《簡易電梯呼叫系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)與制作》項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

嚴(yán)奉蓮

【摘要】基于工作過程的一體化教學(xué)模式，設(shè)計(jì)以《簡易電梯呼叫系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)與制作》項(xiàng)目為載體，完成組合邏輯電路部分編碼、譯碼、顯示理論知識(shí)、技能訓(xùn)練等方面學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，涉及了數(shù)字電子技術(shù)、電子元器件識(shí)別與檢測(cè)、焊接技術(shù)、儀器儀表的使用、電路仿真、電子CAD等學(xué)科的知識(shí)。

【關(guān)鍵詞】編碼器；譯碼器；數(shù)碼顯示；項(xiàng)目教學(xué)

【中圖分類號(hào)】TP368 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）10-0167-02

一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念

堅(jiān)持項(xiàng)目為載體，任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，工學(xué)結(jié)合的一體化教學(xué)模式，設(shè)計(jì)《數(shù)字電子技術(shù)》中組合邏輯電路的分析、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試以及儀器儀表使用等知識(shí)和技能，完成項(xiàng)目的電路設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。讓學(xué)生先“會(huì)”后“懂”，先感性后理性，真正讓學(xué)生手動(dòng)、腦動(dòng)，獲得技能與理論知識(shí)的雙豐收，培養(yǎng)學(xué)生多方面能力，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展做打好基礎(chǔ)。

二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1.電路設(shè)計(jì)方案編碼器、譯碼器、數(shù)碼顯示是組合邏輯電路的重要知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合簡易電梯呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

2.項(xiàng)目實(shí)施方案

把簡易電梯呼叫系統(tǒng)電路的制作看成是一個(gè)在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成的項(xiàng)目。根據(jù)學(xué)生實(shí)際及簡易電梯呼叫系統(tǒng)電路教學(xué)任務(wù)，師生一起把該項(xiàng)目的實(shí)施過程精心設(shè)計(jì)成六個(gè)環(huán)節(jié)，每位同學(xué)必須獨(dú)立完成項(xiàng)目。同時(shí)，在老師的指導(dǎo)下又把全班學(xué)生分成六個(gè)小組，每小組負(fù)責(zé)一個(gè)環(huán)節(jié)的組織協(xié)調(diào)工作。項(xiàng)目實(shí)施的六個(gè)環(huán)節(jié)：項(xiàng)目認(rèn)識(shí)創(chuàng)設(shè)情景；項(xiàng)目實(shí)施設(shè)計(jì)制作；項(xiàng)目測(cè)試排除故障；項(xiàng)目分析變式訓(xùn)練；項(xiàng)目評(píng)估學(xué)習(xí)總結(jié)；項(xiàng)目拓展實(shí)踐探究。

三、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

（一）項(xiàng)目認(rèn)識(shí) 創(chuàng)設(shè)情景

觀賞了解生活中應(yīng)用的各類電梯，激發(fā)學(xué)生了解電梯的控制顯示原理的欲望；帶領(lǐng)學(xué)生感受電梯的操作控制，并展示簡易電梯呼叫系統(tǒng)電路并進(jìn)行演示，在演示的過程中讓全體同學(xué)知道編碼、譯碼、顯示的作用及本次實(shí)訓(xùn)課的訓(xùn)練項(xiàng)目——簡易電梯呼叫系統(tǒng)電路的制作。

注：主要解決“做什么”的問題。

（二）項(xiàng)目實(shí)施 動(dòng)手制作

1.元器件的識(shí)別與檢測(cè)

（1）對(duì)照實(shí)物圖，識(shí)別元器件。

（2）元件清單如表1所示。

（3）元件的識(shí)別與檢測(cè)

元器件的識(shí)別與檢測(cè)是電子技能訓(xùn)練中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為了讓同學(xué)們較好地掌握元器件識(shí)別與檢測(cè)方法，務(wù)必在課中進(jìn)行一定的練習(xí)。主要設(shè)計(jì)了以下六個(gè)問題：①電阻的識(shí)別與檢測(cè)；②輕觸開關(guān)的常開常閉判別？質(zhì)量好壞如何檢測(cè)？③SN74LS147的引腳及功能檢測(cè)？④SN74LS04的引腳功能檢測(cè)？⑤SN74LS48的引腳功能檢測(cè)？⑥數(shù)碼管SMA4205的引腳極性判別？

