項目教學法在《數字電子技術》課程中的探索

白順先，樊　榮（北方民族大學電氣信息工程學院，銀川750021）

項目教學法在《數字電子技術》課程中的探索

白順先，樊榮
（北方民族大學電氣信息工程學院，銀川750021）

項目教學法作為一種新鮮血液注入《數字電子技術》課程的教學改革中，并利用Multisim仿真軟件作為設計平臺，同時結合“形成性+終結性”學業評價體系，貫穿以“學生為中心，教師為主導，項目為載體，訓練為主線，任務為驅動”的教學理念，突破傳統教學模式和評價體系。實踐證明，此改革大大地提高學生的學習積極性和主動性，提升《數字電子技術》課程的總體教學質量。

項目教學法；Multisim；評價體系

寧夏回族自治區2012年區級高等教育教學改革項目（寧教高[2012]348號）、2012年北方民族大學“春蕾計劃”項目（No.2012cl08-cj）

0　引言

《數字電子技術》課程是高等院校電子信息類、自動化類、計算機類、通信工程、測控技術與儀器專業的一門重要的專業基礎課,同時具有很強的實踐性和工程性，對學生后續微機原理、單片機等專業課程的學習起著至關重要的作用。其教學工作承擔著雙重任務：一是讓學生掌握數字電路的基礎知識以及分析設計方法，具備查閱和使用集成電路，讀圖和設計電路的能力；二是使學生喜歡上硬件類課程，建立對硬件類課程的興趣和探索精神。也就是說，能力和興趣是制約教學模式改革的關鍵因素。

目前《數字電子技術》課程教學模式存在的主要問題如下：

①傳統的教學模式只是針對書本上死板的電路圖進行解釋和分析，學生沒有立體和直觀的感受，對電路圖可以說是“望而生畏”，從而失去了學習的興趣和積極性。而對于工科的學生，讀懂電路圖可以說是基本功，進而才能談及改進和創新設計電路。怎樣才能使學生對理論知識易于理解，把抽象深奧的理論知識直觀形象地展現在學生面前，是教學模式改革需要突破的第一道大門。

②填鴨式的理論教學模式，學生總是持一種確認無疑的接受態度被動地學習，生吞活剝地吸收，遏制了學生自我學習能力的培養和創造性思維的發展。古人云，授之以魚，只供一飯之需；授之以漁，則終身受用無窮。正如美國學者阿爾溫·托夫勒說過：“未來的文盲不是目不識丁的人，而是沒有學會怎樣學習的人”[1]。因此教師和學生之間角色的轉變將是教學模式改革邁出的堅強一步。

③“一卷定終身”的傳統終結性評價模式造就了一批“逃課”族，平時不學習，考前突擊，甚至打小抄作弊，卻能得到高的分數。這不僅傷害了大部分學生的學習積極性，而且不利于高校優良學風的建立。如何更好地發揮學業評價的激勵和公正的作用是教學模式改革前進的動力。

1　改革的理論基礎

針對目前傳統教學模式和評價體系所面臨的問題，從當前社會對高素質人才的需求出發，建立一套“知識、能力、素質”并重的教學與評價體系勢在必行。

（1）Multisim仿真軟件——學習的催化劑

Multisim仿真軟件是由加拿大IIT公司（Interactive Image Technologies）繼20世紀90年代推出的EWB后又推出的一款電路設計自動化EDA產品。它直觀的圖形界面、豐富的元器件庫、豐富的測試儀器儀表和完備的分析手段，不僅能把抽象深奧的理論知識直觀形象地展現在學生面前，而且充分調動了學生學習的積極性和主動性。Multisim仿真軟件就像學習的催化劑，能激發學生的學習興趣。

（2）項目教學法——學習的導火索

目前，國內外的很多學校都在積極探索項目教學法在課堂上的應用。歐盟國家高等教育教學從1980年開始改革至今，很多國家尋找到了適合自己的教學方法。如德國的目標驅動學習法、丹麥的項目教學法、芬蘭的主題學習法、瑞典和挪威的問題學習法等都值得我們研究和探索。

項目教學法（Project-Based Learning）是一種新型的教學模式，簡單而言就是師生以團隊的形式共同實施一個完整的項目而進行的教學活動。其核心是在教學中實踐“學生為中心，教師為主導，項目為載體，訓練為主線，任務為驅動”的教學觀念，從而充分發揮學生的主觀能動性和創造性。旨在把學生融入有意義的任務完成的過程中，讓學生積極地學習，自主地進行知識的建構，以現實的、學生生成的知識和培養起來的能力為最高成就目標[2]。

