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序论:在您撰写电子技术教育论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。

实验教学是学生进行科学实验训练、强化理解理论知识、提高实践操作技能和科技创新能力的重要环节,对于提高学生的综合素质和培养学生的创新精神具有特殊意义。“电工电子技术”实验内容涉及面广,理论性和实践性较强,同时科学技术的迅猛发展促使实验教学内容进一步扩充,使得教学内容和授课学时的矛盾日益突显,在一定程度上阻碍了实验教学质量的提升,影响了学生综合素质能力的提高。只有重视“电工电子技术”课程的实验教学环节,注重更新实验教学内容,开设出一批新的设计性、综合性、创新性实验,才能激发学生学习兴趣,促进学生将理论知识转化为实践能力,有效提高实验教学质量和效果,有助于大学生向社会所需的应用型、创新型人才转变,为奔赴高新技术人才领域夯实专业基础。(1)多元化的培养教育模式。巩固基础理论知识,培养电工电子电路分析设计能力,训练实践操作能力,激发创新意识和培养创新能力,经过反复讨论研究确定实验教学实施方案。实验课程体系的教学内容体现多层次、模块化教学,合理利用课时资源,理论与实践紧密结合,强化工程实际应用以满足学生的个性发展需要。“电工电子技术”课程实验部分十个设计实例和两个综合设计项目,与理论教学同步进行,以此强化理论知识的学习,为工程实际运用打下良好基础。学生根据实验项目来完成实验任务,使学生熟悉了解科学研究的基本过程和方式方法,在进行实验设计时就能抓住重要步骤,有助于发挥学生自我导向性研究学习和自由互协作学习,激发学生的学习热情,增强学生的创新实践能力和综合素质能力。基础知识实验以教师分析讲解指导为主,便于学生理解理论教学内容,熟悉了解电工电子仪器的使用方法和注意事项。实验技能基础实训包括元器件检测、合理布局,电路的安装、调试等,该模块帮助学生巩固基础理论知识,掌握基本实验技能,培养学生科学的逻辑思维方式,逐步掌握科学的实验设计思想。综合设计性实验以学生实际动手操作为主,拟定设计型实验项目,提出设计要求,审查实验设计方案,利用Multisim仿真软件构造虚拟环境仿真,由学生自由选择实验器材实施实际硬件实验操作,教师从侧面进行必要的指导。这部分综合设计性实验实训项目涉及多学科理论知识,项目选题应与工程实际相结合,具有知识性、灵活性、综合性与创新性,难易程度应符合大多数学生的知识水平,并融入现代科学技术成果。在这一层次教学过程中,教师应特别注意启发式教学、情景式教学和任务驱动式教学方法的运用,引导学生充分发挥主观能动性和创造性,鼓励学生发挥个性自由组队、自主选题或自定题目、自定性能指标和设计方案、自行搭建电路测试实现,对学生自主提出的具有一定水平的和前瞻性的题目要给予大力支持,着重培养学生的知识综合应用能力、信息获取能力和实践创新能力。(2)建立开放式多媒体实验教学平台,进行协作学习。规划制作开放式的“电工电子技术”多媒体实验教学平台,它由理论课件教学、交流辅导中心、虚拟实验室等系统构成。在“电工电子技术”实验教学中利用计算机多媒体教学设备将实验教学内容以文字、图像等多种模式展现给学生,从基础理论、实验内容、实训操作、教书育人等方面给予充分的考量,把教学中的实验原理、实验方法等形象地表现出来,帮助学生获得示范性实验技能教学培训。建议和指导学生查阅电子制作、电子设计竞赛、最新电子产品、日常生活电器维修、最新芯片的应用等资料,结合本门课程的学习内容,掌握先进的专业技术和实验技能。校园网内学生可随时进入理论课件教学子系统学习多媒体课件,在交流辅导中心查阅任课教师的各类教学信息。如:所留作业、习题解答、仿真软件介绍、考试通知等,或与教师在BBS上以在线或者留言方式进行交流讨论,还可以进入虚拟实验室系统进行实验课程的预习和复习巩固。总之,建立开放式多媒体教学平台,进行协作学习极大的激发了学生的学习兴趣,转变传统教学观念,培养学生的自主学习习惯,通过多种途径使他们的各种智能得到尽可能大的发挥,提升学习能力。
