項目教學(xué)法在《數(shù)字電子技術(shù)》課程中的探索

白順先，樊　榮（北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，銀川750021）

項目教學(xué)法在《數(shù)字電子技術(shù)》課程中的探索

白順先，樊榮
（北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，銀川750021）

項目教學(xué)法作為一種新鮮血液注入《數(shù)字電子技術(shù)》課程的教學(xué)改革中，并利用Multisim仿真軟件作為設(shè)計平臺，同時結(jié)合“形成性+終結(jié)性”學(xué)業(yè)評價體系，貫穿以“學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，項目為載體，訓(xùn)練為主線，任務(wù)為驅(qū)動”的教學(xué)理念，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式和評價體系。實踐證明，此改革大大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提升《數(shù)字電子技術(shù)》課程的總體教學(xué)質(zhì)量。

項目教學(xué)法；Multisim；評價體系

寧夏回族自治區(qū)2012年區(qū)級高等教育教學(xué)改革項目（寧教高[2012]348號）、2012年北方民族大學(xué)“春蕾計劃”項目（No.2012cl08-cj）

0　引言

《數(shù)字電子技術(shù)》課程是高等院校電子信息類、自動化類、計算機類、通信工程、測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,同時具有很強的實踐性和工程性，對學(xué)生后續(xù)微機原理、單片機等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。其教學(xué)工作承擔著雙重任務(wù)：一是讓學(xué)生掌握數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識以及分析設(shè)計方法，具備查閱和使用集成電路，讀圖和設(shè)計電路的能力；二是使學(xué)生喜歡上硬件類課程，建立對硬件類課程的興趣和探索精神。也就是說，能力和興趣是制約教學(xué)模式改革的關(guān)鍵因素。

目前《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)模式存在的主要問題如下：

①傳統(tǒng)的教學(xué)模式只是針對書本上死板的電路圖進行解釋和分析，學(xué)生沒有立體和直觀的感受，對電路圖可以說是“望而生畏”，從而失去了學(xué)習(xí)的興趣和積極性。而對于工科的學(xué)生，讀懂電路圖可以說是基本功，進而才能談及改進和創(chuàng)新設(shè)計電路。怎樣才能使學(xué)生對理論知識易于理解，把抽象深奧的理論知識直觀形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，是教學(xué)模式改革需要突破的第一道大門。

②填鴨式的理論教學(xué)模式，學(xué)生總是持一種確認無疑的接受態(tài)度被動地學(xué)習(xí)，生吞活剝地吸收，遏制了學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和創(chuàng)造性思維的發(fā)展。古人云，授之以魚，只供一飯之需；授之以漁，則終身受用無窮。正如美國學(xué)者阿爾溫·托夫勒說過：“未來的文盲不是目不識丁的人，而是沒有學(xué)會怎樣學(xué)習(xí)的人”[1]。因此教師和學(xué)生之間角色的轉(zhuǎn)變將是教學(xué)模式改革邁出的堅強一步。

③“一卷定終身”的傳統(tǒng)終結(jié)性評價模式造就了一批“逃課”族，平時不學(xué)習(xí)，考前突擊，甚至打小抄作弊，卻能得到高的分數(shù)。這不僅傷害了大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且不利于高校優(yōu)良學(xué)風(fēng)的建立。如何更好地發(fā)揮學(xué)業(yè)評價的激勵和公正的作用是教學(xué)模式改革前進的動力。

1　改革的理論基礎(chǔ)

針對目前傳統(tǒng)教學(xué)模式和評價體系所面臨的問題，從當前社會對高素質(zhì)人才的需求出發(fā)，建立一套“知識、能力、素質(zhì)”并重的教學(xué)與評價體系勢在必行。

（1）Multisim仿真軟件——學(xué)習(xí)的催化劑

Multisim仿真軟件是由加拿大IIT公司（Interactive Image Technologies）繼20世紀90年代推出的EWB后又推出的一款電路設(shè)計自動化EDA產(chǎn)品。它直觀的圖形界面、豐富的元器件庫、豐富的測試儀器儀表和完備的分析手段，不僅能把抽象深奧的理論知識直觀形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，而且充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。Multisim仿真軟件就像學(xué)習(xí)的催化劑，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）項目教學(xué)法——學(xué)習(xí)的導(dǎo)火索

