電子技術(shù)課程的混合式教學設(shè)計與實施

焦傳海 柴金華 劉士軍

摘要：信息化條件下的混合式教學是電子技術(shù)課程教學改革的一個重要方向，譯碼器74LS138是數(shù)字邏輯電路中常用的集成芯片，文章以《譯碼器74LS138及應用》為例，分析基于混合式教學的電子技術(shù)課程教學設(shè)計和實施，從課前教學準備、課上教學互動、課后教學提升進行全過程的設(shè)計，給出了教學設(shè)計方案，詳細闡述了教學實施過程，最后對教學特點和教學效果進行了總結(jié)反思。

關(guān)鍵詞：混合式教學;電子技術(shù)課程;教學設(shè)計;74LS138

中圖分類號：G643 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）14-0225-03

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡信息技術(shù)的快速發(fā)展，高等教育信息化程度也越來越高，視頻動畫、軟件仿真等信息化手段和MOOC、微信課堂、電子書包、“雨課堂”“雷實驗”等各種信息化教育平臺（系統(tǒng)）也被廣泛應用于課程教學中。同時，傳統(tǒng)課堂教學因其特有的現(xiàn)場感，使得不可替代?；旌鲜浇虒W[1]可以將線上信息化教學和線下傳統(tǒng)課堂教學的優(yōu)勢有機地結(jié)合起來，混合式教學改革沒有統(tǒng)一的模式，但是一定會重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學，拓展了傳統(tǒng)教學的時間和空間。

在信息化條件下，將混合式教學用于電子技術(shù)課程的教學中，可有效提升教學效果。下文以《譯碼器74LS138及應用》的課堂教學設(shè)計和實施為例，探索電子技術(shù)課程采用混合式教學的具體實踐方法。

一、教學設(shè)計

1.教學目標。依據(jù)新的人才培養(yǎng)方案，結(jié)合學員實際，將知識目標、技能目標和素質(zhì)目標相混合。（1）知識目標：讓學員了解譯碼器74LS138的結(jié)構(gòu)，理解其功能特性，掌握利用74LS138實現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法。（2）技能目標：訓練學員的系統(tǒng)思維能力、系統(tǒng)分析設(shè)計能力和利用Proteus軟件平臺搭建仿真電路的實踐能力。（3）素質(zhì)目標：培養(yǎng)學員主動參與主體意識、團結(jié)協(xié)作的團隊意識和勇于探索的創(chuàng)新意識。

2.學情分析。前面學習了組合邏輯電路一般的分析設(shè)計方法、譯碼器概念及工作原理，學員已掌握組合邏輯電路設(shè)計步驟和譯碼器工作原理。對于譯碼器74LS138，課前已通過MOOC等信息平臺進行了預習。

3.任務分析。（1）教學內(nèi)容：包括譯碼器74LS138的結(jié)構(gòu)功能、典型應用和電路仿真三部分。（2）重難點：重點是應用74LS138實現(xiàn)三變量的邏輯函數(shù)，難點是運用變量譯碼器74LS138設(shè)計解決實際問題的步驟和方法。

4.設(shè)計方案。以“教員主導、學員主體”的教學理念為指導，采用“三多”教學模式[2]，即多渠道進行課前教學準備、多手段實施課上教學互動、多維度進行課后教學提升，綜合運用多種教學方法，進行全過程的教學設(shè)計。圖1是課堂教學設(shè)計的總體思路。

根據(jù)信息平臺學員預習反饋情況，重點講授典型應用，主要分析兩類應用。一是用74LS138實現(xiàn)三變量邏輯函數(shù)，以舉重比賽三名裁判判決邏輯電路為例，具體分析設(shè)計過程。為加深理解，要求學生練習設(shè)計交通信號燈燈故障監(jiān)測電路。以問題啟發(fā)引導學習第二類應用[3]：實現(xiàn)譯碼器擴展。提出思考題，提供參考信息資源，作為下次翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容，給學員留有思考空間。最后是應用電路仿真，利用Protuse對設(shè)計的電路進行仿真驗證，激發(fā)學習興趣。與開篇所提問題首尾呼應，形成閉環(huán)。