（3）形成性評價——學習的推動力

所謂形成性評價，是相對終結性評價而言，是基于對學生學習全過程的持續觀察、記錄、反思而做出的發展性評價。其目的是激勵學生學習，幫助學生有效調控自己的學習過程，使學生獲得成就感，增強自信心，培養合作精神。形成性評價與終結性評價不同，它通過多渠道、多形式記錄學生學習的全過程，不僅注重對學生認知能力的評價，而且也重視對學生情感及行為能力的評價[3]。

2　基于項目教學法和Multisim的數字電子技術課程教學模式的實踐

筆者首次于2012年在本校2011級自動化專業2個班共計87個學生實施基于項目教學法和Multisim的數字電子技術課程的教學模式改革，受到了學生和教師的一致好評，榮獲“春蕾計劃”一等獎，并在全校召開“春蕾計劃”優秀項目介紹暨教學觀摩會。此教學模式的改革深受學生和教師的歡迎，于2013年在全校數字電子技術課程中普及。

下面就教學模式改革中的幾個關鍵環節展開詳細介紹：

（1）項目的選定

項目的制定是項目教學法成功的關鍵，項目設計的完整性、難易程度、是否吸引學生等都將直接影響到項目教學實施的效果。因此筆者及研究團隊認真研究數字電子技術教學大綱，對教學內容進行調整和分配，制定了具備系統性、情境性、完整性、開放性等特性的的項目任務書。本項目任務書設計了九個項目模塊，包含邏輯函數的描述方法與化簡、門級組合邏輯電路的設計、利用編碼器和譯碼器設計組合邏輯電路、利用加法器設計組合邏輯電路、利用數據選擇器設計組合邏輯電路、利用觸發器構成分頻電路的分析、同步時序邏輯電路的分析、任意進制計數器的設計、用555定時器構成模擬聲響發生器的設計，每一個項目都包含項目指導、知識點總結、習題練習等環節。

（2）課堂實施

為了打破傳統“教師講、學生聽”的教學模式，培養學生自我學習和探索的能力，鍛煉學生自信表達和團隊協作精神，筆者在課堂教學上按以下五個教學環節來實施本項目教學法。

第一階段：明確項目、展開任務。

教師通過項目任務書向學生下達項目任務，而項目中所涉及的知識包含已講授的和本項目需要掌握的未知知識點。這一階段中，學生通過教師引導和啟發，對項目任務進行分析，明確項目任務中所涉及的新舊知識點，并對項目進行功能模塊劃分，分配任務到人。

以項目利用編碼器和譯碼器設計組合邏輯電路中的病房呼叫系統為例，項目任務如下：醫院某科室的1～8號病室各有一個呼叫按鈕，同時在護士值班室有相應的8個指示燈。現要求當1號病室按鈕按下時，不管其他病室有無按鈕按下，只有1號指示燈亮；只有當1號按鈕未按下時，若2號按鈕按下，2號指示燈才亮；只有當1～7號按鈕均未按下時，若8號按鈕按下時，8號指示燈才亮。使用74LS148和74LS138來設計此電路。

在此項目任務中，學習的目標是掌握常用編碼器、譯碼器組合邏輯單元電路的功能，并利用編碼器和譯碼器來設計組合邏輯電路。教師引導學生分析項目任務，將其劃分為輸入、輸出、編碼、譯碼功能模塊，并一步步將問題細化，明確任務所涉及的理論知識點。

第二階段：搜集資料、分組學習。

這個環節在課下完成，每5、6個學生一組，按知識點或項目功能模塊將項目任務分配到個人，通過查閱書籍或網絡搜索自主獲得學習資料，并形成紙質文檔。

在此項目中，74LS148和74LS138芯片的功能是未知知識點。74LS148和74LS138是什么、能做什么工作、同類元器件還有哪些、它們之間的功能區別、如何運用它們設計病房呼叫系統，這些問題都需要學生課下利用書籍或網絡自學完成資料的查閱、搜集和整理。這徹底打破了傳統的填鴨式被動接受的學習方式，而完全是在項目任務驅動下的自主學習。

第三階段：設計方案、實現項目。

這一環節要求學生利用Multisim仿真軟件設計項目電路圖，并以組為單位打包提交。利用搜集到的資料和自主學習的相關知識點，通過小組討論和研究，將各功能模塊進行組合，設計完整的項目實現方案，并通過Multisim仿真軟件搭建電路，驗證設計的合理性和正確性。設計過程中學生需要根據項目任務明確各功能模塊間的邏輯關系、元器件間的級聯關系、輸入輸出信號間的關系，并不斷嘗試各種設計思路，最終確定設計方案進而實現項目。如本項目的一個難點問題就是，如何使在沒有呼叫信號的時候輸出也不顯示。這個階段不僅鍛煉了學生自主學習的能力，而且激發了學生團隊協作的精神。