目前，國內(nèi)外的很多學(xué)校都在積極探索項目教學(xué)法在課堂上的應(yīng)用。歐盟國家高等教育教學(xué)從1980年開始改革至今，很多國家尋找到了適合自己的教學(xué)方法。如德國的目標驅(qū)動學(xué)習(xí)法、丹麥的項目教學(xué)法、芬蘭的主題學(xué)習(xí)法、瑞典和挪威的問題學(xué)習(xí)法等都值得我們研究和探索。

項目教學(xué)法（Project-Based Learning）是一種新型的教學(xué)模式，簡單而言就是師生以團隊的形式共同實施一個完整的項目而進行的教學(xué)活動。其核心是在教學(xué)中實踐“學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，項目為載體，訓(xùn)練為主線，任務(wù)為驅(qū)動”的教學(xué)觀念，從而充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性。旨在把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過程中，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)，自主地進行知識的建構(gòu)，以現(xiàn)實的、學(xué)生生成的知識和培養(yǎng)起來的能力為最高成就目標[2]。

（3）形成性評價——學(xué)習(xí)的推動力

所謂形成性評價，是相對終結(jié)性評價而言，是基于對學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的持續(xù)觀察、記錄、反思而做出的發(fā)展性評價。其目的是激勵學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生有效調(diào)控自己的學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生獲得成就感，增強自信心，培養(yǎng)合作精神。形成性評價與終結(jié)性評價不同，它通過多渠道、多形式記錄學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，不僅注重對學(xué)生認知能力的評價，而且也重視對學(xué)生情感及行為能力的評價[3]。

2　基于項目教學(xué)法和Multisim的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)模式的實踐

筆者首次于2012年在本校2011級自動化專業(yè)2個班共計87個學(xué)生實施基于項目教學(xué)法和Multisim的數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)模式改革，受到了學(xué)生和教師的一致好評，榮獲“春蕾計劃”一等獎，并在全校召開“春蕾計劃”優(yōu)秀項目介紹暨教學(xué)觀摩會。此教學(xué)模式的改革深受學(xué)生和教師的歡迎，于2013年在全校數(shù)字電子技術(shù)課程中普及。

下面就教學(xué)模式改革中的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開詳細介紹：

（1）項目的選定

項目的制定是項目教學(xué)法成功的關(guān)鍵，項目設(shè)計的完整性、難易程度、是否吸引學(xué)生等都將直接影響到項目教學(xué)實施的效果。因此筆者及研究團隊認真研究數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)大綱，對教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整和分配，制定了具備系統(tǒng)性、情境性、完整性、開放性等特性的的項目任務(wù)書。本項目任務(wù)書設(shè)計了九個項目模塊，包含邏輯函數(shù)的描述方法與化簡、門級組合邏輯電路的設(shè)計、利用編碼器和譯碼器設(shè)計組合邏輯電路、利用加法器設(shè)計組合邏輯電路、利用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計組合邏輯電路、利用觸發(fā)器構(gòu)成分頻電路的分析、同步時序邏輯電路的分析、任意進制計數(shù)器的設(shè)計、用555定時器構(gòu)成模擬聲響發(fā)生器的設(shè)計，每一個項目都包含項目指導(dǎo)、知識點總結(jié)、習(xí)題練習(xí)等環(huán)節(jié)。

（2）課堂實施

為了打破傳統(tǒng)“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和探索的能力，鍛煉學(xué)生自信表達和團隊協(xié)作精神，筆者在課堂教學(xué)上按以下五個教學(xué)環(huán)節(jié)來實施本項目教學(xué)法。

