“數字電路與邏輯設計”項目化課程設計研究

摘要：針對高職教育和高職學生的特點，以學生職業能力的培養為根本出發點，探討項目化教學的必要性，給出項目化教學的課程設計思路，選取真實的職業活動實例作為訓練素材；將具體的項目實例剖分為幾個子任務，通過基于工作過程的項目教學真正實現“教、學、做”三者的融合；建立以形成性考核為主的課程考核體系。

關鍵詞：高職教育；項目化教學；形成性考核

作者簡介：張麗（1981-），女，江蘇南通人，南通農業職業技術學院機電系，講師。（江蘇 南通 226007）

中圖分類號：642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0051-02

“數字電路與邏輯設計”是機電專業中的一門專業基礎課，它的特點是邏輯性、實踐操作性強。它的先導課程有“電路分析”、“模擬電子技術”和“protel99SE”，后續課程有“單片機技術”、“家電原理”和“電子測量技術”，在整個學科體系中起著承前啟后的重要作用。

一、“數字電路與邏輯設計”課程設計的理念

以職業能力培養為出發點，應遵循“手腦并用”、“做學合一”、“理論與實際并行”、“知識與技能并重”的教學原則，突出以“能力為本位”的課程模式，以應用和就業為導向，以培養職業技能為目的。以學生為主體，教師為主導，才能充分發揮學生的自主學習積極性。把握學生的認知過程和接受能力的規律，注重對學生創新意識和創新能力、綜合意識與綜合能力、實踐意識與實踐能力的培養。以理論聯系實際為指導，重點提升學生運用知識的能力，使之養成良好的學習習慣，把握行為引導法促進學生能力提升的發展性教育理念。

二、高職教育及高職學生的特點

高職學生的特點是基礎知識薄弱、理論學習困難、學習情緒化、對感興趣的事物接受能力強。

高職教育的特點是面向崗位群，機電專業面向的崗位主要有：

生產現場操作及維修崗位：要求具有機電產品生產現場的工藝實施能力；機電工具設備的使用與操作能力；對機電產品進行裝配、檢測與調試的能力；要求儀表的使用、計算機測試、系統分析或產品故障分析的技術能力要強。

機電產品、設備安裝及調試崗位：能夠對機電設備進行安裝、調試、運行管理與設備維護，并能對一般控制系統進行維護與改造。

機電產品、設備技術管理及服務崗位：要求技術管理人員具備看懂機械圖紙和電氣圖紙的能力；具有機電一體化設備的使用、維護、管理能力，具有一定的生產管理、技術管理等知識。機電設備銷售與售后服務技術人員具有機電設備的原理、裝配工藝等知識，具有機電設備的檢測與維修能力。

三、“數字電路與邏輯設計”項目化教學的必要性

傳統的教學法是從知識點的掌握到電路的分析再到電路的設計，由局部到整體，自下而上。它以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心，忽視了學生積極性、主動性的發揮，實踐以模仿為主，突出技能性訓練，缺少設計性、創新性，教學效果不是很理想。

因此，必須根據不同的崗位職業能力要求，確定課程的職業能力目標：會用各種表示方法描述數字電路邏輯功能，會分析常用電路的功能；能完成數字電路的設計，能分析和排除電路中出現的故障；能通過對數字集成電路芯片資料的閱讀，了解數字集成電路的邏輯功能和使用方法；能熟練掌握數字電路中常用儀器儀表的使用；能畫出所設計的數字邏輯集成電路的電原理圖，能列出所設計的電路的元器件清單，會撰寫所設計電路的測試說明。

根據課程的職業能力要求確定課程的知識目標：掌握邏輯代數基礎知識；了解集成邏輯門電路內部構造；掌握組合、時序邏輯電路的分析設計；理解觸發器的工作特性；掌握脈沖波形的產生和整形；A/D及D/A轉換。

在此基礎上采用項目教學法，它是從實際問題出發來講電路的構造、元器件的選擇，再到知識的運用，由整體到局部，自上而下，宏觀把握，以學生為中心，以項目為中心，以實際經驗為中心，緊緊圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容，突出工作任務與知識的聯系，讓學生在職業實踐活動的基礎上掌握知識，增強課程內容與崗位職業能力要求的相關性，大大提高了學生的就業能力。

四、“數字電路與邏輯設計”課程設計思路

為落實以培養學生職業能力為目標的課程實施，給出課程總體設計思路：堅持以高職教育培養目標為依據，遵循“以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，以“掌握概念、強化應用、培養技能”為重點，力圖做到“精選內容、降低理論、加強基礎、突出應用”。

課程設計以電子產品的制作為載體，以便于與企業共同開發該課程：項目一，聲光控制燈電路制作；項目二，競賽搶答器制作；項目三，電子生日蠟燭制作；項目四，流水彩燈制作；項目五，31/2位直流數字電壓表的制作。

項目的選擇以課程標準中的教學內容為依據，既與數字電路知識緊密結合，又能夠充分體現當前的工程實際情況，同時具有一定的創新空間，學生可以運用學過的知識進行創造發揮。

通過任務引領的項目活動將必備的知識、技能、行為、態度內化融合，使學生具備本專業的高素質勞動者和高級技術應用人才所必須的數字集成電路設計、制作與測試的基本知識和基本技能，同時培養學生愛崗敬業、團結協作的職業精神。

