王良成

(三亞學院 理工學院;海南 三亞 572000)

實驗教學改革必須要提高學生動手能力、提高實驗教學效果，增強師生間的互動。實驗教學不但要讓學生聽得懂，還要能做得出來。實驗教學可以借助于現(xiàn)代信息技術，創(chuàng)設良好的學習情景，突出雙向性、參與性、互動性。通過合作、交流、對話等活動，更多地開展啟發(fā)式教學和協(xié)作式學習，更好地培養(yǎng)學生綜合素質［1］。

1 多媒體技術引入實驗教學的必要性

多媒體技術是指把文字、圖形、聲音、圖像、動畫、影像等多種媒體的信息通過計算機進行處理，集成具有交互性系統(tǒng)的一種技術［2］。多媒體技術在理論教學中的應用已經(jīng)非常普遍，因其直觀性、快捷性、趣味性，得到了學生的認可，取得了良好的效果。目前，我校實驗教學大部分采用傳統(tǒng)的黑板教學模式，在黑板上書寫實驗題目、目的、原理、內(nèi)容及步驟等。黑板的篇幅有限，很難將實驗步驟完整、清晰地表達出來，學生理解實驗步驟更多的是靠授課教師的講解和實驗指導書，教學方法呆板。同時，因實驗教學的特點，不便經(jīng)常擦寫板書內(nèi)容，沒有體現(xiàn)出實驗教學那種生動、靈活的教學特點。所以，多媒體技術教學方法的引入迫在眉睫。

2 實驗教學中多媒體技術的組成

在實驗教學中應用多媒體技術，不應簡單地將板書用PPT來代替。傳統(tǒng)的黑板教學方法也有其自身的優(yōu)點，應將兩種方法結合起來使用，各取長處。英國牛津大學出版社的《教育學》中說:“所有的直觀教具中，要數(shù)黑板最普遍、最重要、最靈活”［3］。所以，多媒體技術實驗教學應包括多媒體技術和黑板教學兩個方面。

在黑板教學中將實驗課程的實驗題目、實驗目的、實驗設備與器件等基本實驗教學內(nèi)容以板書的形式表現(xiàn)，這部分內(nèi)容不多，但也是實驗課程的重要組成部分。而多媒體技術的應用主要是用來講解實驗原理、實驗內(nèi)容及步驟的內(nèi)容，這部分內(nèi)容的原理性和操作性較強，就要發(fā)揮多媒體技術表現(xiàn)力強、生動、活潑的特點。應用多媒體技術，在計算機中使用Proteus軟件來仿真實驗原理，使學生清楚地看出電路中電流流向、電壓高低變化的過程，對實驗的理解將變得更容易。用PPT投影實驗操作步驟，實驗步驟的表達采用程序流程圖的形式，使實驗步驟更直觀、清晰，一目了然。

3 多媒體技術的應用方法

在多媒體技術應用中應分三個步驟來進行，即:板書來書寫基本實驗課程的內(nèi)容;Proteus軟件仿真講解實驗原理;PPT投影實驗操作步驟。三個步驟有機地結合在一起才能收到良好的教學效果。

3.1 板書書寫基本實驗內(nèi)容

由于PPT一個界面的容量有限，不能表達更多信息。所以，每次實驗課的基本實驗信息還是以板書書寫為主。如，實驗題目、實驗目的、實驗儀器及器件、思考并回答問題等。板書在教學中的作用是不容忽視的，它是教學的得力工具。在使用黑板教學中，教師可以一邊觀察學生聽課狀態(tài)，一邊隨時更改書寫內(nèi)容，在教學中可以更直接的了解學生上課狀態(tài)。以《模擬電子技術基礎實驗》中“實驗五觸發(fā)器及其應用”實驗為例，進行介紹。

3.1.1 實驗題目

實驗五觸發(fā)器及其應用。

3.1.2 實驗目的

(1)掌握基本RS，JK、D觸發(fā)器的工作原理;

(2)掌握JK、D觸發(fā)器的邏輯功能測試;

(3)熟悉分頻器的工作原理及實驗方法;

(4)了解觸發(fā)器之間相互轉換的方法。

3.1.3 實驗儀器及器件

(1)實驗儀器:數(shù)字電路實驗箱THD－1、數(shù)字萬用表MY60、雙蹤示波器MOS－620CH;

(2)實驗器件:四2輸入與非門74LS00×1、反相器74LS04×1、雙上升沿D觸發(fā)器74LS74×2、雙下降沿JK觸發(fā)器74LS112×2。

3.1.4 實驗原理

見Proteus軟件仿真部分。

3.1.5 實驗內(nèi)容及步驟

見PPT部分。

3.1.6 思考并回答問題

(1)JK和D觸發(fā)器都是邊沿觸發(fā)器，他們的觸發(fā)特性有什么不同?

(2)由JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器構成的八分頻器在工作原理上有什么區(qū)別?