第一階段：明確項目、展開任務(wù)。

教師通過項目任務(wù)書向?qū)W生下達項目任務(wù)，而項目中所涉及的知識包含已講授的和本項目需要掌握的未知知識點。這一階段中，學(xué)生通過教師引導(dǎo)和啟發(fā)，對項目任務(wù)進行分析，明確項目任務(wù)中所涉及的新舊知識點，并對項目進行功能模塊劃分，分配任務(wù)到人。

以項目利用編碼器和譯碼器設(shè)計組合邏輯電路中的病房呼叫系統(tǒng)為例，項目任務(wù)如下：醫(yī)院某科室的1～8號病室各有一個呼叫按鈕，同時在護士值班室有相應(yīng)的8個指示燈?，F(xiàn)要求當1號病室按鈕按下時，不管其他病室有無按鈕按下，只有1號指示燈亮；只有當1號按鈕未按下時，若2號按鈕按下，2號指示燈才亮；只有當1～7號按鈕均未按下時，若8號按鈕按下時，8號指示燈才亮。使用74LS148和74LS138來設(shè)計此電路。

在此項目任務(wù)中，學(xué)習(xí)的目標是掌握常用編碼器、譯碼器組合邏輯單元電路的功能，并利用編碼器和譯碼器來設(shè)計組合邏輯電路。教師引導(dǎo)學(xué)生分析項目任務(wù)，將其劃分為輸入、輸出、編碼、譯碼功能模塊，并一步步將問題細化，明確任務(wù)所涉及的理論知識點。

第二階段：搜集資料、分組學(xué)習(xí)。

這個環(huán)節(jié)在課下完成，每5、6個學(xué)生一組，按知識點或項目功能模塊將項目任務(wù)分配到個人，通過查閱書籍或網(wǎng)絡(luò)搜索自主獲得學(xué)習(xí)資料，并形成紙質(zhì)文檔。

在此項目中，74LS148和74LS138芯片的功能是未知知識點。74LS148和74LS138是什么、能做什么工作、同類元器件還有哪些、它們之間的功能區(qū)別、如何運用它們設(shè)計病房呼叫系統(tǒng)，這些問題都需要學(xué)生課下利用書籍或網(wǎng)絡(luò)自學(xué)完成資料的查閱、搜集和整理。這徹底打破了傳統(tǒng)的填鴨式被動接受的學(xué)習(xí)方式，而完全是在項目任務(wù)驅(qū)動下的自主學(xué)習(xí)。

第三階段：設(shè)計方案、實現(xiàn)項目。

這一環(huán)節(jié)要求學(xué)生利用Multisim仿真軟件設(shè)計項目電路圖，并以組為單位打包提交。利用搜集到的資料和自主學(xué)習(xí)的相關(guān)知識點，通過小組討論和研究，將各功能模塊進行組合，設(shè)計完整的項目實現(xiàn)方案，并通過Multisim仿真軟件搭建電路，驗證設(shè)計的合理性和正確性。設(shè)計過程中學(xué)生需要根據(jù)項目任務(wù)明確各功能模塊間的邏輯關(guān)系、元器件間的級聯(lián)關(guān)系、輸入輸出信號間的關(guān)系，并不斷嘗試各種設(shè)計思路，最終確定設(shè)計方案進而實現(xiàn)項目。如本項目的一個難點問題就是，如何使在沒有呼叫信號的時候輸出也不顯示。這個階段不僅鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，而且激發(fā)了學(xué)生團隊協(xié)作的精神。

第四階段：課堂展示、評價階段。

這一環(huán)節(jié)中，教師課上隨機請5～6組學(xué)生上講臺做項目相關(guān)的論述和講解，保證課程結(jié)束時每一個同學(xué)都有1到2次上臺展示的機會。通過不同組別的相互展示和討論，小組間可以發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。如輸出部分用8個發(fā)光二極管表示病房的指示信號，能否考慮使用七段LED數(shù)碼管直接顯示病房號碼，這樣的設(shè)計更直接明了。在學(xué)生課堂展示之后，教師要及時給出正面的肯定和鼓勵，并根據(jù)各小組項目完成情況進行相關(guān)評價，最后綜合項目任務(wù)引出本項目涉及的重要知識點，并對學(xué)生所做的講解進行知識點的補充和擴充，使學(xué)生對項目之前的未知知識點有個系統(tǒng)完整的認識和理解。這是項目教學(xué)法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過這一環(huán)節(jié)，能夠幫助學(xué)生積極總結(jié)、反思、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，增強學(xué)生的求知欲和自信心。

