數(shù)字電路課程項目教學(xué)的研究與實踐

摘要:本文以數(shù)字電路課程部分章節(jié)開展教學(xué)方法改革為例，介紹了引入項目教學(xué)法的一些做法和體會。

關(guān)鍵詞:中職教育;課程改革;教法;項目教學(xué)

近年來，筆者在理論與實踐一體化教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，針對中職電子類專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀，積極開展課堂項目教學(xué)的研究與探索，在數(shù)字電路課程教學(xué)中，突破了傳統(tǒng)課程以理論為體系的章節(jié)順序，建立了以項目為體系的課程結(jié)構(gòu)，整個課程以精心設(shè)計的三人表決器、搶答器、循環(huán)彩燈、觸摸延時電路、秒鐘等十三個實用電路制作項目為綱，以項目任務(wù)引導(dǎo)理論教學(xué)，將理論教學(xué)與實踐制作有機(jī)結(jié)合起來，既完成了如常用門電路、計數(shù)譯碼電路、觸發(fā)器等理論內(nèi)容的講授，又同時通過實訓(xùn)讓學(xué)生明白理論在實踐中的應(yīng)用，明了實用電路的設(shè)計思路，明確集成電路的具體應(yīng)用，明析企業(yè)生產(chǎn)的實際流程，較好地完成了教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和解決實際問題的能力，取得了良好的效果。

下面以數(shù)字電路中常用的多路開關(guān)和觸摸延時電路的教學(xué)為例，介紹筆者在進(jìn)行D觸發(fā)器的原理及應(yīng)用的教學(xué)中引入項目教學(xué)的過程和做法。

一、本項目要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)和需要的課時

本項目教學(xué)的目的是以指導(dǎo)學(xué)生自行組裝一個電路為項目達(dá)到以下的學(xué)習(xí)效果:

掌握D觸發(fā)器的功能(包括符號、狀態(tài)方程、真值表、觸發(fā)特點(diǎn)等)和實際應(yīng)用;熟悉常用D觸發(fā)器集成電路的使用方法和注意事項;鞏固電子工藝基本技能。

完成本項目共需要5個課時的時間。

二、本項目事先要做的準(zhǔn)備工作

1、精心設(shè)計電路:筆者精心設(shè)計了應(yīng)用D觸發(fā)器組成的簡單應(yīng)用電路(如圖1所示)，該電路主要有多路開關(guān)和觸摸延時兩個功能。任意按S1、S2開關(guān)中的一個，都可以控制發(fā)光管V2的亮或暗，學(xué)生從中可以聯(lián)想到家中常用的雙連開關(guān);輕輕觸摸R8上方的金屬則發(fā)光管V6就會亮，過一會兒自動熄滅，學(xué)生從中可以聯(lián)想到家里樓道常用的延時開關(guān)。該電路有實際應(yīng)用價值，又是生活中常見的例子，具有直觀性，便于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過該電路基本可以闡述D觸發(fā)器的大部分教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)目的。

2、準(zhǔn)備項目所需的器材:筆者在充分調(diào)試電路成功的基礎(chǔ)上，利用Protel設(shè)計了印制板，并通過廠商定制了PCB板;接著準(zhǔn)備元器件，為了提高學(xué)生的元器件識讀識別能力，還特地在元器件中混入部分容易混淆和不良的元器件;再接著是準(zhǔn)備儀器儀表和工具，包括數(shù)字萬用表、電烙鐵(架、錫)、直流穩(wěn)壓電源等。

3、制作教學(xué)課件:為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，筆者在制作教學(xué)PPT的同時，還事先拍攝了電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)車間的生產(chǎn)實景和部分在實際生產(chǎn)中利用D觸發(fā)器制作的產(chǎn)品。這樣使教學(xué)相對地更接近企業(yè)實際生產(chǎn)，并拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生求知的欲望。

4、準(zhǔn)備任務(wù)書和項目報表:教師根據(jù)項目內(nèi)容，設(shè)計項目任務(wù)書、項目實施報告、學(xué)生項目計劃表和項目評價表，力求各報表具有實用性和可操作性。

5、指導(dǎo)學(xué)生課前準(zhǔn)備:學(xué)生事先預(yù)習(xí)教師布置的讀書任務(wù)，準(zhǔn)備必要的工具，收集生產(chǎn)實際中常見的與多路開關(guān)和延時器有關(guān)的例子。