二、教学培养模式多样化
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,教学设施与软件设计平台日益完善,学生获取的知识是多样化的,而不再仅局限于课堂上。把先进的现代教育技术引入“电工电子技术”课程体系建设中,培养学生科学的设计理念,将理论、仿真和实践有机结合,从根本上转变传统的电工电子电路分析设计教学方法。当然,在实际的教学过程中不可重此轻彼,要做到理论与实践有机结合起来,引导学生更多地主动思考、主动探索、主动发现,加深对理论知识的认识,充分调动学生学习的积极性,有效提高学生的工程实践能力和创新能力。
1.计算机仿真与传统硬件实践相结合通过计算机仿真平台,由过去的简单验证实验现象、观察实验波形,转向深入分析电路设计思想,强调实验的真实性,尝试解决基本原理与工程实际相结合的难题,让学生在一个与实际工作相似的模拟环境下进行学习,培养学生科学思维、实验技能、设计能力和创新能力,增强他们走向社会的适应能力。Multisim仿真软件是ElectronicsWorkbench(简称EWB)的升级版本,它是加拿大的InteractiveImageTechnologies(IIT)公司于20世纪80年代推出的从电路仿真设计到版图生成全过程的电子设计虚拟电子工作平台,特别适合于电子电路的设计工作。[9]Multisim仿真软件最重要的特点是:(1)Multisim仿真软件中虚拟电子仪器可以对模拟、数字电路进行仿真,具有较强的电路仿真分析能力,元器件和仪器仪表与实际情况非常接近,采用内部提供的理想模型库构建电子电路,利用清晰明确的仿真过程使学生加深对基本理论知识的理解。[10](2)Multisim仿真软件提供的电路模型可以帮助学生了解电工电子技术中典型电路的实验原理和测试仪器仪表的使用,尤其是在电路仿真分析时不必担心元器件和电子仪器的损坏。学生在设计电路过程中,可以修改电路及其参数,随时观察结果进行仿真调试,同时与理论结果进行对照,还可以对电路进行故障设置,以观察故障条件下电路的各种现象,这是真实实验环境中是难以做到的。
2.教学资源信息化和网络化的建设及应用现代教育信息技术的全方位应用,如:注重网络教学资源建设,建立课程教学网站和网络实验教学平台。学生可在任何时间、地点,通过校园网络进行自主学习和交流讨论,在课程教学网站中开辟教学讨论区,开展师生之间、同学之间交流讨论并为学生答疑解惑。教师可通过网络交互平台,实时课程教学信息、教学计划、考核要求,开展网络答疑、专题讨论和教学情况调查等教学辅助工作。建立网络实验教学平台,集成了实验教材、多媒体网络实验课件、电子教案、元器件数据手册、实验教学案例等立体化教学资源。创建一个多角度学习、多方位交流的平台,为学生提供丰富的网络信息资源,满足“电工电子技术”课程教学改革的需要,也为实行开放式实验教学模式奠定基础。
三、综合能力量化考核方式
1、考试内容拘泥于教材,重知识,轻能力。课程考试的内容大多根据指定的教材或所讲授的内容出题,考试内容多是以知识考核为主,缺乏考核学生综合运用知识的能力和创新能力。一些老师为了使更多的学生过关,在考试前划范围、给重点,从而导致了大学生养成“上课记笔记,课后看笔记,考试背笔记,考后扔笔记”的机械学习方法。
2、考试过程中轻过程,重结果。以分数高低作为判断的唯一标准,造成有些学生一味追求考试分数,而忽视全面素质的提高,造成高分低能,甚至有些学生学习的目的只是为了应付期末考试,平时不注意认真听讲,到考试前几周开始突击复习,学习前松后紧,这样也许可以通过考试,但并不能真实反映学生对知识的掌握情况。
3、考试方式缺乏多元化、全面性,形式比较单一。以闭卷考试为主,题型多为填空、选择、判断、计算等,难以体现课程的特点,只能简单的考核学生的记忆知识和简单推理的基本技能,无法考核学生运用知识的能力和创新能力。客观题较多,抑制了学生的创造性和个性,不利于培养创新素质。
