《簡易電梯呼叫系統電路設計與制作》項目教學設計

嚴奉蓮

【摘要】基于工作過程的一體化教學模式，設計以《簡易電梯呼叫系統電路設計與制作》項目為載體，完成組合邏輯電路部分編碼、譯碼、顯示理論知識、技能訓練等方面學習的教學設計，涉及了數字電子技術、電子元器件識別與檢測、焊接技術、儀器儀表的使用、電路仿真、電子CAD等學科的知識。

【關鍵詞】編碼器；譯碼器；數碼顯示；項目教學

【中圖分類號】TP368 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）10-0167-02

一、項目設計理念

堅持項目為載體，任務驅動的教學方法，工學結合的一體化教學模式，設計《數字電子技術》中組合邏輯電路的分析、設計、安裝、調試以及儀器儀表使用等知識和技能，完成項目的電路設計、安裝與調試。讓學生先“會”后“懂”，先感性后理性，真正讓學生手動、腦動，獲得技能與理論知識的雙豐收，培養學生多方面能力，為學生的可持續發展做打好基礎。

二、項目設計方案

1.電路設計方案編碼器、譯碼器、數碼顯示是組合邏輯電路的重要知識點，結合簡易電梯呼叫系統設計要求，設計系統結構如下：

2.項目實施方案

把簡易電梯呼叫系統電路的制作看成是一個在教師指導下由學生獨立完成的項目。根據學生實際及簡易電梯呼叫系統電路教學任務，師生一起把該項目的實施過程精心設計成六個環節，每位同學必須獨立完成項目。同時，在老師的指導下又把全班學生分成六個小組，每小組負責一個環節的組織協調工作。項目實施的六個環節：項目認識創設情景；項目實施設計制作；項目測試排除故障；項目分析變式訓練；項目評估學習總結；項目拓展實踐探究。

三、教學環節設計

（一）項目認識 創設情景

觀賞了解生活中應用的各類電梯，激發學生了解電梯的控制顯示原理的欲望；帶領學生感受電梯的操作控制，并展示簡易電梯呼叫系統電路并進行演示，在演示的過程中讓全體同學知道編碼、譯碼、顯示的作用及本次實訓課的訓練項目——簡易電梯呼叫系統電路的制作。

注：主要解決“做什么”的問題。

（二）項目實施 動手制作

1.元器件的識別與檢測

（1）對照實物圖，識別元器件。

（2）元件清單如表1所示。

（3）元件的識別與檢測

元器件的識別與檢測是電子技能訓練中的一個重要環節，為了讓同學們較好地掌握元器件識別與檢測方法，務必在課中進行一定的練習。主要設計了以下六個問題：①電阻的識別與檢測；②輕觸開關的常開常閉判別？質量好壞如何檢測？③SN74LS147的引腳及功能檢測？④SN74LS04的引腳功能檢測？⑤SN74LS48的引腳功能檢測？⑥數碼管SMA4205的引腳極性判別？

（三）電路仿真設計和綜合原理圖設計。讓學生通過實物圖和原理圖了解電路的結構和組成。

1.電路仿真設計（可用proteus軟件）所提供的集成芯片和元件，按芯片功能合理設計電路并仿真。

采用學生動手設計電路，通過模擬仿真設計，讓學生從感性方面認知該電路設計的合理性和可實現性。教師可適當提示，主要讓學生掌握電路由哪幾部分組成？它有什么特點？等有關電路結構性的知識，不當之處，由師生共同補充，讓學生在動手制作前對所要制作電路的結構有初步的認識和了解。

2.綜合電路設計原理圖：

（四）電路的安裝與制作

學生對元器件識別與檢測完畢后，根據要求及已有的實踐經驗，在萬能電路板上進行元器件的布局、安裝、焊接，直至所有元器件及引線焊完為止。

教師要引導學生在電路布局時進行綜合考慮，如焊接時注意不應該有交叉的連接導線；元器件的安裝要依據裝配工藝要求正確合理、規范一致等。此時，教師應走到學生中間，進行巡視，分別指導，真正起咨詢者、指導者的作用。出現問題時，教師應及時引導學生自行解決問題，以達到學生對知識自主建構的目的。注：主要解決“怎么做”的問題。

