數字電路課程項目教學的研究與實踐

摘要:本文以數字電路課程部分章節開展教學方法改革為例，介紹了引入項目教學法的一些做法和體會。

關鍵詞:中職教育;課程改革;教法;項目教學

近年來，筆者在理論與實踐一體化教學改革的基礎上，針對中職電子類專業的教學現狀，積極開展課堂項目教學的研究與探索，在數字電路課程教學中，突破了傳統課程以理論為體系的章節順序，建立了以項目為體系的課程結構，整個課程以精心設計的三人表決器、搶答器、循環彩燈、觸摸延時電路、秒鐘等十三個實用電路制作項目為綱，以項目任務引導理論教學，將理論教學與實踐制作有機結合起來，既完成了如常用門電路、計數譯碼電路、觸發器等理論內容的講授，又同時通過實訓讓學生明白理論在實踐中的應用，明了實用電路的設計思路，明確集成電路的具體應用，明析企業生產的實際流程，較好地完成了教學任務，培養了學生的綜合素質和解決實際問題的能力，取得了良好的效果。

下面以數字電路中常用的多路開關和觸摸延時電路的教學為例，介紹筆者在進行D觸發器的原理及應用的教學中引入項目教學的過程和做法。

一、本項目要完成的學習任務和需要的課時

本項目教學的目的是以指導學生自行組裝一個電路為項目達到以下的學習效果:

掌握D觸發器的功能(包括符號、狀態方程、真值表、觸發特點等)和實際應用;熟悉常用D觸發器集成電路的使用方法和注意事項;鞏固電子工藝基本技能。

完成本項目共需要5個課時的時間。

二、本項目事先要做的準備工作

1、精心設計電路:筆者精心設計了應用D觸發器組成的簡單應用電路(如圖1所示)，該電路主要有多路開關和觸摸延時兩個功能。任意按S1、S2開關中的一個，都可以控制發光管V2的亮或暗，學生從中可以聯想到家中常用的雙連開關;輕輕觸摸R8上方的金屬則發光管V6就會亮，過一會兒自動熄滅，學生從中可以聯想到家里樓道常用的延時開關。該電路有實際應用價值，又是生活中常見的例子，具有直觀性，便于激發學生的學習興趣。通過該電路基本可以闡述D觸發器的大部分教學內容，達到教學目的。

2、準備項目所需的器材:筆者在充分調試電路成功的基礎上，利用Protel設計了印制板，并通過廠商定制了PCB板;接著準備元器件，為了提高學生的元器件識讀識別能力，還特地在元器件中混入部分容易混淆和不良的元器件;再接著是準備儀器儀表和工具，包括數字萬用表、電烙鐵(架、錫)、直流穩壓電源等。

3、制作教學課件:為了提高學生的學習興趣和教學效果，筆者在制作教學PPT的同時，還事先拍攝了電子產品生產企業車間的生產實景和部分在實際生產中利用D觸發器制作的產品。這樣使教學相對地更接近企業實際生產，并拓寬學生的知識面，激發學生求知的欲望。

4、準備任務書和項目報表:教師根據項目內容，設計項目任務書、項目實施報告、學生項目計劃表和項目評價表，力求各報表具有實用性和可操作性。

5、指導學生課前準備:學生事先預習教師布置的讀書任務，準備必要的工具，收集生產實際中常見的與多路開關和延時器有關的例子。

三、精心設計教學程序

第一節

1、教學演示:教師準備已安裝好的多路開關和觸摸延時電路。請一位學生上臺演示:(1)任意按S1、S2開關中的一個，每按一下V2的亮暗狀態就發生一次翻轉。(2)輕輕觸摸R8上方的金屬則發光管V6就會亮，過一會兒會自動熄滅。(3)讓學生調節R4(改用可變電阻)，可以明顯地改變延時時間。這樣的演示十分直觀，激發了學生的學習興趣。接下來播放教師自拍的錄像，學生看了個個興趣十足，從而激發學生的學習積極性，在輕松愉快的氣氛中實施高效率、高質量的教學活動。

2、布置任務:教師利用學生興趣高漲的機會提出本項目的名稱、任務、時間安排。并指導學生設計項目工作計劃，填寫項目計劃表。

3、清點材料:發放安裝電路套件并介紹元器件，回顧學生已知的元器件的識讀識別和測量方法。

第二節

1、安排學生安裝多路開關。要求學生根據電路圖、PCB板圖和元器件清單，選擇正確元器件進行安裝，要求安裝符合工藝要求，安裝過程操作規范。安裝后自檢無誤再通過同學間互檢無誤，并填寫項目評價表中該部分內容。

