數(shù)字電路項(xiàng)目式教學(xué)方法與實(shí)踐

摘 要 通過讓學(xué)員參與科研項(xiàng)目的實(shí)施過程，使學(xué)員真實(shí)地參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施和評價(jià)的全過程，把數(shù)字電路理論與實(shí)踐體驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合，對課堂所學(xué)的數(shù)字電路知識進(jìn)行具體的實(shí)踐和驗(yàn)證，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性，更好地培養(yǎng)了學(xué)員分析問題、解決問題的綜合能力。

關(guān)鍵詞 教學(xué)方法 項(xiàng)目教學(xué) 數(shù)字電路

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Digital Circuit Project-based Teaching Methods and Practice

WANG Feng， LIU Meiquan， XU Zhangsui

（Department of Vehicles and Electrical Engineering， Ordnance Engineering College， Shijiazhuang， Hebei 050003）

Abstract By allowing students to participate in scientific research project， Make students truly participate in the whole process of project design， implementation and evaluation. Organize the theory of digital circuit and practice experience as an integration. Practice and prove the classroom knowledge. Mobilize students' enthusiasm for learning and cultivate the ability to analyze problems and to solve the problem.

Key words teaching method； teaching based on project； digital circuit

數(shù)字電路是機(jī)、電類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)的理論性、邏輯性和綜合性。對打牢學(xué)生的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維，鍛煉分析問題、解決問題的實(shí)踐能力都具有很重要現(xiàn)實(shí)意義。

時(shí)代的發(fā)展對人才提出了新的更高的要求。老師臺上講、學(xué)生座下聽、課上練習(xí)、課下作業(yè)，這種以單純的知識傳遞為主要特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式早已不適應(yīng)時(shí)代對人才培養(yǎng)的需求。

目前主要采用的模式是在這個(gè)框架上豐富各個(gè)環(huán)節(jié)，仍以課堂講授為主，加入了多媒體、仿真演示等輔助教學(xué)手段。相比傳統(tǒng)的“灌輸式”，通過輔助手段的應(yīng)用增加了學(xué)生對數(shù)字電路的感性認(rèn)識，可以在一定程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和進(jìn)行實(shí)踐的愿望。但如果到此為止了，學(xué)生就只有望梅止渴了。如何讓學(xué)生的求知熱情持續(xù)下去，就需要一個(gè)平臺，讓學(xué)生體會(huì)到理論知識的用處，體驗(yàn)知識的運(yùn)用方法，科研項(xiàng)目就是一個(gè)最容易找到的實(shí)踐平臺，學(xué)生通過參與科研活動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)從聽講到動(dòng)手，從被動(dòng)的灌輸?shù)街鲃?dòng)的吸取，從理論到實(shí)踐，從分析問題到解決問題的跨越，把這種求知的熱情在實(shí)踐中升華，最終轉(zhuǎn)化為對知識的駕馭能力。

1 項(xiàng)目教學(xué)法的理論基礎(chǔ)

項(xiàng)目教學(xué)就是把科研活動(dòng)引入教學(xué)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生參與到科研項(xiàng)目實(shí)施工作，結(jié)合課堂知識，構(gòu)成閉環(huán)教學(xué)。在理工科院校中，專業(yè)系、教研室都承擔(dān)了許多的科研任務(wù)，對于機(jī)、電類的課題，其中的電路部分幾乎是必不可少的。這些電路都具有實(shí)際的功能，從各個(gè)分立元件到小規(guī)模的單元電路，再到大規(guī)模的模塊電路，都是把學(xué)生從課本的理論知識帶到一個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)在在的具體電路中。

項(xiàng)目教學(xué)法是以典型項(xiàng)目為平臺，圍繞課程體系和學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，將項(xiàng)目分解成不同的階段、不同的模塊和不同的任務(wù)，從對元件的認(rèn)識到基本電路的設(shè)計(jì)，從單一功能電路的調(diào)試到實(shí)用電路的制作，讓學(xué)生在循序漸進(jìn)的過程中加深對課堂知識的感性認(rèn)識，運(yùn)用所學(xué)的理論知識探索性地解決實(shí)際問題。

項(xiàng)目教學(xué)法的目的是把課程學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐結(jié)合起來，把練習(xí)作業(yè)和完成電路結(jié)合起來，由理性到感性，由被動(dòng)到主動(dòng)的一種閉環(huán)培養(yǎng)模式。課堂授課對學(xué)生是理論學(xué)習(xí)，知識積累，有所儲備才能有所發(fā)揮。理論知識學(xué)得牢不牢，有什么用，通過動(dòng)手實(shí)踐就能得到驗(yàn)證和檢驗(yàn)。一方面，如果掌握的知識得到很好的驗(yàn)證，會(huì)增強(qiáng)學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)的認(rèn)同感，另一方面，如果實(shí)踐檢驗(yàn)中遇到了難題，需要向書本、向老師求教，說明老師講的是有用的，這會(huì)增加學(xué)生對課堂的向往感。通過自己動(dòng)手實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，系統(tǒng)統(tǒng)籌能力，如何分析問題、解決問題的獨(dú)立思考能力。由被告訴該怎么辦到我知道還可以這么辦，被動(dòng)變主動(dòng)，舉一反三。課堂指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐推動(dòng)課堂，課堂與實(shí)踐形成一個(gè)閉環(huán)的教學(xué)模式，通過理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)，學(xué)生不僅培養(yǎng)了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，而且靈活掌握了知識的運(yùn)用技巧，積累了處理實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，通過協(xié)作。培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，有利于畢業(yè)后勝任工作崗位。