4、考试时间安排的不合理。考试大多安排在期末,致使学生平时懒于学习,考试前突击学习,养成投机心理;只考核学生成绩,不能及时反馈、促进教学;考试后信息反馈不足,难以准确评价教学效果。
二、改革考试方式,促进教学改革,全面提高学生创新能力培养
1、革新考试内容,增加设计性、创新性内容。《电工与电子技术》是一门应用性极强的课程,考试时,题型应该尽量减少客观题比例,避免过于侧重知识的机械记忆,考试内容应转移到对分析和综合应用的考核上。
2、加强过程管理,强调学习过程中的考核和监测。不再“一考定终身”,而是把考试当作一个贯穿教学的过程来对待。要求在教学进程中进行连续的、不定期的考核,考核的形式可以是多样的。如增加平时成绩在总成绩中的比重,以加强对学生平时学习的考核和督促。平时的考核可以采用作业、课堂提问、讨论、报告、阶段性测验等多种方式。通过多种形式,综合考量学生的学习效果。在这个过程中,可以提高学生的参与性,加强学生和教师的交流,提高学生的课堂学习效率,真正的掌握所学知识,而不是仅为了应付考试,同时,教师也可以了解到学生对知识点的掌握情况,动态的调节后续教学内容。考核时要注意两种不良倾向:只注重平时成绩的积累;平时不学习,期末突击复习。
3、增加小设计、小制作、小论文等实践性环节,作为考核成绩的一部分,鼓励学生实践、创新。《电工与电子技术》是一门实践性很强的课程,可以结合课程内容,从现实生活中挖掘课题,如从简单电路的声控灯、门铃、防盗报警、双联灯到空气断路器、电气布线等,鼓励学生由浅到深,开展以求知为目的的开放型自主学习活动,提高学生的学习兴趣,培养创新和实践能力,并把该环节的内容作为考核成绩的一部分。
三、结束语
在传统的教学模式中,教师的板书、绘图、列表等占去课堂的大部分时间,课堂容量小、学生接受程度不高。而运用多媒体技术进行教学,节省了因板书、作图占用的时间,因此教师有更多的时间与学生进行互动交流。在课堂互动环节,教师可以利用计算机网络、多媒体、专业网站、信息搜索、电子图书馆、网上课程和远程学习等丰富的教育信息资源,帮助学生扩充教学知识量,使学生不再仅限于学习课本上的内容。有助于帮助学生拓宽视野,开阔思路,增强学生的认知能力,从而缩短了学生对新知识的接受时间,拓展了信息渠道且丰富了课堂教学容量。王锁根提到:现代教育技术可以丰富教学资源,扩大信息量,特别是多媒体技术的运用,大大提高了单位时间内的有效信息量,丰富了教育信息资源。[5]此外,现代教育技术的引入,还能够使《电工电子技术》的课堂教学过程更为生动、教学内容更为突出,因此,在《电工电子技术》课堂引入现代教育技术可以优化课堂教学环境、构建高效课堂。
2《电工电子技术》教学中存在的问题及可能的对策
2.1过于依赖现代教育技术,不利于提升
教师的实际教学能力,应注重教师教学观念的转变目前,上海的中职学校都配备了现代教育技术教学设备,例如,多媒体设备、数字媒体设备、网络教学设备等,这为教师进行《电工电子技术》的课堂教学提供了运用现代教育手段的基础。然而,运用新的教育教学手段并不等同于教师实际教学能力的提升,很多教师在进行《电工电子技术》授课时,往往过度依赖现代教育技术设备。比如:一些教师把是否应用了多媒体技术作为评价课堂质量的标准,将所有的内容制成课件。本可以由教师口头阐释清楚,或由其他教学手段就可以解决的问题,却花费大量的时间、精力去制作课件,课堂上很少与学生进行语言、思维上的沟通互动,忽视教师作为教学活动的主导作用,过分强调形式,而忽视实效。因此,现代媒体只能是教师在教学活动中的辅助手段,在整个教学过程中教师的主导性和学生的主体性地位是不应丧失的。曾亮指出:现代教育技术只是辅助《电子电工技术》课程教学的手段,很多学校仅仅利用了它的“硬件”功能,忽视了基于硬件平台的模块化教学体系构建。因此,教学的形式依旧松散,没有发生质的改观。注重现代教育技术在《电工电子技术》课程中的教学应用,应以提升教师实际教学水平及教学观念的转变为出发点,构建新型课堂教学模式为目标,防止教师把现代教育技术当作一种媒体播放工具。