3.2 Proteus軟件仿真講解實驗原理

軟件仿真是目前電子線路設計較常用的手段，具有直觀、方便等優(yōu)點，參考價值高［4］。電子技術實驗中電流電位變化看不見摸不著，不能直接觀察，需要相關儀表才能測出來。在講解實驗原理時就會比較抽象，不容易理解。我們可以借助Proteus仿真軟件對實驗電路進行仿真，通過軟件在仿真電路中可以清楚看出電流流向、點位變化情況，使實驗原理更加清晰、易理解、易掌握［5］。Proteus軟件包含三大部分:電子線路仿真與設計(電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術等電路設計仿真)、單片機系統(tǒng)仿真及層次電路和PCB設計［6］。我們在實驗中使用的主要是仿真功能部分，以《模擬電子技術基礎實驗》中“實驗五 觸發(fā)器及其應用”實驗“D觸發(fā)器構成八分頻器”為例，說明用Proteus講解原理。

3.2.1 實驗原理

如圖1所示，為由3個D觸發(fā)器構成的8分頻器，CP為被分頻的方波波形，R、S為復位(清“0”)、置數(shù)(置“1”)端，用于設置 D觸發(fā)器的初態(tài)。Q2和Q3的時鐘脈沖信號分別來自前一級D觸發(fā)器的反向輸出端，這樣在Q1、Q2、Q3處輸出的波形頻率分別為CP的1/2、1/4、1/8，Q3為1/8倍CP頻率波形輸出端。D觸發(fā)器又稱延遲觸發(fā)器，其輸出狀態(tài)的改變依賴于時鐘脈沖的觸發(fā)，即在時鐘脈沖邊沿的觸發(fā)下，數(shù)據(jù)由觸發(fā)器的輸入端(D)傳輸?shù)捷敵龆?Q)［7］。

3.2.2 實驗波形

各點輸出波形如圖2所示，由波形圖可以看出:Q1的波形頻率是CP的1/2，Q2波形的頻率是Q3的1/2，在Q3輸出端得到的波形頻率是CP端輸入波形頻率的1/8。從波形圖中還可以看出，Q1的觸發(fā)邊沿是CP的上升沿。因Q2和Q3的時鐘脈沖從D觸發(fā)器的反向輸出端取出，所以Q2的觸發(fā)邊沿是(Q1)'的上升沿，Q3的觸發(fā)邊沿是(Q1)'的上升沿。

圖1 Proteus仿真分頻器電路

圖2 Proteus仿真分頻器電路輸出波形

3.3 PPT投影實驗操作步驟

實驗操作步驟是指導學生完成實驗的關鍵內(nèi)容，操作步驟是否清晰，是否容易理解，對學生實驗效果的影響較大。在以往黑板教學方法中，實驗操作步驟都是采用板書文字的形式來敘述。對操作步驟的文字描述內(nèi)容多，不容易抓住重點，而且步驟的先后順序不容易掌握。對PPT演示文稿中的流程圖，有一個非常經(jīng)濟的評價:“簡約，不簡單”［8］。用PPT表示實驗操作步驟，以程序流程圖的模式來表示，一個實驗題目盡量采用一頁PPT表示，就會使操作步驟簡單明了、步驟的先后關系表達更清楚。在PPT的設計中其內(nèi)容應與教學目標緊密相連，堅持結合專業(yè)特點，選擇有效傳遞信息的類型，以發(fā)揮最大效能［9］。同樣，以《模擬電子技術基礎實驗》中“實驗五 觸發(fā)器及其應用”實驗為例，實驗操作步驟如圖3所示。

圖3 投影PPT8分頻器實驗操作步驟

圖3 中，按圖連接實驗電路方框中，應注意:(1)R、S接邏輯電平輸出;(2)Q1、Q2、Q3接邏輯電平顯示;(3)CP接連續(xù)脈沖輸出(1 kHz);(4)CP、Q3接雙蹤示波器(要共地);(5)檢查無誤后方可接通電源。觸發(fā)器清零方框圖中應注意:(1)將RS置01，使觸發(fā)器的Q1Q3為0;(2)將R置1。

4 結束語

本學期，將多媒體技術應用到了2010級通信工程專業(yè)《數(shù)字電子技術基礎實驗》這門課中，取得了良好的教學效果，學生在實驗速度、實驗效果上比上學期的《模擬電子技術基礎實驗》要好很多(上學期的《模擬電子技術基礎實驗》采用的是傳統(tǒng)黑板教學模式)。近期又對該授課方法的效果做了一次匿名問卷調(diào)查，90以上的學生都認真填寫了問卷內(nèi)容。他們對授課方式、授課效果、實驗效果等方面反應強烈，普遍認為比上學期的教學方式要靈活、易于掌握。同時也有部分同學提出了建議:更希望能將實驗步驟制成影音文件，這樣可以在宿舍看視頻，預習實驗了。

［1］刑曉軻.多媒體實驗教學方法在有機化學實驗教學中的運用［J］.漯河職業(yè)技術學院學報，2009，8(5):137－137.

［2］袁國駿，穆強.高校多媒體實驗教學利弊分析及相應對策［J］.實驗室科學，2009，10(5):39－40.

［3］錢鳳.黑板教學:一種逐漸被淡忘的教學方式［J］.教學論壇，2012，12:13－14.

［4］王良成.“淺談結合電子設計競賽進行電子類實驗教學改革［J］.實驗室科學，2011，14(3):46－49.

［5］王良成，王喜鴻，王連勝.提高電子類實驗教學質量的方法研究［J］.實驗科學與技術，2011，9(5):121－124.

［6］朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩，等.Proteus教程－電子線路設計、制版與仿真［M］.北京:清華大學出版社，2008.

［7］樸慧京.觸發(fā)器的種類及特點(上)［J］.家電檢修技術，2008(4):221－222.

［8］胡世強.再談PPT與PPT教學課件［J］.中國教育信息化，2011(10):62－64.

［9］韓凌，楊平，孟利，等.材料科學與工程專業(yè)多媒體實驗教學系統(tǒng)探索［J］.中國冶金教育，2011(1):39－40.