《數(shù)字電子技術》教學方法改革與實踐

《數(shù)字電子技術》是電氣自動化和電子等專業(yè)的重要專業(yè)技術基礎課程，具有較強的理論性、應用性和工程實踐性。近年來數(shù)字電子技術迅速發(fā)展，數(shù)字器件不斷更新?lián)Q代，一方面使數(shù)字系統(tǒng)的設計方法發(fā)生了革命性的變化，另一方面使《數(shù)字電子技術》課程教學體系、教學內(nèi)容得到不斷擴充?！稊?shù)字電子技術》教學內(nèi)容多、教學課時數(shù)少的矛盾日漸凸顯，教學改革勢在必行。針對課程自身的特點和規(guī)律，筆者在教學手段和教學方法上做了大量的改革探索，取得了較為滿意的教學效果。

一、優(yōu)化教學資源，改革教學手段

1.根據(jù)專業(yè)需求，編寫精品教材

根據(jù)數(shù)字電子技術課程的特點，整個教材在教學上按照基本內(nèi)容、教學重點和學習難點三個層次進行劃分。其中，基本內(nèi)容按其內(nèi)在關系設置四個知識模塊:基礎知識模塊:邏輯代數(shù)、常用的結構和功能、常用觸發(fā)器的結構和功能;組合邏輯電路模塊:組合邏輯電路的分析方法、組合邏輯電路的設計方法、常用中規(guī)模集成組合邏輯電路的工作原理、功能及其應用;時序邏輯電路模塊:時序邏輯電路的分析方法，以計數(shù)器、寄存器為主的中規(guī)模集成時序邏輯電路的工作原理、功能和應用;數(shù)字電路的應用模塊:555定時電路、半導體存儲器、可編程邏輯器件、數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。為解決《數(shù)字電子技術》課程內(nèi)容多、課時少的矛盾，在教學內(nèi)容選取上以“必需、夠用”為度，力求少而精。除此之外，還要充分考慮突出學生的個性培養(yǎng)。因此，第一章前均設有學習要求和教學重點，第一節(jié)前給出學習目標，節(jié)后提出學習檢驗結果題，第一章后配有題庫式自測試卷，并在每個知識模塊中都提供了實驗、實訓任務及指導，作為教師的教學參考和學生的學習指南。

2.制作優(yōu)秀課件，提高教學效率

《數(shù)字電子技術》課程邏輯性強，內(nèi)容大多抽象難懂，教師按照傳統(tǒng)的“一支粉筆、一塊黑板”的模式講授，學生在被動接受知識的情形下往往“味同嚼蠟”，教學效果不理想。教學遵循雙向互動的規(guī)律，教學是教師和學生雙方面的結合。為使學生能夠真正成為教學的主體，教師就必須把握學生的學習心理，采用現(xiàn)代化教學手段，使學生對所學的內(nèi)容產(chǎn)生興趣，進而由淺入深地引導學生思維，使學生的思維與教師的思維能夠同步。為此，教師應該利用假期和業(yè)余時間學習和掌握現(xiàn)代教育技術，以主教材為藍本，制作品質(zhì)較高的教學課件。

優(yōu)秀的教學課件應是主教材的提升和精練，課件要讓主教材中的概念、定律及應用內(nèi)容轉(zhuǎn)化為生動活潑、形象逼真的影像反映給學生。為達此目的，我們在制作過程中充分利用了實物、圖像、聲音等多種傳媒方式向?qū)W生傳遞形象、具體的教學信息，使學生耳聞其聲，目睹其行，感受到真實的東西，最大限度地調(diào)動學生的學習積極性，并通過課件中的情景設置開發(fā)學生的創(chuàng)新、聯(lián)想思維。在課件的處理上，對大多知識點都采用了操作性較強的分解動作講述。例如，在門電路內(nèi)容制作中，先用能夠分解動作的動畫制作學生熟悉的開關控制照明電路，用來說明基本的邏輯關系，進而導出相應邏輯公式、邏輯真值表和用二極管、三極管等開關元件構成的與、或、非門電路;通過進一步的分解、解析和說明，確保學生頭腦中樹立了清晰的基本邏輯關系概念，最后再引入各種門電路的邏輯門圖符號。

