李 健，李 智，馮曉磊

(四川大學(xué)電子信息學(xué)院，四川成都 610064)

“數(shù)字電子技術(shù)”課程是電子類專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課程，與后續(xù)諸多專業(yè)課程密切相關(guān)，在課程體系中有著重要的基礎(chǔ)性地位。然而，由于傳統(tǒng)的教學(xué)方式只注重教師講授，學(xué)生被動地學(xué)習(xí)以及實踐部分薄弱且效率低下，教學(xué)效果并不理想。為此，筆者提出了基于探究式案例教學(xué)的“數(shù)字電子技術(shù)”課程改革方法。通過該課程改革，將理論和實踐相結(jié)合，引入自擬題目實例仿真，使學(xué)生自己進行設(shè)計仿真，將學(xué)生被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。

1 課程的探究式案例教學(xué)

“數(shù)字電子技術(shù)”課程的探究式案例教學(xué)，是指通過從實際生活中發(fā)現(xiàn)問題，然后解決問題，進而熟練掌握理論知識，并且通過學(xué)以致用，讓學(xué)生意識到這門課程的用途和重要性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和熱情。具體地說，就是在課堂上引入實例，作為講解理論知識的主線;并且在課外讓學(xué)生自己找與所學(xué)理論知識相關(guān)的實例，然后進行設(shè)計仿真。通過引入實例，將理論和實踐緊緊聯(lián)系在一起，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中了解到課程的有用性和工程的系統(tǒng)性。雖然探究式案例教學(xué)和案例教學(xué)都是引進實例，但是兩者有很大的不同。案例教學(xué)僅僅是講授方式有所改變，學(xué)生大部分時間仍然處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)［2，3］。探究式案例教學(xué)除了在課堂內(nèi)理論知識講解中引入案例對學(xué)生進行引導(dǎo)之外，在課堂外還給學(xué)生布置一些自擬題目的實例仿真作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，較之前者，此舉會進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2 探究式案例教學(xué)的實施過程

探究式案例教學(xué)的實施過程主要分為三個階段:課內(nèi)，課外和考核。在課內(nèi)，除了理論知識的講解之外，筆者會增加實例仿真的環(huán)節(jié)。在課外，配合課內(nèi)學(xué)習(xí)，布置自擬題目的實例仿真。圖1給出探究式案例教學(xué)實施過程的框圖。

圖1 探究式案例教學(xué)實施框圖

2.1 課內(nèi)理論知識講解

課堂上，除了對知識的講解之外，探究式案例教學(xué)增加了Multisim仿真和實例設(shè)計仿真兩個部分?？紤]到“數(shù)字電子技術(shù)”課程的特點，教師在每章節(jié)最后，通過Multisim仿真演示，對內(nèi)容進行總結(jié)，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。例如:引入7段數(shù)碼管的顯示仿真。

筆者使用的教材為文獻［4］，該教材部分章節(jié)結(jié)尾有“Application Systems”部分，該部分主要講解所學(xué)知識的實際應(yīng)用。利用此部分筆者引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中。例如教材第五章“Combinational Logic Analysis”末尾，講解實例應(yīng)用“Tank Control Logic”。它首先分析Tank的工作原理，然后列出輸出端和輸入端之間的真值表，進一步列出邏輯表達式，通過化簡得到最簡式。最后畫出邏輯電路圖并仿真。通過該詳細過程，讓學(xué)生對組合邏輯電路的設(shè)計思路有整體的把握，并且使學(xué)生對如何列邏輯表達式以及邏輯表達式的化簡進行復(fù)習(xí)鞏固。

筆者通過教材中的這一實例給學(xué)生一個引導(dǎo)和啟示。讓學(xué)生根據(jù)教材上提到的例子，進行簡單的變形之后的仿真訓(xùn)練。讓學(xué)生有了“學(xué)以致用”的體會，使其產(chǎn)生自主學(xué)習(xí)的動力。

總之課堂上知識講解部分搭配的仿真，主要包括兩個部分:純理論性驗證仿真和教材給定的實例仿真。這些仿真，很大程度上提高了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與度。

2.2 課外實例設(shè)計仿真

為了進一步增加學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，使學(xué)生更多的投入到學(xué)習(xí)中，筆者增加了課外實例設(shè)計仿真環(huán)節(jié)。給學(xué)生布置自擬題目的實例仿真作業(yè)。該作業(yè)要求:①盡可能多應(yīng)用課堂上所學(xué)知識;②題目從實際生活中選擇;③要求以小組為單位完成，并細分每個成員負責(zé)的部分。