三、精心設(shè)計教學(xué)程序

第一節(jié)

1、教學(xué)演示:教師準(zhǔn)備已安裝好的多路開關(guān)和觸摸延時電路。請一位學(xué)生上臺演示:(1)任意按S1、S2開關(guān)中的一個，每按一下V2的亮暗狀態(tài)就發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)。(2)輕輕觸摸R8上方的金屬則發(fā)光管V6就會亮，過一會兒會自動熄滅。(3)讓學(xué)生調(diào)節(jié)R4(改用可變電阻)，可以明顯地改變延時時間。這樣的演示十分直觀，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。接下來播放教師自拍的錄像，學(xué)生看了個個興趣十足，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在輕松愉快的氣氛中實施高效率、高質(zhì)量的教學(xué)活動。

2、布置任務(wù):教師利用學(xué)生興趣高漲的機(jī)會提出本項目的名稱、任務(wù)、時間安排。并指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計項目工作計劃，填寫項目計劃表。

3、清點(diǎn)材料:發(fā)放安裝電路套件并介紹元器件，回顧學(xué)生已知的元器件的識讀識別和測量方法。

第二節(jié)

1、安排學(xué)生安裝多路開關(guān)。要求學(xué)生根據(jù)電路圖、PCB板圖和元器件清單，選擇正確元器件進(jìn)行安裝，要求安裝符合工藝要求，安裝過程操作規(guī)范。安裝后自檢無誤再通過同學(xué)間互檢無誤，并填寫項目評價表中該部分內(nèi)容。

2、學(xué)生利用直流穩(wěn)壓電源為電路板提供+6V直流電壓。學(xué)生每任意按下S1或S2開關(guān)一次，發(fā)光管V2的亮暗狀態(tài)會發(fā)生一次變化。學(xué)生根據(jù)安裝情況和測量結(jié)果填寫項目實施報告。教師要告知通電后的初始狀態(tài)有兩種情況，可能是V2被點(diǎn)亮也可能是V2熄滅，并請學(xué)生考慮原因以激發(fā)學(xué)生的求知欲，為后面的電路改進(jìn)埋下一個伏筆。

3、學(xué)生安裝成功多路開關(guān)后會有探知其中原由的欲望，教師適時地告訴學(xué)生這是利用了D觸發(fā)器的功能實現(xiàn)的。接下來教師介紹D觸發(fā)器的符號和CD4013的管腳功能，說明D觸發(fā)器在現(xiàn)在這樣連接的情況下，其狀態(tài)方程為Qn+1=，因而每按一下開關(guān)S1或S2(S1和S2是或邏輯關(guān)系)，D觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致V1的開關(guān)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，從而控制V2狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，亮暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換。為下一節(jié)課的授課埋下伏筆。同時教師對項目實施過程中存在的故障原因進(jìn)行分析。

第三節(jié)

筆者利用這一節(jié)課的時間從學(xué)生已知的JK觸發(fā)器的基礎(chǔ)上較為系統(tǒng)地介紹了D觸發(fā)器的符號、真值表、功能、狀態(tài)方程和觸發(fā)時刻，并與本項目的應(yīng)用結(jié)合起來，說明如何通過為Qn+1=實現(xiàn)多路開關(guān)的功能。

第四節(jié)

安排學(xué)生安裝觸摸延時電路，正確安裝完畢后利用直流穩(wěn)壓電源為電路板提供+6V直流電壓。輕輕觸摸R8上方的金屬則發(fā)光管V6就會亮，過一會兒自動熄滅。教師引導(dǎo)學(xué)生利用已知的D觸發(fā)器的知識分析觸摸延時電路的工作原理。同時對存在的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生自行分析檢修。指導(dǎo)學(xué)生填寫項目實施報告和項目評價表，教師適時進(jìn)行檢查，了解學(xué)生項目學(xué)習(xí)的情況。

第五節(jié)

首先安排部分學(xué)生介紹安裝該電路的心得，說明對D觸發(fā)器以及該電路的理解。教師歸納D觸發(fā)器的基本原理、該電路的基本組成和設(shè)計思路，以及元件參數(shù)對電路的影響，引導(dǎo)學(xué)生拓展思考，討論在該電路中如何增加多路開關(guān)的路數(shù)和改變延時時間并進(jìn)行自主選擇元器件R4或C調(diào)整延時時間，鼓勵學(xué)生積極思考，提高電路分析能力。然后由學(xué)生全面填寫項目實施報告、項目評價表，教師參與評價。最后教師總結(jié)本項目的實施過程，評價本項目的實施效果，并客觀提出存在的問題和今后學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題。