二、教學實施

（一）課前準備階段

教員指導學員進入學院MOOC平臺的電子技術(shù)課程板塊，受領(lǐng)課前任務，以問題牽引，利用平臺提供的資源進行自主學習，完成在線測試，并由平臺對自學情況做出評價;同時，教員通過微信課堂和電子書包向?qū)W員推送相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)資源，引導學員展開討論，提出問題。引導學員自由組合團隊，進行小組作業(yè)，采取組長負責制。小組作業(yè)以報告形式通過MOOC平臺提交，完成在線測試，由平臺記錄自學情況并做出評價。教員根據(jù)軟件評價結(jié)果、作業(yè)報告和梳理出的問題等，優(yōu)化重組教學內(nèi)容，制訂合理有效的教學方案。

（二）課堂教學階段

1.播放視頻，啟發(fā)式引課。播放2016年里約奧運會女子53公斤級舉重比賽新聞短視頻，視頻中，中國選手黎雅君在抓舉名列第一的情況下，挺舉被判零成績，痛失金牌。賽后黎雅君回憶說，當時在臺上比賽的時候，她看到三名裁判中有兩名裁判舉牌通過，以為成功了，導致后面戰(zhàn)術(shù)失誤。能否利用所學知識設(shè)計一種舉重比賽裁判判決邏輯電路？可以直接地看到成功與否，從而避免發(fā)生視頻新聞中類似失誤呢？沒錯，可以運用上次課上學習的組合邏輯電路設(shè)計方法，利用與門、或門等設(shè)計。那么，能否用某種中規(guī)模集成組合邏輯器件來實現(xiàn)呢？答案是肯定的，通過本次課程的學習，我們就可以找到一種解決方案。通過設(shè)問，既回顧了上次課上內(nèi)容，又引導學員帶著進入課程內(nèi)容的學習，激發(fā)學員求知欲。

2.明確內(nèi)容，指出重難點。明確本次課的主題是“譯碼器74LS138及其應用”，主要包括三個方面的內(nèi)容。根據(jù)預習反饋情況和教學大綱，確定第2部分為講授重點，難點是如何運用變量譯碼器74LS138設(shè)計解決實際問題。

3.逐層推進，實施課堂教學。第一部分主要介紹譯碼器74LS138的概念、管腳、工作特性，分析74LS138的功能表。如表1所示，只有當3個控制端都有效時，譯碼器才正常工作，此時，每輸入一組3位二進制代碼，就對應地輸出一路低電平信號。得到一個重要發(fā)現(xiàn)：譯碼器74LS138的8個輸出（反函數(shù)），正好對應了3變量的全部最小項。

根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)，譯碼器74LS138除了可以完成基本譯碼功能，還有其他應用，這里重點闡述兩類主要應用：一是利用74LS138實現(xiàn)三變量邏輯函數(shù)，二是用74LS138實現(xiàn)譯碼器擴展。對第一類應用，呼應引課，以舉重比賽三名裁判判決邏輯電路為例。

【例1】用74LS138設(shè)計一個舉重比賽三名裁判判決邏輯電路，要求：只有主裁通過，且至少一名副裁通過，方可認為成功。按照組合邏輯電路的設(shè)計步驟，帶領(lǐng)同學們逐步分析。①邏輯抽象：輸入變量A、B、C分別表示主裁、副裁1和副裁2，1表示通過，0表示不通過;輸出函數(shù)Y，1表示成功，0表示失敗。②列真值表。③寫函數(shù)表達式，并化成與非形式，與74LS138的低電

為加深理解，要求學員參照例題做個課堂練習。

【練習】設(shè)計一個交通信號燈燈故障檢測電路，要求：同一時刻紅、黃、綠三種信號燈有且僅有一種燈亮時，表示無故障，否則，提示有故障。通過“電子書包”系統(tǒng)實時將學員的設(shè)計過程呈現(xiàn)在幻燈上。最終可以得到兩種正確解決方案：①利用74LS138和五輸入與非門實現(xiàn);②利用74LS138和三輸入與門實現(xiàn)。

引導學員討論，得出結(jié)論：對于實際問題，只要能將其抽象成三輸入變量的邏輯函數(shù)問題，就可以由1片74LS138和相應的與非門或與門等來設(shè)計實現(xiàn)。