学校领导要重视教师的培训,加强对《电工电子技术》授课教师应用现代教育技术的培训力度,重点应放在“如何创新教学手段”、“如何运用现代教育技术构建全新课堂”、“如何进行现代教学设计、教学模式、教学方法”等方面,鼓励他们在利用现代教育技术的基础上,不断尝试、创设具有鲜明主题的特色课堂教学。总之,鼓励教师充分利用现代教育技术的多样性的同时,避免他们过度地依赖现代教育技术设备,只有这样才能全面提升教师的实际教学水平。同时,在信息高速发展的今天,知识更新速度加快,教师应密切关注本专业科学发展的新动向,更新教学内容,才能与时俱进。
2.2课堂教学同质化现象严重,应构建培养创新人才和多元化的教学模式
教育同质化就是指教育方法和教育形式大致一样,教学并未关注学生不同特点和个性差异,阻碍每一个学生的优势潜能的发展。目前,大多数教师在讲解《电工电子技术》课程中的数字电路、模拟电路、电工基础等内容时,都会借助Multisim软件进行仿真演示授课,但往往也仅限于演示教学,并不会展开创新教学。武雪辉就曾指出:在《电子技术基础》课程教学中,应注重新式现代教育技术的研究和应用,避免形成“固化式”教学手段。[7]为使教学更具有针对性,学校应结合具体实际,鼓励教师积极利用数字媒体的教学平台。教师可根据学生热爱应用论坛、微博、微信等即时通讯工具的特点,将《电子电工技术》课程拆分为若干个模块制作程微课,传送到这些网络平台,利用现代通讯平台的即时留言、即时回复、数据资源存储、数据资源上传等功能,建立《电工电子技术》课程的网络教学资源库,与学生展开“虚拟化”、“无缝化”的及时通讯教学。这种教学形式方便学生随时随地学习,给予学生多元化的教学体验。因此,根据学生个体差异,教学的实际情况,在合理运用现代教育技术硬件的基础上,构建起合适的《电工电子技术》课程教学体系,实施特色教学,尊重教育规律和学生身心发展规律,为每个学生提供适合的教育,是克服同质化教育、培养创新人的关键。
2.3教学手段更新缓慢,制约教改深入发展,建议加强现代教育手段的研究
教学手段发展较缓慢,也是影响和制约现代教育技术在《电工电子技术》教学中优化发展的重要因素。为推进教育教学改革,更好地解决教学改革中出现的问题,应加强对现代教育技术方法和手段上的研究,包括关于计算机技术、多媒体信息技术、通信技术、仿真技术、虚拟现实技术、人工智能技术的研究,探索现代教学设计、创新教学模式和教学方法,把最前沿的现代科学技术运用到教育中。近年来,国内外兴起的现代媒体技术非常多,例如数字摄影摄像技术、3D数字媒体技术、数字人机交互技术等,上述技术在现代技术领域内都是十分前沿的内容,但仍未有效拓展至教育教学领域。为此,有条件的学校应重视开展现代教育技术的教学软件研发和设计,将优秀的现代教育技术尽快引入到《电工电子技术》课堂教学中。为了促进教学水平的不断提高,广大教师必须不断拓展视野,增长学识,不断提高自身素质,结合自己所教学科和学生实际努力提高软件的开发与应用水平,积极推进现代教育技术的发展和应用。
3结语
作为一种教学方式和教学手段,多媒体图文并茂,具有效率高、信息量大、省时等优势,对其充分利用,可以有效地提高课堂教学效率和保证教学质量。在《数字电子技术》课程教学中,对于抽象、难于理解的内容,教师可以充分利用PPT课件讲解以及图片、动画、视频、音频演示、EDA仿真软件的直观演示等多媒体辅助教学手段,生动形象地呈现所研究对象的复杂变化过程,使学生通过生动形象的直观观察,更好地理解所研究对象的内在规律,对重点、难点及疑点问题理解透彻。如讲授模拟电子系统以及模拟和数字集成系统时,以图1(a)中扬声器系统原理图和(b)中CD播放机框图为例,通过学生直观观察和教师必要的讲解,能有效提高课堂效率和学生学习的兴趣,加强学生对模数转换和集成系统有更好的理解。《数字电子技术》课程教学中引入多媒体辅助教学手段能在有限的时间内增加授课的信息量,使教学内容形式丰富、灵活,有利于解决“学时短、内容多”的矛盾。但教师作为多媒体教学的实施者,不能过分依赖多媒体,应该以学生为核心,围绕教学目标,充分将多媒体资源及其它资源共同构成统一的教学资源系统,注重多媒体教学与传统教学相结合,扬长避短,避免出现讲课速度太快、学生跟不上或者讲课沦为用PPT演示文字和图表的单调过程等等。