至此，整個項目任務(wù)完成。教師收回有關(guān)的材料和學(xué)生項目實施報告、項目評價表并對項目做出分析總結(jié)評價。

四、采用項目教學(xué)法的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)——效果好:筆者實施項目教學(xué)法的班級學(xué)生的實踐操作能力和分析能力明顯比采用傳統(tǒng)教學(xué)的班級學(xué)生強(qiáng)，理論知識也夠用且理論應(yīng)用能力更強(qiáng);學(xué)生興趣:用項目教學(xué)法對學(xué)習(xí)成績好的學(xué)生的主動性學(xué)習(xí)有很大的自主空間，促進(jìn)了學(xué)生的個性化能力的發(fā)展，對學(xué)習(xí)成績不理想學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有較為明顯的促進(jìn)作用，接受項目教學(xué)的學(xué)生明顯比在教室里被動接受知識的學(xué)生更有學(xué)習(xí)興趣，更有成就感;節(jié)省時間:采用項目教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容上避免了理論的重復(fù)和理論和實踐之間的脫節(jié)，從而有效地節(jié)省了教學(xué)時間;突出技能:項目教學(xué)法當(dāng)然必須依托某實訓(xùn)項目開展教學(xué)活動，從而加強(qiáng)了學(xué)生的實踐操作訓(xùn)練，突出培養(yǎng)了學(xué)生的實踐操作技能;強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用:項目教學(xué)就是以工程應(yīng)用為單元進(jìn)行教學(xué)活動的，其過程就是企業(yè)實際工程的微型化，因而實施項目教學(xué)無疑就是在講授理論的同時同步地培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和綜合職業(yè)能力。

存在的問題——教學(xué)工作量大:教師沒有可直接使用的教材，要自行設(shè)計項目，教學(xué)備課量明顯增大，要準(zhǔn)備的材料太多，這無疑是項目教學(xué)法不能全面推廣的主要原因;教師的綜合能力要求高:采用項目教學(xué)法要求教師要有較強(qiáng)的課堂駕馭能力，要有扎實的專業(yè)知識、嫻熟的專業(yè)技能以及熟悉企業(yè)實際生產(chǎn)的情況。學(xué)校硬件條件要求高:采用項目教學(xué)法要有充足的實訓(xùn)場地、設(shè)備并要產(chǎn)生一定的材料費(fèi)用，這對現(xiàn)階段部分中職學(xué)校還是較大的制約因素。

五、采用項目教學(xué)法的幾點(diǎn)建議

1、項目教學(xué)宜采用小班化教學(xué)，最多不能超過20人。這樣人數(shù)少點(diǎn)，便于教師進(jìn)行個別指導(dǎo)。2、學(xué)校要加大投入，有堅實的硬件基礎(chǔ)作為項目教學(xué)的保障。3、教師要不斷提高專業(yè)素養(yǎng)，尤其是要了解企業(yè)生產(chǎn)的實際情況，掌握企業(yè)一線的實際應(yīng)用水平和工程能力。4、采用項目教學(xué)要因地制宜，因?qū)I(yè)制宜，因課程制宜，因生制宜。對有能力采用項目教學(xué)的課程，應(yīng)積極開展項目教學(xué);對較難開展項目教學(xué)的課程，可以局部開展項目教學(xué)，如個別章節(jié)通過某個實驗或?qū)嵱?xùn)作為項目來進(jìn)行教學(xué)。5、事先設(shè)計的項目教學(xué)程序在實施中需要根據(jù)實際情況進(jìn)行必要的微調(diào)，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn):

[1]同濟(jì)大學(xué)職業(yè)教育研究所.項目教學(xué)法的內(nèi)涵、教育追求和教學(xué)特征[J].職業(yè)技術(shù)教育，2008，(28).

[2]張常友，劉蜀陽.電子元器件檢測與應(yīng)用(項目教學(xué)法系列教材)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2009.

[3]韓曉冬，楊青峰，聶兵.項目教學(xué)法在職業(yè)教育電子技術(shù)課程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2009，(10).