通過前段時間的訓(xùn)練，教師可對學(xué)生按照知識掌握程度進行等級的劃分，每個小組必須由屬于不同等級的學(xué)生組成。以4個等級為例:從1到4，學(xué)生的知識掌握程度依次變差。每個小組都由這4個不同等級的學(xué)生組成，位于等級1的學(xué)生作為組長。組長負責(zé)給每個組員分配工作，召集組員進行討論問題。該分組方式可以有效地避免程度好的同學(xué)聚集的情況，程度好的學(xué)生可以對程度不好的學(xué)生進行指導(dǎo)和幫助。在指導(dǎo)和幫助過程中，程度好的學(xué)生加深了對知識的理解，程度不好的學(xué)生也有進步。

學(xué)生選擇的題目包括浴室刷卡系統(tǒng)，電子密碼鎖，停車場車輛檢測系統(tǒng)等。這里主要以密碼鎖為例，講述學(xué)生完成自擬題目實例仿真的過程。首先，學(xué)生自擬題目。由于密碼鎖彌補機械鎖安全性不高的缺點，因此被廣泛應(yīng)用于防盜技術(shù)。其實用性已為大家所熟悉，有學(xué)生選擇密碼鎖作為題目很自然。其次，通過分析畫出功能框圖，如圖2所示:

圖2 密碼鎖系統(tǒng)功能框圖

然后，選擇器件。學(xué)生對框圖中每個部分器件選擇如下:①密碼輸入，選擇矩陣鍵盤，矩陣鍵盤由4行3列共12個按鈕組成，其中包含0～9十個數(shù)字密碼輸入按鈕及“確定”和“清除”按鈕;②密碼顯示，考慮到安全性，采用暗文密碼，即數(shù)碼管顯示“*”;③密碼比較。用戶通過輸入按鍵開始輸入密碼，產(chǎn)生一個脈沖信號，使三態(tài)門輸出為高阻狀態(tài)，這樣輸入密碼與設(shè)置密碼便巧妙分離。應(yīng)用74ls85比較器對輸入密碼和設(shè)置密碼進行對比，將比較結(jié)果送入“串行輸入、并行輸出”的74HC164移位寄存器。六位密碼輸入完畢，按下確認鍵。為防止多次嘗試開鎖，還增加記錄輸入錯誤密碼的次數(shù)的功能，當(dāng)輸入次數(shù)超過3次，整個電路被鎖定。④利用器件畫出原理圖并進行仿真。

為了能夠了解學(xué)生對于自擬題目實例仿真的認可度，也為接下來的教改工作提供反饋信息。筆者對學(xué)生反饋總結(jié)如下:①學(xué)生在完成這個實踐性練習(xí)的時候，對理論知識有了更深入的理解;②激起學(xué)生嘗試自己動手的熱情;③自擬題目促使學(xué)生用自己的方式和思路解決問題;④在自己解決問題的過程中，使學(xué)生勇于創(chuàng)新，開拓思維;⑤學(xué)生感覺到理論知識并不是紙上談兵，確實是可以學(xué)以致用的。

2.3 考核方式

由于“數(shù)字電子技術(shù)”課程采用探究式案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，因此考核方式也需要有所改變，不能再用期末的一次考試來評判一個學(xué)生的優(yōu)劣。新考核方式由兩部分構(gòu)成:平時成績和末考成績，兩者比例為4:6。平時成績比例的增加，主要是由于學(xué)生平時自主學(xué)習(xí)部分的增加。

3 結(jié)語

“數(shù)字電子技術(shù)”課程探究式案例教學(xué)采用實例仿真引導(dǎo)方法，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣和積極性。其教學(xué)優(yōu)勢總結(jié)如下:

(1)實踐性。實例均來自生活，具有實踐性;

(2)協(xié)作性。教師引導(dǎo)，學(xué)生以小組為單位，教師和學(xué)生之間以及小組成員之間均是互相協(xié)作;

(3)趣味性。通過將理論知識和實際生活中的例子相結(jié)合，使學(xué)生感受到課程的趣味性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;

(4)自主性。課外自擬題目實例仿真完全屬于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。

實際上，這種方法會受到一些限制:首先，學(xué)時有限;其次，實例的選擇難以把握;最后，加強實例部分，教師需要耗費大量的精力。因此，想要更好地發(fā)揮探究式案例教學(xué)的優(yōu)勢，還需在長期的實踐中進行總結(jié)和完善。

［1］崔雪，樊亞東.學(xué)習(xí)金字塔模型在“電工學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011，4(33):83-84

［2］張利娜，張戈.案例教學(xué)在數(shù)字電子技術(shù)課程中的應(yīng)用研究［J］.北京:教學(xué)教育研究，205;173-174

［3］高潔.案例教學(xué)法在電子技術(shù)教學(xué)中的實踐與思考［J］.廊坊:北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2006，16(16):74-75

［4］Thomas L.Floyd.Digital Fundamentals［M］.Tenth Edition，Upper Saddle River:Phoenix Color Corp