2巧设教学情境和问题,激发学生学习兴趣,树立自主学习意识
根据教学内容的难易、重点,向学生提出要解决的中心课题,要求他们分析问题情境,探索问题的解决方法。笔者讲授《数字电子技术》中“二值逻辑与基本逻辑运算”时先介绍安全带报警系统,如图2所示,然后引到学生思考“什么是与逻辑”,之后了解与运算之后,发问“如何用与门实现安全带报警系统”。通过巧设问题和情境,激发学生那种强烈的探索欲望,使学生处于一种积极的思维状态。对于教材中比较抽象的概念和原理,在教学中要深入浅出,用形象生动的比喻去帮助学生进行分析理解,提高学习兴趣,激发学习热情。学生沉浸其中,才会学有所思、学有所问、学有所悟、学有所得,才会有新的发现。要想让学生沉浸于学习还得发挥学生的主体作用。凡学生能够自己探索得出的,决不替代,凡学生能独立发现的,决不暗示,尽可能给学生多一点思考的时间。为让学生深刻理解74HC151七段显示译码器[6]三个辅助端即灯测试输入、灭灯输入和锁存使能输入端的功能,笔者让学生根据74HC151的功能表,分析输出有字形时对应的三个辅助输入端信号分别是什么,从而得出结论:灯测试输入端用于检查译码器本身及显示器各段的好坏,灭灯输入端用于将不必要的零熄灭,锁存使能输入端由0跳变到1时,输入码被锁存,输出只取决于锁存器的内容。
3授课要承前启后,注重教学内容的衔接
在教学中关注知识之间的前后联系,了解知识的来龙去脉,可以使我们更好地衔接教学内容之间的关系,形成一个系统的知识链;在这一基础上的教学设计,能促进学生利用迁移、转化的方法来解决问题,能使我们有效合理地进行教学。一方面注意本课程内容的前后衔接,另一方面注意本课程与前后相关课程的衔接。如讲全加器时,可以得出全加和S和进位数Co的表达式,分别如式(1)和式(2)所示。根据式(1)、(2)和已经学习的半加器知识,由此得到图3(a)所示的全加器实现电路。同时,引导学生将式(1)和式(2)分别变换成如式(3)和式(4)所示的最小项表达式。进而,让学生回忆二进制译码器74HC138重要应用之一,即可以实现给定的组合逻辑函数。最终,在引导下,学生得出如图3(b)所示的电路图,即用已学的74HC138实现全加器的功能。这样学生开阔了思维,加深了对已学知识的理解。有意点拨前后课程中与本课程相关的知识点及其应用,让学生认识到电子技术课程承前启后的重要作用,激发学习的兴趣和热情,提高学习的主动性,树立学好电子技术课程的信心。
4理论联系实际,拓展学生的思维能力
理论教学学生一般感觉枯燥、难学懂。在理论教学的过程中,若能结合具体实验案例,则能给予学生感性认识,提高学习兴趣,进而通过理论学习上升到理性认识,再到实践环节中,验证理论,又可促使学生真正理解理论知识,进一步深化理论。对数字电子技术的掌握更重要的是能够通过电路的学习学到一种思维方式,学会一些分析问题和解决问题的方法。逻辑运算是数字电子技术的基础,让学生理解基本运算是重点也是难点。为此,笔者在讲授或运算时,以如图4所示的“入室盗窃检测和报警系统”为例讲解或运算及或门的应用。这样一来,学生易于理解或运算的本质及其应用。教学多结合实际,激励学生不但要具有坚实的理论基础而且应能够灵活综合应用来分析和解决问题。
5重视作业环节
高职院校的学生多数是由于分数不理解而走入高职院校的,所以存在着底子薄问题,缺乏自觉学习的能力,再加之院校的不理解使其在学习上更缺乏信心,在课堂上无法集中精力进行听讲,理解能力和动手能力都较差。同时电工电子技术又是一个理论性较强的课程,不仅名词概念多,而且原理上较为抽象,与学生在高中时所学过的知识没有多大的联系,所以在接受上存在着一定的难度。这就需要教师针对教材的内容特点及学生的个性特点来进行教学,从而使学生夯实基础,更好的对电工电子技术知识进行领会。
