MOOC教學設計體驗教學研究

孫霞 董剛

【摘要】針對傳統數字電子技術教學中，學生體驗性較差、反思能力較弱的問題，提出了在MOOC（大型開放式網絡課程）設計中，以學生為核心設計授課環節，提高了“數字電子技術”MOOC教學中學生學習的體驗性，激發了學生學習數字電子技術課程的積極性，培養了學生的反思能力，為數字電子技術教學工作提供了良好的借鑒。

【關鍵詞】數字電子技術?MOOC教學?體驗教學?教學反思

一、引言

數字電子技術教學以組合邏輯電路和時序邏輯電路為核心，對多種數字器件的原理和應用進行學習，學生通過對數字器件原理和應用的學習，掌握數字電子技術的核心內容。在傳統教學中，數字電子技術作為專業基礎課程，采用的都是合班教學，授課人數多，體驗性較差。傳統教學受到授課學時影響，教學的反思環節薄弱。針對傳統教學中存在的問題，MOOC教學在教學設計上，采用實踐為反思內容，以實際生活中的交通燈顯示、時鐘設計、數據選擇器、單穩態觸發器等具體內容為課程作業，激發學生反思的興趣。

二、實際案例

1.交通燈顯示的課程設計反思

交通燈顯示是由七段顯示譯碼管實現，課程設計包括七段顯示譯碼管的功能表、表達式和應用構成。七段顯示譯碼管輸入包括四個引腳W、X、Y、Z，輸出包括A、B、C、D、E、F、G這七個輸出端口，輸入和輸入直接的邏輯關系使用真值表進行表達。在七段顯示譯碼管的表達里，要明確七段顯示譯碼管和數碼管的區別。對應七段顯示譯碼管，反思部分為：（1）七段顯示譯碼管是如何實現交通燈顯示的時間倒計時的？（2）在實現交通燈顯示電路中，對譯碼管如何選型？（3）請使用MULTISIM軟件連接交通燈顯示電路。

在MOOC教學的反思問題提問下，學生不僅能掌握七段顯示譯碼管的原理和應用，而且能夠通過查找資料對交通燈顯示電路進行仿真，學生可以通過上網查找資料充分認識不同型號的七段顯示譯碼管的工作特點。甚至能夠引申到十字路口交通燈控制的控制方案上進行討論，成功激發了學生反思的欲望，學生在學習過程中也獲得良好的體驗。

2.時鐘的課程設計反思

時鐘的設計包括時間的顯示電路、定時電路、校正電路、報警電路等構成。對于時鐘的顯示電路可以使用計數器分頻來實現小時、分鐘和秒鐘之間的進制關系;對于時鐘的定時電路可以使用555定時器來進行設計;對于時鐘的校正電路可以使用在計數器的時鐘端口快速輸入CP信號進行設計;對于時鐘的報警電路可以使用555定時器推動揚聲器進行設計。對于時鐘設計，反思部分為：（1）不同類型的計數器如何實現24分頻和60分頻電路？（2）校正電路的時鐘選取如何確定頻率？（3）報警電路如何實現報警頻率和報警時間的控制？

在以上反思問題提問下，學生不僅能掌握課本上經典計數器74HC161的原理和應用，而且能通過查找資料，掌握不同型號計數器（74HC160、74HC390、74HC163）的應用;在報警電路頻率控制上，甚至有部分同學研究了聲音頻率和人體感受之間的關系;部分學生還能夠應用仿真軟件MULTISIM對時鐘電路進行仿真，在具體仿真電路上完成自己的想法和對時鐘電路的要求。

3數據選擇器的課程設計反思

數據選擇器在原理上等價于一個單刀多擲的開關，四選一數據選擇器在地址端輸入“00”時，選通數據端口D0送到輸出端;在地址端輸入“01”時，選通數據端口D1送到輸出端;在地址端輸入“10”時，選通數據端口D2送到輸出端;在地址端輸入“11”時，選通數據端口D3送到輸出端。可以形象比喻為點擊郵箱動作（單輸入），彈出多個選項——寫信、草稿箱、已發送（多輸出）的操作。數據選擇器是典型的單個輸入多個輸出的電路，而數據分配器正好與之相反，數據分配器是多個輸入單個輸出的電路。對于數據選擇器，反思部分為：（1）多輸入單輸出的數據分配器是如何實現數據分配的？（2）請分別使用譯碼器、數據選擇器來實現三人表決器的電路設計。

在以上反思部分，學生通過和自身使用電子器件聯系，給出多個精彩比喻。比如：多輸入單輸出類似于打電話，輸入多個數字只接通一個電話。學生不僅掌握了元件的原理，也提出了精彩紛呈的形象比喻。

4.單穩態觸發器的課程設計反思

單穩態觸發器是由兩個或非門加一個電容和一個電阻構成，單穩態觸發器本身只有一個穩定狀態，單穩態觸發器的特點是：沒有觸發信號時，單穩態觸發器處于穩定狀態;外加觸發信號后，單穩態觸發器進入暫穩態，經過時間T后自動恢復穩定狀態。對于單穩態觸發器，反思部分為：觸發信號端口的微分電路如果去除，當輸入的觸發信號是寬脈沖信號的時候，電路會出現什么情況？

經過反思，學生了解到微分電路的作用是：把輸入端口輸入的任意寬脈沖或者窄脈沖，全部轉變為窄脈沖。使得輸入的脈沖不會因為脈寬問題影響輸出的跳變。學生把單穩態觸發器形容成拉力器，沒有觸發信號（外加拉力）時，拉力器處于穩定狀態;外加觸發信號（拉力）后，拉力器進入暫穩態，經過時間T后自動恢復穩定狀態。學生在學習態度上，完成了由傳統教學的“要我學”到MOOC教學的“我要學”的轉變。

三、總結

以實際生活中的交通燈顯示、時鐘設計、數據選擇器、單穩態觸發器等具體內容為課程設計的反思部分，不僅在MOOC教學的15分鐘有限時間里對電路原理進行了充分的學習，而且翻轉了課堂，完成了學生從“要我學”到“我要學”的學習觀念轉變。

安徽理工大學電氣與信息工程專業電氣專業1～3班的實際MOOC教學應用表明，MOOC教學通過以實踐為反思的教學設計成功激發了學生學習的興趣，提高了學生的反思能力，使得學生獲得良好體驗。

參考文獻：

[1]李曼麗，張羽，葉賦桂.大規模在線開放課程的教育學考察[M].北京：清華大學出版社，2013

[2]閻石.數字電子技術基礎（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2016

[3]楊上影.微課設計與制作[M].北京：高等教育出版社，2017

[4]康華光.電子技術基礎數字部分（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2014

[5]林濤.數字電子技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2018

資助基金：

1.安徽省質量工程項目，項目名稱：數字電子技術。項目編號：2015MOOC043。

2.安徽理工大學第五批中青年學術骨干項目。項目編號：校人事2015[29]號。