2、學生利用直流穩壓電源為電路板提供+6V直流電壓。學生每任意按下S1或S2開關一次，發光管V2的亮暗狀態會發生一次變化。學生根據安裝情況和測量結果填寫項目實施報告。教師要告知通電后的初始狀態有兩種情況，可能是V2被點亮也可能是V2熄滅，并請學生考慮原因以激發學生的求知欲，為后面的電路改進埋下一個伏筆。

3、學生安裝成功多路開關后會有探知其中原由的欲望，教師適時地告訴學生這是利用了D觸發器的功能實現的。接下來教師介紹D觸發器的符號和CD4013的管腳功能，說明D觸發器在現在這樣連接的情況下，其狀態方程為Qn+1=，因而每按一下開關S1或S2(S1和S2是或邏輯關系)，D觸發器狀態發生翻轉導致V1的開關狀態翻轉，從而控制V2狀態翻轉，亮暗狀態轉換。為下一節課的授課埋下伏筆。同時教師對項目實施過程中存在的故障原因進行分析。

第三節

筆者利用這一節課的時間從學生已知的JK觸發器的基礎上較為系統地介紹了D觸發器的符號、真值表、功能、狀態方程和觸發時刻，并與本項目的應用結合起來，說明如何通過為Qn+1=實現多路開關的功能。

第四節

安排學生安裝觸摸延時電路，正確安裝完畢后利用直流穩壓電源為電路板提供+6V直流電壓。輕輕觸摸R8上方的金屬則發光管V6就會亮，過一會兒自動熄滅。教師引導學生利用已知的D觸發器的知識分析觸摸延時電路的工作原理。同時對存在的故障現象進行分析，引導學生自行分析檢修。指導學生填寫項目實施報告和項目評價表，教師適時進行檢查，了解學生項目學習的情況。

第五節

首先安排部分學生介紹安裝該電路的心得，說明對D觸發器以及該電路的理解。教師歸納D觸發器的基本原理、該電路的基本組成和設計思路，以及元件參數對電路的影響，引導學生拓展思考，討論在該電路中如何增加多路開關的路數和改變延時時間并進行自主選擇元器件R4或C調整延時時間，鼓勵學生積極思考，提高電路分析能力。然后由學生全面填寫項目實施報告、項目評價表，教師參與評價。最后教師總結本項目的實施過程，評價本項目的實施效果，并客觀提出存在的問題和今后學生在學習中應注意的問題。

至此，整個項目任務完成。教師收回有關的材料和學生項目實施報告、項目評價表并對項目做出分析總結評價。

四、采用項目教學法的優缺點

優點——效果好:筆者實施項目教學法的班級學生的實踐操作能力和分析能力明顯比采用傳統教學的班級學生強，理論知識也夠用且理論應用能力更強;學生興趣:用項目教學法對學習成績好的學生的主動性學習有很大的自主空間，促進了學生的個性化能力的發展，對學習成績不理想學生的學習興趣有較為明顯的促進作用，接受項目教學的學生明顯比在教室里被動接受知識的學生更有學習興趣，更有成就感;節省時間:采用項目教學在教學內容上避免了理論的重復和理論和實踐之間的脫節，從而有效地節省了教學時間;突出技能:項目教學法當然必須依托某實訓項目開展教學活動，從而加強了學生的實踐操作訓練，突出培養了學生的實踐操作技能;強調工程應用:項目教學就是以工程應用為單元進行教學活動的，其過程就是企業實際工程的微型化，因而實施項目教學無疑就是在講授理論的同時同步地培養學生的工程應用能力和綜合職業能力。

存在的問題——教學工作量大:教師沒有可直接使用的教材，要自行設計項目，教學備課量明顯增大，要準備的材料太多，這無疑是項目教學法不能全面推廣的主要原因;教師的綜合能力要求高:采用項目教學法要求教師要有較強的課堂駕馭能力，要有扎實的專業知識、嫻熟的專業技能以及熟悉企業實際生產的情況。學校硬件條件要求高:采用項目教學法要有充足的實訓場地、設備并要產生一定的材料費用，這對現階段部分中職學校還是較大的制約因素。

五、采用項目教學法的幾點建議

1、項目教學宜采用小班化教學，最多不能超過20人。這樣人數少點，便于教師進行個別指導。2、學校要加大投入，有堅實的硬件基礎作為項目教學的保障。3、教師要不斷提高專業素養，尤其是要了解企業生產的實際情況，掌握企業一線的實際應用水平和工程能力。4、采用項目教學要因地制宜，因專業制宜，因課程制宜，因生制宜。對有能力采用項目教學的課程，應積極開展項目教學;對較難開展項目教學的課程，可以局部開展項目教學，如個別章節通過某個實驗或實訓作為項目來進行教學。5、事先設計的項目教學程序在實施中需要根據實際情況進行必要的微調，以達到最佳的教學效果。

參考文獻:

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