴于编者水平有限,书中难免存在纰漏,读者在阅读过程中有任何问题或发现任何错误和不妥之处,欢迎与我们联系交流,一同提高,感谢支持。 资源获取 (1) 读者可以通过扫描书中二维码或从清华大学出版社网站(www.tup.tsinghua.edu.cn)下载,获取本书原图、文档、微课和教学指导视频。 (2) 在哔哩哔哩网站或手机App搜索“飞哥玩电子”并关注,这是编者“数字电子技术”“智能车竞赛培训”“电子设计竞赛培训”等课程视频教学资源集散地,一直在实时更新中,读者可获取最新的学习视频和教学资源。 (3) 在美篇网站或手机App关注“蜡笔小刘”可获取编写组成员“数字电子技术”班级中教学模式展示、学生动态和教学体会文章。 致谢 本书编写并非一帆风顺,遇到很多问题和困惑,主要编写人员的相互鼓励和支持才成就了本书。编写期间,全国模范教师陈少昌教授,本专业领域陈卫卫教授、李丹妮教授、王和明教授、李正生教授、郭建鹏教授、薛英娟教授、周加贝教授等给了很大的支持和建议,尤其是“电类工程基础课程群虚拟教研室”和“高校教学改革群”的各位老师分享的各类资源成为我们很好的教学素材,在此一并感谢。 编者 2022年10月

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  • 刘延飞,火箭军工程大学教授、博士生导师。长期从事电子技术自主可控芯片设计和嵌入式系统工程应用的教学和科研工作,讲授“数字电子技术”“人工智能及应用”等课程。近年来在国际著名学术期刊发表SCI、EI检索论文20余篇。陕西省教指委委员、国家一流课程负责人、省“电类工程基础课程群”虚拟教研室建设负责人,陕西省教学名师,获省优秀教材一等奖1项,指导全国大学生电子设计竞赛、物联网创新大赛和研究生电子设计大赛等获赛事**奖20余次。曾出版电子系统设计类著作2部,教材12部。
    杨晶晶,火箭军工程大学副教授。从事电子技术应用的教学和科研工作,讲授“数字电子技术”“电工电子技术”等课程。近5年来发表教学文章和学术文章10余篇,参与编写教材4部。
    李琪,火箭军工程大学副教授。长期从事电子技术军事应用以及其中FPGA设计的教学和科研工作,讲授“数字电子技术”“模拟电子技术”等课程。近5年来发表电子技术方面学术和教学文章10余篇。曾参与编写电子技术理论、实验和新形态教材共计3部。
    赵媛,火箭军工程大学副教授。长期从事电子技术教学和科研工作,讲授“数字电子技术”“模拟电子技术”“电工电子技术”等课程,近5年来发表电子技术方面学术和教学文章10余篇。曾参编教材2部。
    王凯,火箭军工程大学副教授。从事电子技术应用的教学和科研工作,讲授“电工技术”“数字电子技术”等课程。
    常敬先,火箭军工程大学讲师。长期从事有机电致发光显示及金属氧化物纳米材料研究,讲授“数字电子技术”“电工电子技术”“电子技术基础实验”等课程。近5年来发表论文8篇。
    吴娜娜,火箭军工程大学助教。从事数字电子技术的教学和嵌入式系统开发的科研工作,讲授“数字电子技术”“电路与电子技术实验”等课程。曾发表国际会议论文一篇,嵌入式系统开发方面的论文2篇。
  • (1) 体现工程教育专业认证的理念,注重培养学生解决复杂工程问题的能力,将数字技术设计能力的培养常态化、课程化。
    (2) 每章精准提供大量典型实用的综合设计案例和工程实例,源自作者20多年指导全国大学生电子设计竞赛、数模混合设计大赛、机器人大赛和智能车大赛的深厚积累。
    (3) 工程问题引导学生展开每章理论知识学习,工程任务分解到每个知识点,降低工程问题解决难度,便于学生逐步深入思考解决,课后给出详细的工程任务解决方案,培养学生良好的工程思维和工程意识。
    (4) 新形态导学教材,配套资源丰富,包括教学大纲、导学思维导图、课前自测评估、经典案例微课等,可扫描书中二维码下载或观看。
    (5) 配套117个视频(时长800多分钟),包括导学引导、基础例题讲解、综合设计案例分析等资源,便于翻转课堂和自主学习。
    (6) 配套78道预习自测题,检验预习成效;配套144道巩固练习题,查漏补缺,加深知识理解;配套26道综合练习题,提高知识综合应用能力;配套26道设计训练题,掌握电子系统设计方法,提高工程实践能力。
    (7) 配套42个知识拓展和课程思政,精选集成电路世界发展史、中国发展历程、国产替代进程、先进技术和航天应用拓展等五个系列,引导学生深入探索集成电路相关技术,体会科学精神、探索精神、工匠精神、爱国精神和创新意识。
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  • 目录

    第1章逻辑代数基础

    1.1数字信号与数字电路

    1.1.1课前自学——数字技术的发展及应用

    1.1.2课前自学——预习自测

    1.1.3课中学习——数字电路的分类

    1.1.4课中学习——模拟信号与数字信号

    1.1.5课后巩固——练习实践

    1.1.6本节思维导图

    知识拓展——数字技术历史

    1.2数制与码制

    1.2.1课前自学——数制和码制的基本概念

    1.2.2课前自学——常用数制

    1.2.3课前自学——预习自测

    1.2.4课中学习——数制之间的转换

    1.2.5课中学习——常用码制

    1.2.6课后巩固——练习实践

    1.2.7本节思维导图

    知识拓展——新中国第一只电子管

    1.3逻辑运算

    1.3.1课前自学——基本逻辑运算

    1.3.2课前自学——预习自测

    1.3.3课中学习——复合逻辑运算

    1.3.4课后巩固——练习实践

    1.3.5本节思维导图

    知识拓展——布尔与布尔代数

    1.4逻辑函数及其表示方法

    1.4.1课前自学——逻辑函数的概念及建立

    1.4.2课前自学——预习自测

    1.4.3课中学习——逻辑函数的表示方法

    1.4.4课后巩固——练习实践

    1.4.5本节思维导图

    中国芯片发展①——人才储备(1949—1958)

    1.5逻辑代数的公式和运算规则

    1.5.1课前自学——逻辑代数的基本公式

    1.5.2课前自学——预习自测

    1.5.3课中学习——逻辑代数的常用公式

    ...

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