《數(shù)字電路》項目式教學(xué)改革的研究

王善偉　匡迎春

【摘要】本文對《數(shù)字電路》的傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題進(jìn)行了研究，提出了以項目化教學(xué)為主導(dǎo)的改革方案并進(jìn)行實(shí)踐。設(shè)計了18個子教學(xué)項目，將《數(shù)字電路》的相關(guān)知識點(diǎn)貫穿于各個項目中，闡述了項目式教學(xué)改革的實(shí)施方法。該項目教學(xué)已進(jìn)行了兩年，很好的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，與進(jìn)行教學(xué)改革之前相比，學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力有了較大提高。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路；項目教學(xué)；創(chuàng)新能力

【中圖分類號】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）19-0296-01

一、數(shù)字電路教學(xué)改革背景

數(shù)字電路是我校很多工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是學(xué)生走入社會，從事科研和開發(fā)應(yīng)用較多的一門十分重要的課程。該課程內(nèi)容多，電路復(fù)雜，涉及知識面廣，尤其對模擬電路、電路理論等基礎(chǔ)理論運(yùn)用較深，使得本課程的學(xué)習(xí)比較難，加之實(shí)踐環(huán)節(jié)的薄弱，學(xué)生更不易理解，常常感到學(xué)習(xí)困難、興趣低下、教學(xué)效果較差。學(xué)生對這門課程的理解往往停留在理論知識上，即使是對學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的同學(xué)，也只是了解單元電路的工作原理，卻不理解單元電路實(shí)際中是如何工作于整個數(shù)字電路系統(tǒng)中的，更不要說理解電路的應(yīng)用和自主創(chuàng)新地設(shè)計電路了，這顯然達(dá)不到課程教學(xué)目標(biāo)要求。

二、項目式教學(xué)改革思路

由于傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和方法不能達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求，更無法考核學(xué)生的實(shí)際的操作技能。本文提出一種新的教學(xué)方法來滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的發(fā)展趨勢，教學(xué)過程中采取以應(yīng)用為主線，引入Multisim仿真軟件，把《數(shù)字電路》課程內(nèi)容分解成各種典型的項目與任務(wù)，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，建立“做中學(xué)、做中教”的教學(xué)模式。本課題組通過前期的調(diào)研，遵循“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)原則，將《數(shù)字電路》課程的教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提高課程的實(shí)用性，通過項目式的教學(xué)模式，全面推動課堂教學(xué)改革，具有十分重要的意義。

三、項目式教學(xué)改革的實(shí)施

本課題以提高學(xué)生的應(yīng)用能力為目標(biāo)，將《數(shù)字電路》課程實(shí)施項目式教學(xué)，將從以下幾個方面對課程進(jìn)行教學(xué)改革：

（1）修訂課程培養(yǎng)方案，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合行業(yè)需求與技術(shù)發(fā)展，特別是電子電路生產(chǎn)、設(shè)計等具體崗位對該課程的知識與能力要求，重新規(guī)劃和設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容，以提高該課程與生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合度，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目標(biāo)。

本課程選擇的教材是高等教育出版社出版、康華光教授主編的《電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分》，本教材是一本非常經(jīng)典的教材，已經(jīng)出版到了第六版，對于數(shù)字電路理論講解的很透徹，但實(shí)際應(yīng)用的電路分析部分很少，不利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)。因此，本課題以項目為主線展開技能訓(xùn)練，把相關(guān)的知識點(diǎn)和技能要點(diǎn)融入項目中，層層推進(jìn)?？紤]知識構(gòu)成從簡單到復(fù)雜的特點(diǎn)及電路分析能力需要逐步提高的因素，系統(tǒng)化編排教學(xué)內(nèi)容，以項目為載體，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為五個具有代表性和指導(dǎo)性的項目，根據(jù)知識體系結(jié)構(gòu)，又將每個項目劃分為若干子項目，共設(shè)計了18個子項目。

項目一：集成邏輯門的特性測試，包含知識點(diǎn)：虛擬萬用表、數(shù)字電路基礎(chǔ)、邏輯運(yùn)算。子項目安排：①虛擬萬用表的學(xué)習(xí)及使用；②數(shù)字集成電路的識別；③常用邏輯運(yùn)算及其邏輯符號；④邏輯函數(shù)的化簡方法。

