摘要:文章在分析數(shù)字電路課程性質(zhì)與作用的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了基于項(xiàng)目教學(xué)模式的課程結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)、課程內(nèi)容選取與規(guī)劃、教學(xué)組織與實(shí)施、教材編寫與選取等課程設(shè)置問題，最后，通過項(xiàng)目教學(xué)實(shí)例說明項(xiàng)目教學(xué)的具體實(shí)施過程。

關(guān)鍵詞:項(xiàng)目教學(xué);數(shù)字電路;課程設(shè)置;教學(xué)實(shí)例

項(xiàng)目教學(xué)是將某門專業(yè)課程按類別分為若干知識(shí)和技能單元，每個(gè)知識(shí)和技能單元作為一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，每個(gè)教學(xué)項(xiàng)目都以應(yīng)用該項(xiàng)知識(shí)和技能完成一個(gè)具體的項(xiàng)目任務(wù)作為目標(biāo)，所以，項(xiàng)目教學(xué)是將理論與實(shí)踐融于一體的教學(xué)模式。把理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)較好的融于到具體項(xiàng)目是搞好項(xiàng)目教學(xué)的關(guān)鍵，所以，數(shù)字電路課程結(jié)構(gòu)必須按照項(xiàng)目教學(xué)模式來重新設(shè)置，本文結(jié)合作者項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究工作對基于項(xiàng)目教學(xué)模式的數(shù)字電路課程設(shè)置進(jìn)行淺顯探討。

一、課程的性質(zhì)與作用

《數(shù)字電路》是高等職業(yè)院校電子信息專業(yè)、通信專業(yè)等電類專業(yè)的一門核心職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。

本課程主要針對企業(yè)生產(chǎn)第一線產(chǎn)品裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)、維修、生產(chǎn)管理等崗位。通過基于工作任務(wù)的項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯電路分析能力、邏輯電路設(shè)計(jì)能力(即用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)具有一定功能的邏輯電路，而不是設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器、譯碼器、計(jì)數(shù)器等)、常用儀器儀表使用能力(如雙蹤示波器、穩(wěn)壓電源、信號(hào)源、計(jì)數(shù)器、頻率計(jì)、萬用表等儀器儀表使用能力)、邏輯電路制作能力、故障排除能力、仿真工具使用能力、自學(xué)能力、設(shè)計(jì)報(bào)告編寫能力及職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成，本課程培養(yǎng)的核心能力是邏輯電路分析能力、邏輯電路設(shè)計(jì)能力。

二、課程結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)

課程教學(xué)設(shè)計(jì)的理念:以項(xiàng)目教學(xué)開展課程教學(xué);實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化教學(xué);以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線，以應(yīng)用為目的。依據(jù)此理念設(shè)計(jì)出的課程教學(xué)內(nèi)容體系如圖1所示。

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)包括單元實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3個(gè)方面?！皢卧獙?shí)驗(yàn)”訓(xùn)練常用電子儀器的使用方法和數(shù)字電路的基本測試方法，它所涉及的內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，充分體現(xiàn)課程的實(shí)踐性?！胺抡鎸?shí)驗(yàn)”主要利用EWB平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握仿真工具的使用方法，并能利用仿真工具對一些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行仿真?！霸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是通過常用的數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)簡單功能的邏輯電路。

項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)采用EWB仿真設(shè)計(jì)+實(shí)物制作相結(jié)合的手段，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要利用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)具有一定功能的數(shù)字系統(tǒng)。在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中鼓勵(lì)學(xué)生將課外科技活動(dòng)、數(shù)字電路制作大賽納入教學(xué)活動(dòng)中來，課內(nèi)外學(xué)習(xí)相互結(jié)合，使學(xué)生視野開闊、能力增強(qiáng)。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)時(shí)間比例為1∶1;并安排2周課程設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合實(shí)踐訓(xùn)練。