（三）電路仿真設(shè)計(jì)和綜合原理圖設(shè)計(jì)。讓學(xué)生通過實(shí)物圖和原理圖了解電路的結(jié)構(gòu)和組成。

1.電路仿真設(shè)計(jì)（可用proteus軟件）所提供的集成芯片和元件，按芯片功能合理設(shè)計(jì)電路并仿真。

采用學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，通過模擬仿真設(shè)計(jì)，讓學(xué)生從感性方面認(rèn)知該電路設(shè)計(jì)的合理性和可實(shí)現(xiàn)性。教師可適當(dāng)提示，主要讓學(xué)生掌握電路由哪幾部分組成？它有什么特點(diǎn)？等有關(guān)電路結(jié)構(gòu)性的知識(shí)，不當(dāng)之處，由師生共同補(bǔ)充，讓學(xué)生在動(dòng)手制作前對(duì)所要制作電路的結(jié)構(gòu)有初步的認(rèn)識(shí)和了解。

2.綜合電路設(shè)計(jì)原理圖：

（四）電路的安裝與制作

學(xué)生對(duì)元器件識(shí)別與檢測(cè)完畢后，根據(jù)要求及已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在萬能電路板上進(jìn)行元器件的布局、安裝、焊接，直至所有元器件及引線焊完為止。

教師要引導(dǎo)學(xué)生在電路布局時(shí)進(jìn)行綜合考慮，如焊接時(shí)注意不應(yīng)該有交叉的連接導(dǎo)線；元器件的安裝要依據(jù)裝配工藝要求正確合理、規(guī)范一致等。此時(shí)，教師應(yīng)走到學(xué)生中間，進(jìn)行巡視，分別指導(dǎo)，真正起咨詢者、指導(dǎo)者的作用。出現(xiàn)問題時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自行解決問題，以達(dá)到學(xué)生對(duì)知識(shí)自主建構(gòu)的目的。注：主要解決“怎么做”的問題。

（五）項(xiàng)目測(cè)試 排除故障

正常情況：接通電源，數(shù)碼管顯示0，單獨(dú)按其中一個(gè)開關(guān)，對(duì)應(yīng)顯示幾，若同時(shí)按多個(gè)開關(guān)，優(yōu)先顯示原則顯示高位。

存在故障：（1）通電不顯示。檢查電源接線和各集成電路電源和地線是否正確連接。檢查各芯片安裝是否正確。（2）數(shù)碼管顯示不全。檢查數(shù)碼管個(gè)引腳和譯碼器74LS48連接是否正確可靠。（3）不能正確顯示對(duì)應(yīng)的開關(guān)。檢查開關(guān)和74LS147連接是否正確。（4）邏輯功能顯示相反。自鎖開關(guān)的常開、常閉和公共觸頭是否接錯(cuò)。

測(cè)試與排故過程中，教師可以有意識(shí)地請(qǐng)小組內(nèi)動(dòng)手能力強(qiáng)、完成速度快的學(xué)生指導(dǎo)未完成的同學(xué)（但不能幫助其制作，只能給予指導(dǎo)），這樣做不僅可以增強(qiáng)動(dòng)手能力強(qiáng)學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，而且可以帶動(dòng)稍落后的學(xué)生一起進(jìn)步，有利于培養(yǎng)學(xué)團(tuán)隊(duì)合作。在課結(jié)束時(shí)，評(píng)選出排故能手。注：主要解決“如何測(cè)試與排故”的問題。

（六）項(xiàng)目分析 變式訓(xùn)練

（1）電路原理分析項(xiàng)目完成以后，學(xué)生已有了一定的感性認(rèn)識(shí)，教師可以合理引導(dǎo)，集中或個(gè)別講解分析各個(gè)邏輯部件的功能以及系統(tǒng)整體的邏輯功能分析，讓學(xué)生理解電路的工作原理和工作過程。讓學(xué)生不僅知其然，而且也知其所以然。