在具體實(shí)施環(huán)節(jié)，對項(xiàng)目的選擇、任務(wù)的分割、成果的要求和展示以及教學(xué)效果的評估等需要合理的規(guī)劃和資源配置，全過程的培養(yǎng)是搞好項(xiàng)目教學(xué)的關(guān)鍵。

2 項(xiàng)目教學(xué)的開展模式

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目教學(xué)把以教為中心變?yōu)橐詫W(xué)為中心，以課堂為中心變?yōu)橐皂?xiàng)目實(shí)踐為中心。學(xué)生是教學(xué)的主體，培養(yǎng)能力是最終的目的。學(xué)生在數(shù)字電路課之前學(xué)習(xí)過電路基礎(chǔ)、模擬電路等電路課程，具備一定的電路基礎(chǔ)知識，但實(shí)際動(dòng)手的經(jīng)歷還很少，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候，教師需要參照課程的知識要點(diǎn)、可能拓展的內(nèi)容以及階段的劃分，對項(xiàng)目研究需要完成和解決的問題進(jìn)行分類、分層、分割，使科研項(xiàng)目的研究需求與學(xué)生的實(shí)踐需求相互融合。使學(xué)生在項(xiàng)目發(fā)展的帶動(dòng)下開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，根據(jù)課程的進(jìn)度，由易到難，由簡到繁，循序漸進(jìn)地參與項(xiàng)目。

項(xiàng)目任務(wù)的選定是開展項(xiàng)目教學(xué)法的關(guān)鍵。首先，項(xiàng)目涉及的知識點(diǎn)很多，要以教學(xué)大綱的內(nèi)容為基本依據(jù)，以拓展能力為基本目的，在項(xiàng)目眾多的內(nèi)容中選取相關(guān)的部分和題材。選擇的項(xiàng)目內(nèi)容既要涉及基礎(chǔ)理論，又有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。讓學(xué)生通過獨(dú)立設(shè)計(jì)、制作一些項(xiàng)目中用到的典型、實(shí)用的數(shù)字電路，掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、仿真、制作、調(diào)試的一般方法，學(xué)會(huì)用電路手冊查詢芯片的方法，瞄準(zhǔn)未來工作的需求，不斷提高學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

2.2 項(xiàng)目教學(xué)的組織實(shí)施

數(shù)字電路課程，包含了數(shù)字電路的基礎(chǔ)理論、典型電路等諸多的知識點(diǎn)。例如，在某項(xiàng)目的研究任務(wù)中涉及到聲光控制燈的電路。從電路的功能分析，這是一個(gè)組合邏輯電路的問題，跟隨這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行這一課堂的研究開發(fā)，就給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)整合所學(xué)電路知識、實(shí)際動(dòng)手制作電路的機(jī)會(huì)。組合邏輯電路是數(shù)字電路中的一種基本類型，沒有存儲單元，邏輯上相對簡單。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)了組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)，都有正想小試牛刀的熱情，這時(shí)候安排這樣一個(gè)任務(wù)，對于他們，正是施展的好機(jī)會(huì)。

對于聲光燈控制電路的制作，課題涉及的知識點(diǎn)不多，都是課堂上講授過的知識，難度適當(dāng)，學(xué)生容易接收。但是，學(xué)生畢竟是第一次自己動(dòng)手完成電路，教師需要對實(shí)施的步驟進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，雖然是一個(gè)簡單的課題，還是要在教師的引導(dǎo)下逐步開展，由淺入深，由易到難。

首先，從概念上明確要完成的是一個(gè)數(shù)字電路，從感性的層面找出與模擬電路的區(qū)別，了解數(shù)字電路的基本原理、基本類型，能夠識別、掌握常見數(shù)字集成電路的正確用法。其次，要再次溫習(xí)基本邏輯門電路的原理和功能，掌握TTL門電路和CMOS門電路的區(qū)別和測試，設(shè)計(jì)并搭建由基本門店里構(gòu)成的簡單功能電路，熟悉電路設(shè)計(jì)的方法和過程。完成了從書本到制作的過渡，開始進(jìn)入正式的項(xiàng)目任務(wù)。第三步，根據(jù)任務(wù)的目的，設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)的方案，計(jì)算電路參數(shù)并確定元器件的類型和指標(biāo)。第四步，進(jìn)行電路仿真和原理驗(yàn)證，修訂后作出最終方案，設(shè)計(jì)、完成印刷電路板。第五步，收集電路所需的所有元件并檢測元件是否完好，根據(jù)電路圖完成電路各個(gè)元件的組裝、焊接。第六步，對組裝完成的電路板進(jìn)行檢查，利用所學(xué)組合邏輯電路分析的方法對各部的功能一一驗(yàn)證，根據(jù)任務(wù)的要求實(shí)施調(diào)試。第七步，撰寫研究報(bào)告，全面回顧、總結(jié)完成任務(wù)過程中設(shè)計(jì)、制作的各個(gè)環(huán)節(jié)的思路、方案和過程，找出問題，明確收獲。第八步，教師給出客觀的評價(jià)，肯定成績的同時(shí)指出存在的問題和解決的建議。