五、“數字電路與邏輯設計”教學內容的設計

該課程的總體目標：使學生具備本專業的高素質勞動者和高級技術應用型人才所必需的電子設計基本知識，具備靈活運用常用數字集成電路實現邏輯功能的基本技能；為學生全面掌握電子設計技術和技能，提高綜合素質，增強職業變化的適應能力和繼續學習能力打下一定基礎；通過問題的解決，培養學生團結協作、敬業愛崗、吃苦耐勞的品德和良好的職業道德觀。

1.內容的選取

以項目二競賽搶答器的制作為例來說明：

根據總體目標確定該項目的知識目標、技能目標、素質目標。

知識目標：掌握編譯碼器知識、觸發器知識、計數器知識、脈沖波形的產生和整形知識、單穩態觸發器知識、復習邏輯代數知識。

技能目標：掌握編譯碼器、計數器功能、選擇連接及使用；掌握555定時器的連接及使用；運用仿真軟件畫仿真圖；具備查閱集成芯片產品手冊的能力。

素質目標：培養耐心細致的工作態度，培養嚴謹扎實的工作作風，培養學生競爭與合作意識。

2.教學內容的序化

（1）任務下達。將項目分解為五個子任務：譯碼電路的設計與制作、搶答電路的設計與制作、倒計時電路的設計與制作、聲響電路的設計與制作、控制電路的設計與制作。

以子任務搶答電路設計與制作為例。知識目標：學習掌握二進制編碼器、二進制優先編碼器、BCD編碼器、BCD優先編碼器。能力目標：掌握編碼器功能、選擇連接及使用、運用仿真軟件畫仿真圖、具備查閱集成芯片產品手冊的職業能力。素質目標：培養耐心細致的工作態度、嚴謹扎實的工作作風、競爭與合作的意識。

對該子任務進行分析：選手搶答情形即選手A首先按下按鈕，顯示屏上顯示A搶答成功，其他選手再按按鈕無效，選手A松開按鈕后，顯示屏上A搶答成功的狀態保持不變，直到主持人清零，進行下一輪搶答。搶答電路的重要功能：鎖存功能。既要能“鎖”，也要能“存”?！版i”——其他選手，“存”——搶答成功的選手信息。通過類比的方式引入編碼的概念，對該任務進行仿真后下達任務卡。

（2）資訊。讓學生回顧以往解決相關問題的方法，給出用門電路實現的方法；讓學生檢索常用編碼器的數據手冊，通過手冊了解芯片的功能和基本使用，掌握編碼器的測試方法，通過測試加深對芯片的功能和使用方法的了解。

教學重點：二進制編碼器與優先編碼器的異同點。教學難點：編碼器的使用。對芯片進行測試后進行芯片用法分析。

（3）計劃決策。通過類似電路分析，啟發學生思路；引導學生討論該任務中編碼器的選型，分析采用二進制編碼器設計的缺陷；重點討論如何解決優先編碼器的硬件電路已經固定好的優先級；深入各小組聽取學生決策意見；根據任務要求，各小組討論出任務實施方案，設計出系統框圖，指導老師確認方案的可行性。

（4）任務實施。任務的實施過程主要以學生為主體，學生三人一組，將學習能力較好、中等、較弱的學生合理分配到各組，教師指導、答疑。

（5）檢查評估。根據各小組的演示給出綜合評價（部分實現、全部實現、有創新功能）；抽取設計較佳和較差電路進行點評；教師給出優化電路，要求學生課后進行分析。

3.教學手段、方法

項目二的教學方法：基于問題教學法 （從實際問題搶答競賽出發）；基于興趣的教學法 （向學生進行任務的虛擬仿真flash演示）；理論實踐二位一體教學法 （編碼器功能知識的掌握與電路搭建）；可視化教學法（芯片功能的測試將傳統測試方法與專用的數字芯片測試儀結合）；小組討論法（3人分組）；啟發式教學法（任務分析部分）；類比教學法（編碼概念引入部分）；探究法（任務實施過程中）。

本門課程教學手段、方法：任務驅動法、行為導向項目教學法；工學結合，現場教學法（項目中每個任務的綜合）；傳統教學手段（講解法、示范法、模仿法、練習法）；多媒體教學手段（PPT課件、flash仿真、網絡教學及互動平臺）。

六、“數字電路與邏輯設計”考核評價方式

建立終結性評價和過程性評價相結合的評價方式。終結性評價中知識考核占30%，綜合考核占70%。過程性評價以項目為單位，其中教師評價占40%，學習檔案占30%，小組評價和自我評價各占15%。

七、總結

以職業崗位活動調研為前提進行職業能力需求分析；以職業能力需求分析為導向確定課程職業能力目標；根據職業能力目標的需求確定知識目標；根據崗位工作過程和認識規律構建教學模塊；以職業能力訓練項目作為課程目標和教學內容的載體；以真實的職業活動實例作為訓練素材；通過項目教學真正實現“教、學、做”三者的融合；建立以形成性考核為主的課程考核體系。

參考文獻：

[1]胡錦.數字電路與邏輯設計[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.

[2]康華光.數字電子技術基礎（數字部分）[M].第1版.北京：高等教育出版社，1980.

[3]閻石.數字電子技術基礎[M].第4版.北京：高等教育出版社，1998.

（責任編輯：王意琴）