第四階段：課堂展示、評價階段。

這一環節中，教師課上隨機請5～6組學生上講臺做項目相關的論述和講解，保證課程結束時每一個同學都有1到2次上臺展示的機會。通過不同組別的相互展示和討論，小組間可以發現問題并解決問題。如輸出部分用8個發光二極管表示病房的指示信號，能否考慮使用七段LED數碼管直接顯示病房號碼，這樣的設計更直接明了。在學生課堂展示之后，教師要及時給出正面的肯定和鼓勵，并根據各小組項目完成情況進行相關評價，最后綜合項目任務引出本項目涉及的重要知識點，并對學生所做的講解進行知識點的補充和擴充，使學生對項目之前的未知知識點有個系統完整的認識和理解。這是項目教學法的關鍵環節，通過這一環節，能夠幫助學生積極總結、反思、發現問題并解決問題，提高學生學習的積極性和主動性，增強學生的求知欲和自信心。

第五階段：修改完善、總結階段。

通過課堂展示交流以及教師的評價環節，學生對自己小組的設計方案有了明確的認識，這一環節需要學生對項目的設計進行修改完善，并總結經驗和教訓，整理知識點和設計思路。這一階段是學生自我提升和知識升華的階段，是知識沉淀和凝煉的階段，學生從中受益匪淺。

（3）評價機制

采用“形成性+終結性”評價模式，將過程性評價與終結性評價結合起來，初步實現評價主體和評價方法的多元化。

課程成績采用考勤、作業、項目、卷面四方面結合的方式進行綜合評定，四者的權重分別為10%、10%、30%、50%。其中項目成績由分配任務、設計圖和課堂展示三部分構成，而分配任務（20%）按個人計分，設計圖（30%）按組計分，課堂展示部分（50%）按個人計分。其中分配任務由學生小組成員相互打分，這樣學生同樣評價主體，獲得了自我評價的權利。教師的綜合評價除了對學生項目的完成情況進行認知能力的評價外，還要更多地關注學生參與項目過程的表現、解決問題的能力和創新能力等綜合素質。

3　結語

實踐證明，將項目教學法引入數字電子技術課程的教學過程中，并利用Multisim仿真軟件作為設計平臺，構建理實一體化教學模式，同時結合“形成性+終結性”學業評價模式對教學效果進行反饋評價，打破一張考卷定“成敗”的傳統考試模式。它突破了傳統的教學模式和評價體系，將傳統實踐環節、先進的仿真技術及過程評價相結合的教學方法新穎獨特，通過解決學生身邊的一些現實問題來實現學生對知識的掌握，大大提高了學生學習的積極性和主動性，可使學生在較短的時間內掌握分析和設計電子電路的能力，提高《數字電子技術》課程的總體教學質量，建立一套“知識、能力、素質”并重的教學與評價體系。

[1]馬云霞，王瑛芳.論自主學習的內在機制及條件[J].理論月刊，2006(7):92～94

[2]胡慶芳，程可拉.美國項目研究模式的學習概論[J].外國教育研究，2003(8):18～21

[3]程毅.使能評價：教育評價的新模式[J].教學與管理，2010(5):9～10

Project Teaching Method;Multisim;Evaluation System

Exp loration of Project Teaching Method in Digital Electronic Technology Course

BAIShun-xian,FAN Rong
（College of Electric and Information Engineering，Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021）

The Project-based Teaching method has brought fresh blood into the teaching reformation of the Digital Electronic Technology course, takesMultisim as design platform and combineswith formative and simulative academic evaluation system.Itadheres to the teaching idea of"student as the center,teacher as the guide,project as the carrier,training as themain line,task as the driver".All above has broken through the traditional teachingmode and evaluation system.It has proved in practice that this reformation does a lot in helping promoting the study enthusiasm and initiative of students aswell as the overall teaching quality of Digital Electronic Technology course.

1007-1423（2015）15-0026-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.15.007

白順先（1979-），女，河南新鄉人，碩士研究生，講師，研究方向為信號與信息處理、模式識別和智能系統

樊榮（1980-），女，山西霍州人，碩士研究生，講師，研究方向為機械精密測量和信號處理等

2015-04-14

2015-05-06