1.1针对学生物理基础差、电学知识概念模糊的现状,在开展电工电子技术课程课堂教学前,需要认真找出本堂课所需要的电学基础,找出哪些概念、基本原理和基本方法是必需的
例如,在学习晶体二极管和整流电路这一节时,首先要理解晶体、导体、半导体、绝缘体等等这些概念,深刻理解半导体的三大特性;其次,鉴于半导体在整个学科中的重要性,回顾物质结构示意图的画法,尤其要了解硅元素的结构示意图。在学生了解了硅元素的物质结构示意图,了解了半导体以及半导体的三大特性等这些准备知识的基础上,给学生讲授二极管及整流电路,就比较轻松。
1.2电工电子技术教学中,每一节知识都是为后面知识的基础,这就需要在每一节新课程内容开始前,需要花一定的时间去对原来学过的知识进行巩固
在对原来知识充分理解的基础上,才能开展新的教学,这对于教学效果的提升将会起到极其重要的作用。不打好基础,就像建筑地基不牢一样,根基不稳,则上面建设得再美好也是在浪费时间而已。电工电子技术教学也一样,学生没有打好基础,则会在以后的知识学习中无法进行理解,从而对课堂产生厌倦,对学生失去兴趣。所以在教学中,教师可以通过多种形式来对学生的基础进行巩固,如讲解、提问、制作知识卡片等,以便于更好的提高学生的学习效果。
2通过改革教学方法使学生更好的掌握电工电子技术知识
2.1创造一个良好的课堂氛围
高职学校的学生入学门槛很低,学生素质也存在着较大的差异,部分学生存在着一些不好的习惯,课堂上睡觉、挑衅及答非所问的现象都普遍存在,学生具有较强的叛逆性和任性,由于知识缺乏所以在学习中极度的不自信,但其个性中又存在着自傲,针对于这部分学生,如果教师一味的进行批评指责则不会达到好的效果,可能会导致这部分学生对这门课程的厌恶程度增加。所以教师需要以宽容的态度来轻松对等学生的一些缺点和毛病,在对学生自身的不足之处进行纠正时要利用恰如其分的提醒,给学生发展意见的机会,允许其有背离常规的思维,增加师生之间的交流,让学生充分的感受到课堂气氛的轻松和愉快,从而才能更好的发挥其主观能动性,在课堂中畅所欲言,激发其学习的兴趣。
2.2加强实验教学
长期以来在我国传统的教学方法上,通常都更注重理论教学,所以在学生刚接触这个专业时就会首先进行理论知识的学习,电子技术专业理论知识具有抽象性,在学生毫无感性认识的基础上进行理论教学无法取得良好的教学效果,所以需要先让学生通过实验进行验证,然后再进行理论学习,学习一定理论知识的基础上,再进行实践,这样在教学中理论和实践相结合,可以使学习更好的掌握对知识点进行掌握,而且具有较强的动手能力。例如在讲单管放大电路时,老师先让学生在实验室自己动手连接一个共发射极单管放大电路,然后用万用表分别测出不同输入情况下的输出电压,并记录下来,同时用示波器观察输入、输出波形,最后以小组为单位,讨论输出、输入电压的比值以及波形的情况,这样让学生有了感性认识后,老师再结合理论分析学生在实验中观察到的现象,学生便很容易理解放大原理,并掌握知识点。
3结束语
“数字电子技术”课程首先让学生了解了数字电路的基础知识及逻辑代数,接着重点让学生熟悉常用的集成电路及其应用。在掌握基础知识的前提下,在课程的教学过程中采用项目教学法,引导并启发学生采用模块化的设计思路对综合性的数字系统进行设计。项目的选择应遵循的原则:(1)难度适中;(2)与现实生活紧密结合;(3)能够激发学生学习兴趣;(4)与专业相关,对专业知识有更深入的理解。
二、项目教学法的实施步骤
1.创造情境,激发学生兴趣。
在教学中创建良好的教学环境,激发学生的学习兴趣。例如在课程的“组合逻辑电路设计”教学中,询问学生有没有献过血。通过此问题可以激发学生的好奇心,探究献血和所学知识的相关性;接着询问血型匹配知识。通过此问题调动大家探讨的积极性;最后提出能否利用所学知识设计一个血型匹配判断电路。通过前期的情境培养,使学生对“组合逻辑电路设计”知识产生浓厚的兴趣。
2.围绕主题,逐步深入。