(一)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路:設(shè)計(jì)的項(xiàng)目應(yīng)覆蓋整個(gè)工作領(lǐng)域和承載這個(gè)工作領(lǐng)域所需要的知識(shí)和技能;項(xiàng)目結(jié)構(gòu)劃分應(yīng)體現(xiàn)工作體系的特征;在以項(xiàng)目劃分為線索進(jìn)行工作分析的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。

項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)具體原則:項(xiàng)目應(yīng)覆蓋知識(shí)點(diǎn)和技能要求;知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容應(yīng)最大限度地融于項(xiàng)目教學(xué)之中;項(xiàng)目大小要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)度和要求來確定;項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)要考慮教學(xué)組織的可行性和合理性。

(二)課程教學(xué)實(shí)施思路

課程教學(xué)實(shí)施思路:理論教學(xué)主要結(jié)合在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行教學(xué)。

課程的教學(xué)以項(xiàng)目作為核心實(shí)例帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)講授，以工作任務(wù)完成過程為主線選擇和組織課程內(nèi)容，以完成工作任務(wù)為主要學(xué)習(xí)方式，每一個(gè)項(xiàng)目分解為若干個(gè)工作任務(wù)，通過每一個(gè)工作任務(wù)使學(xué)生掌握必要的理論知識(shí)和技能。大部分內(nèi)容教學(xué)實(shí)施在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行理論實(shí)踐一體化教學(xué)，可先分析再實(shí)踐，或先實(shí)踐再分析理論知識(shí)，或隨講隨練，講練結(jié)合，工學(xué)交替，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行。教學(xué)實(shí)施過程中突出“以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線，以應(yīng)用為目的”原則，重點(diǎn)加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過對項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

(三)實(shí)踐教學(xué)的4個(gè)層面

本課程教學(xué)模式是基于工作過程的項(xiàng)目式教學(xué)，借助這種教學(xué)模式和項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)3個(gè)實(shí)踐平臺(tái)，構(gòu)建了由基礎(chǔ)訓(xùn)練、應(yīng)用訓(xùn)練、創(chuàng)新訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練組成的“四個(gè)層面”的實(shí)踐教學(xué)體系，為學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)提供強(qiáng)有力保障，能使學(xué)習(xí)者在實(shí)踐活動(dòng)中主動(dòng)學(xué)習(xí)和有效應(yīng)用知識(shí)，極大提高教學(xué)效果和學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的效率。

三、教學(xué)內(nèi)容的選取與規(guī)劃

(一)教學(xué)內(nèi)容選取依據(jù)

教學(xué)內(nèi)容要集中體現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，內(nèi)容的選取應(yīng)該以企業(yè)對崗位知識(shí)能力要求和學(xué)生適應(yīng)崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力要求為依據(jù)。這就要求數(shù)字電路課程組的教師經(jīng)常到企業(yè)進(jìn)行知識(shí)和能力要求的調(diào)研，對企業(yè)所要求的知識(shí)點(diǎn)和能力進(jìn)行分析，根據(jù)調(diào)研結(jié)果及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使數(shù)字電路的內(nèi)容符合行業(yè)企業(yè)發(fā)展的需要。另外，教學(xué)內(nèi)容的選取還要考慮能較好地解決“基礎(chǔ)知識(shí)、技能與學(xué)生適應(yīng)崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力”的關(guān)系，“基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力”的關(guān)系，“理論與實(shí)踐”的融合關(guān)系、比例關(guān)系等關(guān)系，使《數(shù)字電路》課程內(nèi)容體系具有高等職業(yè)教育的針對性，適應(yīng)電子信息職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)。

