“數(shù)字電路”課程教學(xué)改革與探索

寶都吉雅，郭華

（鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

傳統(tǒng)數(shù)字電路的教學(xué)主要是老師講學(xué)生聽、老師做學(xué)生看，理論是理論，實(shí)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)，二者是分開的。由于我院學(xué)生為二本學(xué)生，入學(xué)時(shí)在本科層次較低階段，自我學(xué)習(xí)能力較弱，這樣的教學(xué)方法使學(xué)生望而生畏，教學(xué)過程中就成了老師的“獨(dú)角戲”。

1 “二維三階”的教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)活動(dòng)以二維三階：線上線下+課前課中課后方式進(jìn)行。課前老師通過雨課堂推送預(yù)習(xí)視頻、了解學(xué)生的反饋，設(shè)計(jì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生利用MOOC預(yù)習(xí)、完成預(yù)習(xí)題單，反提問等形式；課中老師要點(diǎn)回顧、重難點(diǎn)講解、動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃、課堂小結(jié)、在線測(cè)試、引入項(xiàng)目，學(xué)生課堂聽課小組討論彈幕反饋、學(xué)生可以通過輪值發(fā)言人、隨堂提問、小組研討展示、數(shù)字電子技術(shù)與我的專業(yè)；課后老師推送課后拓展視頻、設(shè)計(jì)相關(guān)項(xiàng)目，學(xué)生看知識(shí)拓展視頻、動(dòng)手查資料設(shè)計(jì)項(xiàng)目、答辯項(xiàng)目[1]。這次項(xiàng)目選擇數(shù)字電路中選了三個(gè)項(xiàng)目，分別為：全減器的設(shè)計(jì)、四人搶答器的設(shè)計(jì)、數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)。學(xué)生自己查資料、自己設(shè)計(jì)、仿真電路、搭建電路來驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果和準(zhǔn)確性。

2 教學(xué)實(shí)踐過程舉例

本次舉例選擇數(shù)字電路課中的“時(shí)序邏輯電路的分析”來呈現(xiàn)教學(xué)過程。時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路是數(shù)字電路中的兩大核心內(nèi)容。分析時(shí)序邏輯電路，就是要找到給定時(shí)序電路的邏輯功能。就是要求找出電路的狀態(tài)和輸出在輸入變量和時(shí)鐘信號(hào)作用下的變化規(guī)律。

表1 課程分解情況

2.1 課前學(xué)習(xí)

在上課之前老師在雨課堂中建好班，學(xué)生加入到了雨課堂班級(jí)。在課前學(xué)習(xí)階段，教師雨課堂中發(fā)布：錄制好的時(shí)序邏輯電路分析的課程視頻、課程PPT和預(yù)習(xí)內(nèi)容、課前測(cè)試題，并在雨課堂中設(shè)置好限定的時(shí)間，在有限時(shí)間內(nèi)看完視頻、完成預(yù)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生在手機(jī)雨課堂端查看教師發(fā)布的課前任務(wù)通知，完成預(yù)習(xí)內(nèi)容，并在評(píng)論區(qū)內(nèi)反饋不懂的問題和遇到的難題向老師反饋，教師實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)地給學(xué)生答疑解惑[2-4]。

2.2 課堂學(xué)習(xí)

課中老師知識(shí)要點(diǎn)回顧、重難點(diǎn)講解、動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃、課堂小結(jié)、在線測(cè)試、引入項(xiàng)目，學(xué)生課堂聽課小組討論彈幕反饋、學(xué)生可以通過輪值發(fā)言人、隨堂提問、小組研討展示；教師回顧觸發(fā)器和門電路的相關(guān)內(nèi)容，通過問題引入課程講解內(nèi)容。選取一個(gè)同步米利型時(shí)序邏輯電路為例，課堂學(xué)習(xí)中，首先帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)和回顧觸發(fā)器的類型、觸發(fā)方式、門電路的相關(guān)內(nèi)容，其次，講解驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程、狀態(tài)方程的概念；并根據(jù)電路列好三個(gè)方程，第三，將任意組輸入變量和電路的初態(tài)的取值帶入狀態(tài)方程和輸出方程，可算出電路的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)下的輸出值，以得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，和這時(shí)的輸入變量取值一起再代入狀態(tài)方程和輸出方程進(jìn)行計(jì)算，又得到新的次態(tài)和輸出值。如此繼續(xù)下去，將全部的計(jì)算結(jié)果列成真值表的形式，就是狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，還可以進(jìn)一步把狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容表示成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，還要確定電路是否自啟動(dòng)。最后做課堂小結(jié)，再布置一個(gè)時(shí)序電路、學(xué)生分組討論，老師以答辯的形式驗(yàn)收分析結(jié)果[5-6]。

2.3 課后實(shí)踐

課后實(shí)踐是課堂學(xué)習(xí)的延續(xù)和補(bǔ)充，學(xué)生首先proteus仿真分析過得電路、通過觀察仿真結(jié)果來更直觀了解邏輯狀態(tài)圖的循環(huán)過程，也加深理解有效循環(huán)、無效循環(huán)等概念，根據(jù)循環(huán)情況直接判斷出邏輯功能。在此基礎(chǔ)上根據(jù)仿真圖在連接元器件，加深學(xué)生的課堂知識(shí)。最后通過項(xiàng)目的答辯不留死角的把問題分析清楚。課后老師推送課后拓展視頻、布置相關(guān)設(shè)計(jì)任務(wù)項(xiàng)目，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

圖1 學(xué)生連接電路圖

3 教學(xué)效果

通過幾輪的教學(xué)，課堂教學(xué)效果較好，課堂氣氛非?；钴S，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)都又明顯提高。教學(xué)改革以來學(xué)生成績(jī)一年比一年好，2020年學(xué)年學(xué)生期末考試成績(jī)80以上的達(dá)到43%。課堂效果也得到學(xué)校督導(dǎo)和同事的肯定，學(xué)校督導(dǎo)梁建平教授給出“可以作為觀摩課程”的評(píng)價(jià)[7]。學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)也有所提高、學(xué)生積極申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，并獲批國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，學(xué)生參加中國(guó)機(jī)器人大賽暨RobCup公開賽中國(guó)工程機(jī)器人大賽、全國(guó)機(jī)器人大賽Robcon賽事、華北五省機(jī)器人大賽、“飛思卡爾”等賽事累計(jì)獲得一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)等其他獎(jiǎng)項(xiàng)共計(jì)90余項(xiàng)。

4 結(jié)語

本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“數(shù)字電路理實(shí)一體化教學(xué)方法的研究”為背景，用二維三階：線上線下+課前課中課后教學(xué)方式，從教學(xué)效果上看，這種教學(xué)法很好的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化，有非常好的教學(xué)效果。