“數字電路”課程教學改革與探索

寶都吉雅，郭華

（鄂爾多斯應用技術學院，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

傳統數字電路的教學主要是老師講學生聽、老師做學生看，理論是理論，實實驗是實驗，二者是分開的。由于我院學生為二本學生，入學時在本科層次較低階段，自我學習能力較弱，這樣的教學方法使學生望而生畏，教學過程中就成了老師的“獨角戲”。

1 “二維三階”的教學活動

教學活動以二維三階：線上線下+課前課中課后方式進行。課前老師通過雨課堂推送預習視頻、了解學生的反饋，設計課堂教學環節，學生利用MOOC預習、完成預習題單，反提問等形式；課中老師要點回顧、重難點講解、動態調整教學計劃、課堂小結、在線測試、引入項目，學生課堂聽課小組討論彈幕反饋、學生可以通過輪值發言人、隨堂提問、小組研討展示、數字電子技術與我的專業；課后老師推送課后拓展視頻、設計相關項目，學生看知識拓展視頻、動手查資料設計項目、答辯項目[1]。這次項目選擇數字電路中選了三個項目，分別為：全減器的設計、四人搶答器的設計、數字鐘電路設計。學生自己查資料、自己設計、仿真電路、搭建電路來驗證設計效果和準確性。

2 教學實踐過程舉例

本次舉例選擇數字電路課中的“時序邏輯電路的分析”來呈現教學過程。時序邏輯電路和組合邏輯電路是數字電路中的兩大核心內容。分析時序邏輯電路，就是要找到給定時序電路的邏輯功能。就是要求找出電路的狀態和輸出在輸入變量和時鐘信號作用下的變化規律。

表1 課程分解情況

2.1 課前學習

在上課之前老師在雨課堂中建好班，學生加入到了雨課堂班級。在課前學習階段，教師雨課堂中發布：錄制好的時序邏輯電路分析的課程視頻、課程PPT和預習內容、課前測試題，并在雨課堂中設置好限定的時間，在有限時間內看完視頻、完成預習內容。學生在手機雨課堂端查看教師發布的課前任務通知，完成預習內容，并在評論區內反饋不懂的問題和遇到的難題向老師反饋，教師實時關注學生的學習動態，及時地給學生答疑解惑[2-4]。

2.2 課堂學習

課中老師知識要點回顧、重難點講解、動態調整教學計劃、課堂小結、在線測試、引入項目，學生課堂聽課小組討論彈幕反饋、學生可以通過輪值發言人、隨堂提問、小組研討展示；教師回顧觸發器和門電路的相關內容，通過問題引入課程講解內容。選取一個同步米利型時序邏輯電路為例，課堂學習中，首先帶領學生復習和回顧觸發器的類型、觸發方式、門電路的相關內容，其次，講解驅動方程、輸出方程、狀態方程的概念；并根據電路列好三個方程，第三，將任意組輸入變量和電路的初態的取值帶入狀態方程和輸出方程，可算出電路的次態和現態下的輸出值，以得到的次態作為新的初態，和這時的輸入變量取值一起再代入狀態方程和輸出方程進行計算，又得到新的次態和輸出值。如此繼續下去，將全部的計算結果列成真值表的形式，就是狀態轉換表，還可以進一步把狀態轉換表的內容表示成狀態轉換圖，還要確定電路是否自啟動。最后做課堂小結，再布置一個時序電路、學生分組討論，老師以答辯的形式驗收分析結果[5-6]。

2.3 課后實踐

課后實踐是課堂學習的延續和補充，學生首先proteus仿真分析過得電路、通過觀察仿真結果來更直觀了解邏輯狀態圖的循環過程，也加深理解有效循環、無效循環等概念，根據循環情況直接判斷出邏輯功能。在此基礎上根據仿真圖在連接元器件，加深學生的課堂知識。最后通過項目的答辯不留死角的把問題分析清楚。課后老師推送課后拓展視頻、布置相關設計任務項目，提高學生的動手能力。

圖1 學生連接電路圖

3 教學效果

通過幾輪的教學，課堂教學效果較好，課堂氣氛非常活躍，學生的自主學習能力、動手能力、創新意識都又明顯提高。教學改革以來學生成績一年比一年好，2020年學年學生期末考試成績80以上的達到43%。課堂效果也得到學校督導和同事的肯定，學校督導梁建平教授給出“可以作為觀摩課程”的評價[7]。學生的創新意識也有所提高、學生積極申請大學生創新創業項目，并獲批國家級項目，學生參加中國機器人大賽暨RobCup公開賽中國工程機器人大賽、全國機器人大賽Robcon賽事、華北五省機器人大賽、“飛思卡爾”等賽事累計獲得一等獎、二等獎、三等獎等其他獎項共計90余項。

4 結語

本文以內蒙古自治區教育科學“十三五”規劃課題“數字電路理實一體化教學方法的研究”為背景，用二維三階：線上線下+課前課中課后教學方式，從教學效果上看，這種教學法很好的調動了學生學習主動性，實現理實一體化，有非常好的教學效果。