項目二：多路智力搶答器，包含知識點(diǎn)：門電路、編碼器、譯碼器。子項目安排：①用門電路制作簡單邏輯電路；②編碼器的邏輯功能測試；③譯碼器邏輯功能測試；④多路搶答器的制作與調(diào)試。

項目三：電子生日蠟燭電路，包含知識點(diǎn)：RS、JK、D觸發(fā)器。子項目安排：①RS觸發(fā)器邏輯功能；②JK觸發(fā)器的邏輯功能測試；③D觸發(fā)器的邏輯功能測試；④電子生日蠟燭電路的制作與調(diào)試。

項目四：交通信號燈，包含知識點(diǎn)：時序邏輯電路、555定時器。子項目安排：①時序邏輯電路的分析與設(shè)計；②555定時器工作原理；③交通信號燈的制作與調(diào)試。

項目五：直流數(shù)字電壓表，包含知識點(diǎn)：D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路，數(shù)字電壓表。子項目安排：①D/A轉(zhuǎn)換電路的功能測試；②A/D轉(zhuǎn)換電路的功能測試；③直流數(shù)字電壓表的制作。

（2）以學(xué)生為主體，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段

在講完每個知識點(diǎn)之后，教師將預(yù)先設(shè)計好的Multisim仿真電路的運(yùn)行結(jié)果演示給學(xué)生看，讓學(xué)生對該電路有一個感觀上的認(rèn)識，并引導(dǎo)學(xué)生利用該知識點(diǎn)來分析電路的工作原理。這種方式讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)完該節(jié)課可以完成這些簡單電子系統(tǒng)的設(shè)計，并以必須完成的任務(wù)形式布置下去。如果做更進(jìn)一步的要求，可以讓學(xué)生做出實(shí)物模型。當(dāng)學(xué)生覺得學(xué)完課程后可以自己動手設(shè)計電子系統(tǒng)，而且可以制作出實(shí)物時，心理會產(chǎn)生一種完成該任務(wù)的渴望與成就，也將直接影響其后繼的學(xué)習(xí)狀態(tài)。 在布置這種綜合設(shè)計任務(wù)時，必須要分解、要細(xì)化，讓學(xué)生了解到課程中的哪些內(nèi)容與設(shè)計相關(guān)聯(lián)，并且需要掌握到什么程度。有了明確的任務(wù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不會再覺得漫無目的，不會再懷疑各章節(jié)離散的功能電路究竟用于何處并實(shí)現(xiàn)“學(xué)中做，做中學(xué)”，提高學(xué)生的實(shí)際開發(fā)能力。

（3）建立課程網(wǎng)絡(luò)資源平臺

利用學(xué)校教學(xué)資源平臺，將該課程教學(xué)資源上傳到網(wǎng)絡(luò)，有助于學(xué)生自學(xué)與查漏補(bǔ)缺。計劃將有關(guān)課程的全部信息，包括課程教學(xué)大綱、考試大綱、實(shí)驗大綱、課程電子教案、課后習(xí)題答案、實(shí)驗指導(dǎo)書、虛擬仿真軟件、優(yōu)秀作品報告及實(shí)驗演示等上傳到學(xué)校教學(xué)資源平臺。

4、結(jié)束語

針對傳統(tǒng)數(shù)字電路課程教學(xué)中存在的不足，結(jié)合本人多年的教學(xué)實(shí)踐，將項目化教學(xué)方法應(yīng)用到數(shù)字電路的教學(xué)改革中并實(shí)施，通過項目化、任務(wù)化的方式將數(shù)字電路的知識點(diǎn)學(xué)習(xí)融合到了解決問題的過程中，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力，增強(qiáng)了學(xué)生的對數(shù)字電路的綜合應(yīng)用和動手實(shí)踐操作能力。該項目教學(xué)已進(jìn)行了兩年，很好的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，與進(jìn)行教學(xué)改革之前相比，學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力有了較大提高。

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