第五階段：修改完善、總結(jié)階段。

通過課堂展示交流以及教師的評價環(huán)節(jié)，學(xué)生對自己小組的設(shè)計方案有了明確的認識，這一環(huán)節(jié)需要學(xué)生對項目的設(shè)計進行修改完善，并總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，整理知識點和設(shè)計思路。這一階段是學(xué)生自我提升和知識升華的階段，是知識沉淀和凝煉的階段，學(xué)生從中受益匪淺。

（3）評價機制

采用“形成性+終結(jié)性”評價模式，將過程性評價與終結(jié)性評價結(jié)合起來，初步實現(xiàn)評價主體和評價方法的多元化。

課程成績采用考勤、作業(yè)、項目、卷面四方面結(jié)合的方式進行綜合評定，四者的權(quán)重分別為10%、10%、30%、50%。其中項目成績由分配任務(wù)、設(shè)計圖和課堂展示三部分構(gòu)成，而分配任務(wù)（20%）按個人計分，設(shè)計圖（30%）按組計分，課堂展示部分（50%）按個人計分。其中分配任務(wù)由學(xué)生小組成員相互打分，這樣學(xué)生同樣評價主體，獲得了自我評價的權(quán)利。教師的綜合評價除了對學(xué)生項目的完成情況進行認知能力的評價外，還要更多地關(guān)注學(xué)生參與項目過程的表現(xiàn)、解決問題的能力和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)。

3　結(jié)語

實踐證明，將項目教學(xué)法引入數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)過程中，并利用Multisim仿真軟件作為設(shè)計平臺，構(gòu)建理實一體化教學(xué)模式，同時結(jié)合“形成性+終結(jié)性”學(xué)業(yè)評價模式對教學(xué)效果進行反饋評價，打破一張考卷定“成敗”的傳統(tǒng)考試模式。它突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和評價體系，將傳統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)、先進的仿真技術(shù)及過程評價相結(jié)合的教學(xué)方法新穎獨特，通過解決學(xué)生身邊的一些現(xiàn)實問題來實現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，可使學(xué)生在較短的時間內(nèi)掌握分析和設(shè)計電子電路的能力，提高《數(shù)字電子技術(shù)》課程的總體教學(xué)質(zhì)量，建立一套“知識、能力、素質(zhì)”并重的教學(xué)與評價體系。

[1]馬云霞，王瑛芳.論自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在機制及條件[J].理論月刊，2006(7):92～94

[2]胡慶芳，程可拉.美國項目研究模式的學(xué)習(xí)概論[J].外國教育研究，2003(8):18～21

[3]程毅.使能評價：教育評價的新模式[J].教學(xué)與管理，2010(5):9～10

Project Teaching Method;Multisim;Evaluation System

Exp loration of Project Teaching Method in Digital Electronic Technology Course

BAIShun-xian,FAN Rong
（College of Electric and Information Engineering，Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021）

The Project-based Teaching method has brought fresh blood into the teaching reformation of the Digital Electronic Technology course, takesMultisim as design platform and combineswith formative and simulative academic evaluation system.Itadheres to the teaching idea of"student as the center,teacher as the guide,project as the carrier,training as themain line,task as the driver".All above has broken through the traditional teachingmode and evaluation system.It has proved in practice that this reformation does a lot in helping promoting the study enthusiasm and initiative of students aswell as the overall teaching quality of Digital Electronic Technology course.

1007-1423（2015）15-0026-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.15.007

白順先（1979-），女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，講師，研究方向為信號與信息處理、模式識別和智能系統(tǒng)

樊榮（1980-），女，山西霍州人，碩士研究生，講師，研究方向為機械精密測量和信號處理等

2015-04-14

2015-05-06