（2）變式訓(xùn)練為進(jìn)一步鞏固對(duì)電路工作原理的理解，設(shè)置以下一些實(shí)踐性問題進(jìn)行變式訓(xùn)練。①若用74LS47和共陽數(shù)碼管，電路如何設(shè)計(jì)？②若用輕觸復(fù)位開關(guān)，如何處理？

注：主要解決“為什么”的問題。

（七）項(xiàng)目評(píng)估 學(xué)習(xí)總結(jié)

1.項(xiàng)目評(píng)估項(xiàng)目評(píng)估包含多方面的，從計(jì)劃、設(shè)計(jì)方案、方案實(shí)施等多個(gè)環(huán)節(jié)考慮，當(dāng)然最后的作品也是至關(guān)重要的。學(xué)生的自評(píng)從項(xiàng)目實(shí)施過程和反思方面評(píng)價(jià)，互評(píng)主要從組織、協(xié)調(diào)、作品、展示等方面體現(xiàn)，教師評(píng)價(jià)是最后的綜合評(píng)價(jià)。教師要對(duì)典型作品進(jìn)行講解，肯定成績，同時(shí)指出作品中存在的問題，最后在討論的基礎(chǔ)上，師生共同評(píng)選出全班優(yōu)秀作品。

2.學(xué)習(xí)總結(jié)學(xué)習(xí)總結(jié)是學(xué)習(xí)過程的一次提升，也是理論方面的升華。教師指導(dǎo)學(xué)生撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告，總結(jié)學(xué)習(xí)過程的得與失。

通過自評(píng)與互評(píng)，師生、生生之間達(dá)到互相交流、學(xué)習(xí)的目的；通過總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生分析能力和自我反思能力，讓每位學(xué)生看到自己與他人的優(yōu)點(diǎn)與不足，在今后的制作過程中不斷改進(jìn)。注：主要解決“做得怎么樣，學(xué)得怎么樣”的問題。

（八）項(xiàng)目拓展 實(shí)踐探究

在教師的指導(dǎo)下共同設(shè)計(jì)了以下三個(gè)問題：1.請(qǐng)同學(xué)們想一想編碼譯碼顯示在生活中還有哪些應(yīng)用？2.請(qǐng)同學(xué)們找一找還有哪些形式的譯碼顯示電路？（如BCD碼等）3.請(qǐng)每小組的同學(xué)課后通過上網(wǎng)、到閱覽室查閱資料及自行設(shè)計(jì)等方式提供1～2個(gè)多編碼譯碼顯示的應(yīng)用電路。要求：①畫出電路原理圖；②簡述其工作過程；③做成實(shí)物。注：主要解決“知識(shí)拓展應(yīng)用，創(chuàng)新設(shè)計(jì)”的問題。

四、設(shè)計(jì)反思

本次項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了基于工作過程的一體化教學(xué)模式，以項(xiàng)目為載體，完成組合邏輯電路部分理論知識(shí)、技能訓(xùn)練等方面的學(xué)習(xí)，涉及了數(shù)字電子技術(shù)、焊接技術(shù)、儀器儀表的使用、電路仿真、電子CAD等學(xué)科的知識(shí)。

通過教學(xué)具體實(shí)施，師生共完成六個(gè)步驟，大部分學(xué)生都能完成電路的安裝調(diào)試。通過觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度都有很大的提升；同時(shí)對(duì)教師自身的綜合素質(zhì)提升有很大的幫助，因此，本文設(shè)計(jì)的項(xiàng)目教學(xué)方法，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能.北京師范大學(xué)出版社.孫世忠，2012年.

[2]數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目教程.上海交通大學(xué)出版社.孫琳，2012年8月.

[3]項(xiàng)目教學(xué)教師指南.教育科學(xué)出版社美國巴克教育研究所，2008年9月.