(二)教學(xué)內(nèi)容具體規(guī)劃

1、理論教學(xué)內(nèi)容。必修模塊:數(shù)字電路基礎(chǔ)，邏輯門電路，組合邏輯電路，觸發(fā)器，時(shí)序邏輯電路，脈沖電路;選修模塊:半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程器件，數(shù)/模轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換;拓展模塊:MAX+PLUSII軟件操作訓(xùn)練，用VHDL語言設(shè)計(jì)功能模塊(拓展模塊不納入正常教學(xué)，利用課余時(shí)間結(jié)合數(shù)字電路設(shè)計(jì)制作競賽開展教學(xué)，滿足部分學(xué)生需求)。

2、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容體系如圖2所示，具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容:加法計(jì)算器的設(shè)計(jì)與制作包括邏輯門電路功能的測試和加法計(jì)算器的設(shè)計(jì)兩個(gè)項(xiàng)目。涉及相關(guān)知識(shí):與、或、非邏輯運(yùn)算，復(fù)合邏輯運(yùn)算，TTL門電路，OC門，三態(tài)門，TTL門電路、CMOS門電路的分類及其比較，TTL與CMOS數(shù)字集成電路的使用規(guī)則，邏輯代數(shù)的基本定律及規(guī)則，組合邏輯電路的描述，組合邏輯電路的分析，最小項(xiàng)與最大項(xiàng)，常用數(shù)制與BCD碼;邏輯函數(shù)的化簡，組合電路設(shè)計(jì)方法，數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)，組合邏輯電路中的競爭-冒險(xiǎn)現(xiàn)象。搶答器的設(shè)計(jì)與制作包括譯碼器功能的測試、編碼器功能的測試、鎖存器功能的測試和搶答器電路設(shè)計(jì)等4個(gè)項(xiàng)目。涉及相關(guān)知識(shí):LED顯示器，顯示譯碼器，譯碼器，使用變量譯碼器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù);編碼器，二進(jìn)制優(yōu)先編碼器功能擴(kuò)展;D 鎖存器;搶答器的組成框圖(包括編碼器、譯碼器、鎖存器)。計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作包括觸發(fā)器邏輯功能測試、簡單計(jì)數(shù)器邏輯功能測試、集成計(jì)數(shù)器功能測試和計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與調(diào)試等4個(gè)項(xiàng)目。涉及相關(guān)知識(shí):基本RS觸發(fā)器，同步觸發(fā)器，邊沿D觸發(fā)器，邊沿JK觸發(fā)器;時(shí)序邏輯電路的組成，計(jì)數(shù)器的類型，計(jì)數(shù)器的分頻功能，同步時(shí)序電路分析;集成四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 74LS161，集成四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 74LS163，集成異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290，可逆計(jì)數(shù)器74193;計(jì)數(shù)器模數(shù)的變化，振蕩器。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作完成有一定功能數(shù)字鐘(能顯示小時(shí)分鐘基本功能)設(shè)計(jì)制作，這一個(gè)項(xiàng)目是對前面所有相關(guān)知識(shí)的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。

四、教學(xué)組織與實(shí)施

教學(xué)組織與實(shí)施的思路:教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)以項(xiàng)目和案例作為單元展開教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)組織形式采取實(shí)際操作與講解相結(jié)合，單元學(xué)習(xí)時(shí)間為4課時(shí);教學(xué)過程中正確處理知識(shí)學(xué)習(xí)與工作任務(wù)的關(guān)系，做到知識(shí)學(xué)習(xí)為完成任務(wù)服務(wù)，知識(shí)學(xué)習(xí)為技能形成服務(wù);最后，學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得報(bào)告、圖紙、工藝文件、作品等學(xué)習(xí)成果。