学习了典型的时序集成电路后,为了进一步加深学生对集成电路的理解和应用,继而引导学生作进一步讨论:能否用现有知识设计数字电子钟?数字电子钟的设计包含哪些模块?学生对数字电子钟比较熟悉,能够确定数字电子钟需要实现哪些功能。学生通过研究和讨论,设计出数字电子钟的总体结构图。数字电子钟的模块包括:秒脉冲信号产生、计数、译码、校时和显示等基本模块,利用Multisim仿真软件实现各电路模块的独立调试和仿真,再进行系统的级联调试。在此过程中,教师应引导学生思考数字电子钟的关键问题:秒脉冲信号如何产生?时计数电路,即二十四进制计数电路如何设计与实现?分、秒计数电路,即六十进制计数电路如何设计与实现?时(分、秒)译码电路如何设计与实现?时(分、秒)显示电路如何设计与实现?怎样实现对时、分的校准。
3.模块化设计,团队合作。
基本设计思路确定以后,进入项目的实施阶段。在对学生进行分组时,应从多个方面考虑团队成员的组合,如知识结构、特长、性格等。确定了小组成员后,明确每位同学职责。项目负责人将项目任务模块化,负责项目的整体组织和协调,确保项目有条不紊地开展;成员两人一组完成子模块的设计与调试;最后以小组为单位,梳理项目,由项目负责人组织编写和完善所有项目文档和报告。在项目的设计过程中,学生参考他人的设计及实现方法时,主要是学习他人的设计方法,如编码、接口和电路的工作原理,而不是原封不动地使用他人的电路。在项目的方案论证过程中,鼓励学生开展讨论。学生可以通过提方案、相互补充和正反对比等多种探讨思路,对所拟定的方案进行仿真或试验验证。教师在这一环节中力求全面把握学生动向,主动获取学生设计过程中的认知错误,加以指导。最后学生可以得出电子钟每一子模块的设计内容。数字电子钟的第一部分是时间基准,即时钟。学生通过查阅资料发现,为了获得可能的最高精度,时钟电路选择比较常见的32.768kHz的晶振,而32768是2的15次方,所以对这种晶振进行15次分频的话,就可以得到准确稳定的1Hz的标准时钟信号。数字电子钟的第二部分是秒计数器。秒计数器的工作原理为:给其装载一个初始值并执行减计数至零。当计数到达零时,产生一个时钟脉冲并将其传递给分计数器。在这里,装载的初始值根据需要设定的时间和时钟基准信号来计算,若时钟基准信号为1Hz,则60s的设定时间所需的初始值为60,若时钟基准信号为2Hz,则60s的设定时间所需的初始值为120。也就是说,装载的初始值等于需要设定的时间乘以时钟基准信号。数字电子钟的第三部分是分计数器,它实现分的计数和显示,且进行小时比较。每当秒计数器减至零时,分计数器加1。电路需包含一个比较电路的8位计数器,以实现分的复位并使小时计数器加1。通过仿真,学生发现,为了保证LED显示的正确性,当复位为零时,设置显示值为59。数字电子钟的第四部分是时计数器,当分计数器计数到60时,小时计数器加1。在计数器的设计过程中,学生最容易忽略计数器的工作特性,在仿真时就会出现问题。例如,在电子钟设计中计数器选用74LS193时,就要考虑其工作特性,在分计数器的值小于而不是等于60的那一个时刻加1。这样做可以避免使用额外的逻辑运算,来使比较器的输出转化为小时计数器的输入时钟脉冲。小时计数器电路中也应该包含一个比较器,用以检测当前值是否为12(电子钟小时显示为12进制),如果是,立即将小时计数器复位。
4.总结问题,共同研讨。
在项目教学实施的过程中,教师在做到整体掌握、全程引导的同时,还要尊重学生的设计,协助学生解决遇到的难题。如学生在校时电路的设计中遇到了如下问题:校时电路的开关在接通和断开时均存在抖动问题,使电路无法正常工作。这时学生在教师的鼓励、引导下查阅资料,了解到常用的消除抖动的方法:软实现(编程实现)、硬件实现。软实现即处理器查询或者监视开关的状态,当开关在规定时间内没有改变状态时,即认为开关已经不再抖动。常用的硬件去抖动的方法有:(1)使用施密特触发器电路;(2)使用CMOS555定时器;(3)基本RS锁存器电路。利用施密特触发器电路消除抖动时,应确保施密特触发器的门限电压尽可能小,以保证能被电容上的电压触发;当开关存在很多抖动时,最好的方法是采用CMOS555定时器构建单稳态电路来消除抖动。当开关按下时,555定时器可以输出一个稳定的脉冲信号,代替开关来触发实际;利用基本RS锁存器电路,将锁存器的S端接开关输入,R端接应用电路,将开关的状态锁存,当操作完成后取消锁存。学生可以分组,应用不同的方法消除抖动,比较去抖动的效果,确定最佳方案。学生通过查阅资料,不仅解决了设计中遇到的问题,同时也发散了思维,扩展了知识面。