那么，問題來了：輸入變量數(shù)大于3的組合邏輯函數(shù)可以用74LS138來實現(xiàn)嗎？由問題引出74LS138的第二類應用：用74LS138實現(xiàn)譯碼器擴展。給出一種利用兩片74LS138可實現(xiàn)4線-16線譯碼器的方法，并留下兩道思考題，給出提示，提供參考信息資源，作為下次課翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容，請學員課下分組深入研究，到時將請兩組代表上臺講解。最后利用Proteus軟件對前面設(shè)計的邏輯電路進行仿真驗證，激發(fā)學員學習興趣。

在Proteus平臺中搭建仿真電路，通過演示讓學生們直觀地看到，當兩名副裁通過、主裁不通過時，結(jié)果顯示是失敗的。

對于交通信號燈故障監(jiān)測電路的兩種方案，由教員指導學員利用Proteus軟件自主搭建仿真電路，并運行觀察結(jié)果。

4.凝練升華，進行課堂小結(jié)?！叭€八線譯碼器，引腳功能要牢記，輸入輸出加控制，輸出對應最小項，典型應用會設(shè)計，邏輯函數(shù)與非門，譯碼擴展控制端，軟件仿真來驗證?！币皂樋诹锏男问綄⒈敬握n主要內(nèi)容凝練串聯(lián)起來，有助于學員理解記憶。梳理整堂課脈絡，啟發(fā)學員培養(yǎng)提出問題、分析問題、解決問題的能力。

（三）課后提升階段

布置針對性的課后任務，讓學員進行課堂教學反思，全程參與教學活動，不斷改進教學策略，提升教學效果。創(chuàng)新評價機制，進行全程性、多維度綜合評價。對學員進行分層教學，對教學內(nèi)容掌握不足的學員，因材施教，繼續(xù)通過MOOC平臺和空中微課堂推送更便于理解的學習資源，利用網(wǎng)絡信息平臺進行線上交流互動，同時，鼓勵成績好的學員擔當小教員。

三、教學總結(jié)

（一）教學特點與效果

1.教員主導與學員主體有效結(jié)合。教員編劇本當導演，給學員搭臺唱戲，突出學員的主體地位，學員主體與教員主導和諧統(tǒng)一，以“學”為主，“教”與“學”兼顧，綜合運用信息技術(shù)解決教學重難點問題的作用突出。

2.自主學習與協(xié)作學習有效結(jié)合。教員通過各種信息平臺為學員提供了內(nèi)容豐富、形式多樣的知識資源，為學員的自主學習創(chuàng)造了良好環(huán)境。

3.知識傳授與能力培養(yǎng)有效結(jié)合。在傳授課程知識的同時，注重培養(yǎng)學員發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題等綜合能力，提升了學員動手實踐能力和創(chuàng)新能力，學員在電子設(shè)計大賽和智能車大賽中屢獲佳績，教學效果明顯。

（二）教學反思

1.豐富的線上信息資源是開展混合式教學的前提，教員必須提供能切實幫助理解知識點的信息資源，供學員自主學習討論。

2.有效的課堂教學是開展混合式教學的保證，課上的講授、互動、討論要能夠幫助學員檢驗、鞏固、消化和吸收所學知識。

參考文獻：

[1]賀章擎，韋琳，李紅，等.后MOOC時代電子技術(shù)課程混合學習模式研究[J].計算機教育，2017，（5）：74-78.

[2]焦傳海.構(gòu)建“三多”教學模式，提升軍校電子技術(shù)課程教學實效——以陸軍炮兵防空兵學院為例[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2019，（3）：118-119.

[3]羅銘，朱天橋，趙建勛，等.模擬電子技術(shù)課程的問題導引式教學方法探析[J].教育教學論壇，2016，（21）：204-205.

Abstract：Hybrid teaching under the condition of information technology is an important direction of electronic technology course teaching reform.Decoder 74LS138 is an integrated chip commonly used in digital logic circuits.Taking "Decoder 74LS138 and its application" as an example，this paper analyzes the teaching design and implementation of electronic technology course based on hybrid teaching，from pre-class teaching preparation，class teaching interaction，after-class teaching promotion to carry on the whole process design.The teaching design scheme is given，and the teaching implementation process is described in detail.Finally，the teaching characteristics and teaching effect are summarized and reflected.

Key words：hybrid teaching;electronic technology course;teaching design;74LS138