項(xiàng)目的具體組織實(shí)施過程中，重點(diǎn)考慮如何通過設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)墓ぷ魅蝿?wù)引入相關(guān)理論知識(shí)。例如通過“三人表決電路設(shè)計(jì)”、“簡單加法計(jì)算電路設(shè)計(jì)”兩項(xiàng)工作任務(wù)，引入組合電路設(shè)計(jì)方法、邏輯函數(shù)化簡方法等知識(shí)點(diǎn);通過這兩個(gè)任務(wù)，學(xué)生容易理解化簡后結(jié)果盡可能用相同芯片去實(shí)現(xiàn)它，因此“與或式”結(jié)果不如“與非與非式”，“與或式”就意味著要用與門和或門，再簡單的邏輯函數(shù)至少要兩個(gè)芯片，“與非與非式”只用與非門，如果邏輯函數(shù)不復(fù)雜，一個(gè)芯片可解決問題。又如通過“用74160及簡單門電路構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器(0-7)”和“數(shù)字鐘中分鐘指示電路設(shè)計(jì)與調(diào)試”兩個(gè)工作任務(wù)，引入N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法:串接法(即級(jí)聯(lián)法)、復(fù)位法、置數(shù)法。

五、教材編寫與選擇

項(xiàng)目式教學(xué)教材選用應(yīng)該是以主、輔兩本教材結(jié)合使用的選用原則。為了保證項(xiàng)目教學(xué)的順利實(shí)施，應(yīng)該以自編校本教材為主教材，選擇理論知識(shí)順序與校本教材基本一致的規(guī)劃教材為輔助教材。校本教材在章節(jié)順序上，以項(xiàng)目和工作任務(wù)為主線來編排內(nèi)容順序，兼顧學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，并將知識(shí)和能力有機(jī)地融入到完成工作任務(wù)的具體過程中;在內(nèi)容編排上，按先基本邏輯電路后邏輯部件、先單元電路后系統(tǒng)電路、先數(shù)字電路后脈沖電路的原則編排，實(shí)踐與理論在內(nèi)容上相互充實(shí)、相互補(bǔ)充，邊學(xué)邊做。

采用兩本教材的目的是滿足部分自學(xué)能力較強(qiáng)學(xué)生擴(kuò)展知識(shí)的需要，對一些內(nèi)部電路的分析、原理的分析，自學(xué)能力較強(qiáng)學(xué)生可通過自學(xué)獲得知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

六、項(xiàng)目教學(xué)實(shí)例

以“智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)”這一項(xiàng)目為例說明項(xiàng)目教學(xué)的具體實(shí)施過程。這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程包括4個(gè)階段:

第一階段:任務(wù)布置。第一步是教師布置工作任務(wù)，講解必要的相關(guān)知識(shí)，如原理框圖;第二步是分小組討論，按強(qiáng)弱搭配原則分小組討論，教師參與學(xué)生的討論，提出要解決的關(guān)鍵問題，即如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示與按鍵數(shù)字相對應(yīng)的數(shù)碼，如何實(shí)現(xiàn)閉鎖功能，學(xué)生展開對這兩個(gè)問題的討論，教師逐步啟發(fā)學(xué)生，得到解決問題的基本方法。

第二階段:仿真設(shè)計(jì)。第一步是利用仿真平臺(tái)在仿真實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，搭接電路并激活仿真軟件，查看所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)所要求的技術(shù)指標(biāo);第二步是教師對學(xué)生仿真設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行考核。

第三階段:電路制作。第一步是學(xué)生在面包板上搭接電路，自行排除故障;第二步是分小組進(jìn)行答辯并考核。

第四階段:教師總結(jié)?？商暨x1-2個(gè)電路進(jìn)行演示，并講解工作原理。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了鎖存器、編碼器、顯示譯碼器的原理，動(dòng)手能力得到了很大提高，電路制作的速度、排除故障能力明顯提高。整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)體現(xiàn)了課程整體設(shè)計(jì)的理念，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)驗(yàn)室制作教學(xué)手段，采用了項(xiàng)目教學(xué)式、小組討論式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電路的教學(xué)內(nèi)容和模式應(yīng)不斷的改革，這就要求數(shù)字電路課程組老師在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，做到與時(shí)俱進(jìn)，并在今后的教學(xué)過程中還要不斷深入研究和探索。

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(作者單位:湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)