5.时序仿真,实现目标。
学生通过原理图设计,得到了秒脉冲信号、二十四进制计数器、六十进制计数器,通过仿真可以得到其时序图,引导学生总结利用集成计数器芯片实现其他进制计数器的方法,最后通过级联实现数字钟的设计和仿真。每个小组实现项目设计后,教师应对学生作品进行评价,项目组负责人应向全班汇报并展示本组设计的作品,列举在项目实施过程中遇到的问题及解决方案。
6.拓展项目,鼓励创新。
在学生实现了项目任务时,教师可以引导学生进行项目的拓展,增强学生的灵活应用能力和创新能力。鼓励学生进行讨论,如现在市场上的电子钟定时有何特点,学生自身对定时功能有何要求等。学生可以通过提方案、互相补充、多方面对比等探讨过程,实现电子钟个性化定时的设计。在这一过程中,学生不仅学会思维探索,而且提高了对知识的理解记忆,为课程学习打下了坚实基础。不要局限于一套设计方案。在系统设计前,将学生分组,要求每组同学采用不同的方法达到设计目的。例如用数字电路设计一个闪烁式LED时序电路,在设计时序发生器时可以采用以下几种方法:(1)555定时器;(2)慢时钟;(3)快时钟,通过计数器来分频。
三、结语
在考核方式上,主要改革就是改变“期末成绩=平时成绩+期末考试成绩”这样的传统方式,结合独立院校学生学习积极性低、到课率差的现状,让“平时成绩=平时成绩+考勤成绩”,这样“期末成绩=平时成绩+考勤成绩+期末考试成绩”,按照数字电子技术课程实践要求较高的特点考勤成绩占10%,平时成绩占30%,期末考试成绩占60%。其中考勤成绩可要求学生按时上下课,并认真听讲即可得满分,这样可以很大程度上提高学生上课积极性,改善到课率低这样的现状,其中平时成绩可分为两部分,平时作业占10%和实验占20%,作业要求学生认真独立完成。实验可参考实验操作,实验报告以及实验考试三个部分来打分。
2教学方法改革
(1)改变传统教师直接讲新内容的方式,可以在每节课开始,先写出本节课要解决的所有问题,按照问题来讲课,让学生带着问题听课,这样可以提高学生学习兴趣。例如在讲卡诺图化简时,可先提几个问题:①什么是最小项?②卡诺图的结构?③逻辑函数和卡诺图的关系?④用卡诺图如何化简表达式以及卡诺图化简规则?在讲课中可一步一步逐渐解决问题,最后让学生学会如何用卡诺图化简逻辑表达式。
(2)因为在数字电子技术课程中主要以分析和设计两部分为主,在学生学习这门课程中就可以让学生逐步建立设计思维,可从最基础最简单的开始,例如最初可让设计一个判断输血者与受血者的血型是否符合的逻辑电路,4-6个人分为一组,采用小组讨论的形式,最后要求每组说明自己的设计思路,并比较每种设计的优劣点。这样可逐步设计计数器、秒表计时器等等。当然在此过程中,为防止个别学生偷懒,可在每组说明自己的设计思路时,要求每位同学只说一个部分。
(3)传统的教学手法主要用黑板讲授,但是数字电子技术这门课有大量的电路,像集成芯片的内部电路图,需花费大量时间画图,而且这种教学手法单一,很难提高学生学习兴趣,随着现代教学技术发展,多媒体技术应用越来越多,我们可以在数字电子技术的教学中采用多媒体教学,当然多媒体教学也有弊端,幻灯片放映过快,没有黑板讲述思路清晰,所以我们可以在以多媒体讲课为主的情况下,采用黑板辅助的教学方式。这样既节省大量教学时间,又可以提高学生学习兴趣。
(4)实验教学部分需要降低验证性实验的比例,增加设计性实验内容,为增加学生对实验的重视度,可增加实验考试部分,可在实验开始时告诉学生将会进行实验考试,实验考试内容就在所有做过的实验中,到时抽签决定做那个实验,可以提高学生独自做实验的积极性。
3结束语