二、增強實驗、實訓環(huán)節(jié)，改革教學方法

傳統(tǒng)的教學方法是以教師為中心，以“傳遞—接受”的教學理論和“刺激—反應”的行為主義學習理論為指導。傳統(tǒng)的教學方法中，教師是課堂的主宰，完全可以決定課堂的內(nèi)容和進度;而學生則是知識灌輸?shù)膶ο?，只是消極地對外部刺激做出相關反應，是被動的接受者。打破傳統(tǒng)的“灌輸式”和“填鴨式”教學法，不但要引入現(xiàn)代教學手段，還要強調(diào)以“學生為主體、教師為主導”的素質(zhì)型培養(yǎng)模式，增強實驗、實訓環(huán)節(jié)，著力提高學生的創(chuàng)新思維能力和動手能力。

1.緊扣中高職教育人才目標，突出技能培養(yǎng)

加強實驗、實訓教學環(huán)節(jié)，為學生在校期間掌握更多的實驗技能和工程實際技能提供方便，以增強學生的就業(yè)競爭能力。具體做法如下:

(1)在教學過程中把適當內(nèi)容放到實驗室中進行，加強理論與實踐的聯(lián)系。如編碼、譯碼顯示電路，用集成計數(shù)器構成N進制計數(shù)器，利用移位寄存器實現(xiàn)乘法和除法運算等，都可以以“學習型實驗課”的形式在實驗室中進行。讓實驗不再是一味的驗證，而是理論聯(lián)系實際充分闡述和說明問題，不但節(jié)省了教學時間，而且使學生真正感受到知識的實用性。

(2)在驗證性實驗中引入探究性內(nèi)容。驗證性實驗主要為了加強學生對理論知識的感性認識而設置的，通過實驗學生可進一步加深對理論知識的理解。例如，應用四位D觸發(fā)器構成二進制加、減計數(shù)器，實驗內(nèi)容主要讓學生證實用四個D觸發(fā)器可以構成二進制加法和減法計數(shù)器的方法。在這個實驗中，我們只畫出加法計數(shù)器的構成邏輯圖，而減法計數(shù)器的構成讓學生自己去考慮和設計;在講述完復位清零法和置數(shù)清零法后，讓學生應用兩只集成CC40192芯片在實驗臺上自行設計成60進制和12進制計數(shù)器，以理解和掌握N進制計數(shù)器的構成方法。

(3)設置至少兩周的數(shù)字電子技術實訓，教師全面參加并指導實訓，增強技能層次的師生互動。教學中既有基礎實驗環(huán)節(jié)，又有綜合性實踐環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了邊學習、邊研討，可將能力訓練、創(chuàng)新思維貫穿于整個教學過程中。

2.開設EWB虛擬電子實驗，進一步加強技能環(huán)節(jié)

EWB軟件是加拿大公司于20世紀80年代末至90年代初推出的電子電路仿真虛擬電子工作臺軟件。其用戶界面友好，為數(shù)字邏輯電路仿真提供了如時鐘信號、門電路、觸發(fā)器等豐富的元器件模型。EWB不但可作為設計工具，同其他流行的電路分析、設計和制板軟件交換數(shù)據(jù)，還可以提供虛擬儀器用比實驗室儀器更靈活的方式進行實驗，把傳統(tǒng)的硬件設計與調(diào)試問題變成“軟件”問題。把抽象的硬件行為和數(shù)字電路利用EWB實驗平臺獲得驗證，進一步激發(fā)學生對數(shù)字電子技術的興趣。

EWB是基于Windows操作系統(tǒng)上的應用軟件，其操作方法和其他基于Windows環(huán)境下的軟件操作方法一樣，所見即所得。要用的元器件、儀器等，只要用鼠標輕輕點擊，隨時可以取出，以完成參數(shù)設置、電路連接，還可以啟動運行，進行分析和測試，非常適合數(shù)字電子技術課程的輔助教學。應用EWB軟件進行虛擬數(shù)字電子實驗，課堂上無須花費多少時間，就可把仿真實驗的基礎知識和EWB8.5的使用方法教給學生。配合主教材內(nèi)容，讓學生對所學的理論知識進行虛擬仿真實驗，或進行電路調(diào)試和設計，能夠更好地調(diào)動其學習的積極性和主動性，激發(fā)他們的探究能力和創(chuàng)新思維能力。

EWB虛擬仿真實驗軟件作圖快捷、修改方便，因此實驗和測試結果直觀具體。當學生在虛擬實驗中感受到實驗才具有的測試效果時，因為興奮而引發(fā)了更深入的理解，進一步提高了對《數(shù)字電子技術》課程的分析和設計能力，增強了學生們的工程應用能力，發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。

(作者單位:江蘇省淮安技師學院)