這樣就完成了一次項(xiàng)目式教學(xué)。在這個(gè)過程中，教師的適當(dāng)引導(dǎo)是非常必要的，由書本到電路板的跨越很重要。通過引導(dǎo)、過渡，對照實(shí)際的元件、電路，把課堂知識的重點(diǎn)加以鞏固，并提綱挈領(lǐng)對各種知識的綜合運(yùn)用方法加以解釋，使學(xué)生在“溫故”之后更愿意“知新”。

在安排學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目的時(shí)候，教師要介紹項(xiàng)目的總體情況、目的、意義，這些看似空洞的概述對學(xué)生卻是極大的激勵(lì)，當(dāng)他知道自己所做的電路是整個(gè)系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)，而整個(gè)系統(tǒng)又具有如此重大意義時(shí)，他的熱情和嚴(yán)謹(jǐn)程度自然不言而喻了，帶著這種使命感和成就感投入到項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)中，那么學(xué)習(xí)的效果一定不會(huì)差。

通過參與項(xiàng)目，學(xué)生通過由面到點(diǎn)，再由點(diǎn)到面的過程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了運(yùn)用理論知識解決實(shí)際具體問題的能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性得到充分發(fā)揮。

3 項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)評估

項(xiàng)目教學(xué)效果評估是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，在整個(gè)過程中，各個(gè)階段都要進(jìn)行總結(jié)評價(jià)，隨時(shí)對出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和排除。每一步任務(wù)完成后，都要及時(shí)開展學(xué)生自我評估和教師評價(jià)，階段評估和整體評估相結(jié)合，讓學(xué)生明確在各個(gè)環(huán)節(jié)的得失，便于學(xué)生及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

學(xué)生完成項(xiàng)目的情況是考核其學(xué)習(xí)效果的重要指標(biāo)，通過評價(jià)學(xué)生在任務(wù)實(shí)施過程中的綜合表現(xiàn)，全面評估學(xué)生對數(shù)字電路課程知識要點(diǎn)的掌握和運(yùn)用情況。評價(jià)應(yīng)該包含多個(gè)層次、多個(gè)方面，從理論基礎(chǔ)、基本概念、方案設(shè)計(jì)、動(dòng)手制作，到工作態(tài)度，遇到問題的承壓能力，再到過程中的交流能力、協(xié)作能力、團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新精神，都要作為評價(jià)的指標(biāo)。

通過對過程和效果的評估，學(xué)生全面地總結(jié)在項(xiàng)目任務(wù)完成過程中的收獲，對于學(xué)生，評價(jià)不僅是在課程的成績，更是在項(xiàng)目層面的一種對其綜合能力的認(rèn)可。這種認(rèn)可給了學(xué)生繼續(xù)提高的渴望，使其對存在的不足加以認(rèn)真思考、努力克服，對成功的經(jīng)驗(yàn)加以認(rèn)真總結(jié)。以更高的積極性進(jìn)入下一階段的項(xiàng)目教學(xué)。

4 總結(jié)

在數(shù)字電路教學(xué)中，項(xiàng)目教學(xué)是一種行之有效的方法。在學(xué)生參與項(xiàng)目研究的過程中，學(xué)生是處于一個(gè)系統(tǒng)的集成的綜合知識體系中，站在這樣一個(gè)全局的高度，對數(shù)字電路課程的知識結(jié)構(gòu)、內(nèi)容體系及其重要性有了更直接更深入的認(rèn)識。完成的雖然只是一個(gè)小的任務(wù)，但與之關(guān)聯(lián)的不僅是本學(xué)科的專業(yè)知識，還會(huì)涉及到相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的知識技能。這也對教師的知識水平、結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，對于教師，“教”也是在“學(xué)”，教師的參與使教—學(xué)之間由上下關(guān)系變?yōu)槠叫嘘P(guān)系，學(xué)生在和老師一起工作，大大提高了學(xué)生參與的積極性。

通過項(xiàng)目式教學(xué)，課堂和實(shí)際聯(lián)系在一起，理論和實(shí)踐縮短了距離，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題及知識綜合運(yùn)用的能力，鍛煉了心理素質(zhì)，考驗(yàn)了耐心和細(xì)致，樹立了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

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