课题名称

数字电子技术基础

授课教师

李光林

授课对象

测控、自动化专业本科生

三年级

课程性质

学科技术基础必修课

教学内容：6.2 时序电路的分析方法

教学说明和教学理念

本章节重点介绍同步时序电路的分析方法（通过举例说明）。整个教学过程注重案例分析与实际应用，在授课的过程中鼓励学生积极参与每一个教学环节，以成果为目标导向，以学生为本，采用逆向思维的方式让学生成为课堂主角。        

1.通过社会热点问题，结合实际案例，在学生的兴趣点引入新知识，使其认识到所学的知识和技术能切实帮助他们解决学习、生活中的实际问题，不仅激发学生的学习兴趣，也培养学生的工程思维。        

2.在合适的知识点引入思政元素，进一步培养学生的爱国主义情怀。

教学设计总体思路

1.课前准备。通过网络资源测试和课下答疑了解学生必要知识点掌握情况，梳理和调整本节课的课程资源。        

2.引导与启发。复习上节课知识点，通过实际应用引入问题，启发学生提出解决方案。例如对比组合逻辑电路（如加法器）与时序逻辑电路（如计数器）的实际应用差异，提问：“为什么数字系统需要‘记忆’功能？”同时展示简单时序电路（如D触发器构成的LED闪烁电路）的演示实验，激发兴趣。        

3.核心内容分层递进。说明时钟信号的作用（同步 vs 异步），重点强调分析方法，通过典型电路分析逐步推导状态转换关系。之后引入互动环节，以分组讨论的形式给定一个D触发器构成的电路，画出其状态图。        

4.实践环节。使用Multisim仿真软件搭建4位异步二进制计数器，观察输出波形。设置几种电路故障（如时钟信号缺失导致的锁存现象）引导学生分析和讨论。      

5.拓展与延伸。教师提供必要的拓展资源，介绍现代时序电路应用（如CPU流水线、DDR内存时序控制），帮助学生拓展知识和眼界。        

教学主要目标

1.知识目标：掌握时序电路的概念；掌握同步时序电路的分析方法；了解异步时序逻辑电路的分析方法。        

2.能力目标：培养学生发现问题、分析问题并且能够独立解决问题的能力。

3.情感目标：培养学生主动学习意识，养成良好学习习惯。        

4.思政教育目标：培养学生方法论思维、工程思维、探索精神和合作能力，专业能力培养与价值的引领有机结合。        

教学重点与难点

重点：同步时序电路的分析方法。        

难点：从状态方程填状态转换图的方法。        

解决重点与难点的方法

1.分解难点，激发参与思维：将分析问题拆解为数个步骤，循序渐进，通过连环提问引导学生逐步推理，自主归纳重点，收集学生常见错误，针对性讲解。        

2.多媒体演示：利用仿真、视频动画展示计数器控制的数码管显示，学生直观感受时序逻辑电路的特点和时钟脉冲的作用。        

3.强化核心，立足应用：在导入、讲解、练习中多次回归重点，通过类比建立时序逻辑电路知识网络。同时引入实际工程案例，如交通灯倒计时，将产业技术与学科理论融合，实现跨专业、多学科项目实践融合。        

采用主要教学手段

1.任务驱动：将多媒体课件和传统教学相结合，同时将典型电路设计任务驱动与理论知识讲授相结合。        

2.案例教学法：设计应用型、实践性较强的典型实践案例，引导学生独立制订实践计划、明确实践步骤，通过虚拟仿真实验完成实践项目并在课堂上展示成果。通过实践项目的设计拓展在线学习资源，提高学生创新与实践能力。        

3.线上线下混合教学模式：因材施教，运用 “课上课下混合式教学”新模式，解决教学中出现的问题，提高学生自主学习和知识应用能力。        

教学环节—问题导入

（5分钟）

教学内容：回顾触发器的定义，启发引出时序的含义。        

时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。        

展示第四章学习的组合逻辑电路-举重裁判电路，同时对比交通灯倒计时电路，提出问题，引导学生分析组合逻辑电路和时序逻辑电路的特点，激发学生的求知欲望和培养解决实际问题的工程思维。        

教学环节—时序逻辑电路

结构与分类讲解

（10分钟）

教学内容：时序逻辑电路结构：①包含存储电路和组合电路；②存储器状态和输入变量共同决定输出。按输出特点分类：①米利型；②穆尔型。按动作特点分类：①同步；②异步。        

以串行加法器为例，实现两个多位数从低位到高位逐位相加的功能。          

教学环节—

同步时序电路的分析方法

（30分钟）

教学内容：同步时序电路的分析方法（通过举例说明）。        

教学设计：按照已掌握的组合逻辑电路分析类比时序逻辑电路，引导学生确定分析步骤：①从给定电路写出存储电路中每个触发器的驱动方程（输入的逻辑式），得到整个电路的驱动方程。②将驱动方程代入触发器的特性方程，得到状态方程、输出方程。③画出状态转换图，分析逻辑功能，并举例说明。        

例1：        

教学环节—

异步时序逻辑电路的分析方法

（20分钟）

教学内容：分析步骤与同步时序电路基本相同，但需要考虑每一个触发器时钟脉冲的状态。        

教学设计：列出异步时序典型电路，先引导学生比较异步时序电路与同步时序电路的特点，每个触发器动作是否一致，电路的分析过程是否相同，同时提出问题，学生讨论，如果进制容量相同，哪种电路更为简化？        

教学环节—

案例分析，巩固提高

（15分钟）

教学内容：①通过“异步计数器毛刺问题”案例，引导学生理解竞争冒险的成因及解决方案（如格雷码编码）。②进一步强调时序电路分析的核心步骤：确定现态→输入激励→求次态→输出。        

教学设计：提出在设计时有可能遇到的实际问题，例如：发现输出有意外的高频脉冲，导致后续电路误动作。让学生先独立思考，分析毛刺产生的原因。鼓励学生提出自己的见解，教师有针对性的进行点评。同时以教材中D触发器组成的可控加减计数器为例进一步强化分析过程理解。        

教学环节—实践与思政

（10分钟）

1. 使用Multisim仿真软件验证简单的倒计时电路，同时设置故障点对出现的各种异常情况进行理论分析。        

2.以时序电路的可靠性为切入点，探讨工程伦理与社会责任。引入“时钟偏移（Clock Skew）”导致系统崩溃的案例（如航天器控制电路故障），强调工程师对安全性的责任。同时结合“华为芯片设计中的时序约束优化”，讨论中国企业在关键技术攻关中的自主创新担当，激发学生的爱国主义情怀。        

教学环节—课后任务

1.根据课堂学生学习效果，进一步调整教学方法，培养学生从解决有固定答案问题的能力拓展到解决开放问题的能力。        

2.布置“十字路口交通灯设计”项目，学生三人一组组成团队，开展案例研究、完成电路图设计和仿真验证，并形成完整的分析报告上传到慕课平台，提升学生的创造性思维能力、信息分析与综合能力、团队协作能力等。