（五）項目測試 排除故障

正常情況：接通電源，數碼管顯示0，單獨按其中一個開關，對應顯示幾，若同時按多個開關，優先顯示原則顯示高位。

存在故障：（1）通電不顯示。檢查電源接線和各集成電路電源和地線是否正確連接。檢查各芯片安裝是否正確。（2）數碼管顯示不全。檢查數碼管個引腳和譯碼器74LS48連接是否正確可靠。（3）不能正確顯示對應的開關。檢查開關和74LS147連接是否正確。（4）邏輯功能顯示相反。自鎖開關的常開、常閉和公共觸頭是否接錯。

測試與排故過程中，教師可以有意識地請小組內動手能力強、完成速度快的學生指導未完成的同學（但不能幫助其制作，只能給予指導），這樣做不僅可以增強動手能力強學生的自信心和學習的主動性，而且可以帶動稍落后的學生一起進步，有利于培養學團隊合作。在課結束時，評選出排故能手。注：主要解決“如何測試與排故”的問題。

（六）項目分析 變式訓練

（1）電路原理分析項目完成以后，學生已有了一定的感性認識，教師可以合理引導，集中或個別講解分析各個邏輯部件的功能以及系統整體的邏輯功能分析，讓學生理解電路的工作原理和工作過程。讓學生不僅知其然，而且也知其所以然。

（2）變式訓練為進一步鞏固對電路工作原理的理解，設置以下一些實踐性問題進行變式訓練。①若用74LS47和共陽數碼管，電路如何設計？②若用輕觸復位開關，如何處理？

注：主要解決“為什么”的問題。

（七）項目評估 學習總結

1.項目評估項目評估包含多方面的，從計劃、設計方案、方案實施等多個環節考慮，當然最后的作品也是至關重要的。學生的自評從項目實施過程和反思方面評價，互評主要從組織、協調、作品、展示等方面體現，教師評價是最后的綜合評價。教師要對典型作品進行講解，肯定成績，同時指出作品中存在的問題，最后在討論的基礎上，師生共同評選出全班優秀作品。

2.學習總結學習總結是學習過程的一次提升，也是理論方面的升華。教師指導學生撰寫實訓報告，總結學習過程的得與失。

通過自評與互評，師生、生生之間達到互相交流、學習的目的；通過總結，培養學生分析能力和自我反思能力，讓每位學生看到自己與他人的優點與不足，在今后的制作過程中不斷改進。注：主要解決“做得怎么樣，學得怎么樣”的問題。

（八）項目拓展 實踐探究

在教師的指導下共同設計了以下三個問題：1.請同學們想一想編碼譯碼顯示在生活中還有哪些應用？2.請同學們找一找還有哪些形式的譯碼顯示電路？（如BCD碼等）3.請每小組的同學課后通過上網、到閱覽室查閱資料及自行設計等方式提供1～2個多編碼譯碼顯示的應用電路。要求：①畫出電路原理圖；②簡述其工作過程；③做成實物。注：主要解決“知識拓展應用，創新設計”的問題。

四、設計反思

本次項目教學設計，體現了基于工作過程的一體化教學模式，以項目為載體，完成組合邏輯電路部分理論知識、技能訓練等方面的學習，涉及了數字電子技術、焊接技術、儀器儀表的使用、電路仿真、電子CAD等學科的知識。

通過教學具體實施，師生共完成六個步驟，大部分學生都能完成電路的安裝調試。通過觀察學生的學習情況和學習效果，學生的學習興趣和參與度都有很大的提升；同時對教師自身的綜合素質提升有很大的幫助，因此，本文設計的項目教學方法，值得推廣。

參考文獻：

[1]電子技術基礎與技能.北京師范大學出版社.孫世忠，2012年.

[2]數字電子技術項目教程.上海交通大學出版社.孫琳，2012年8月.

[3]項目教學教師指南.教育科學出版社美國巴克教育研究所，2008年9月.