時間:2023-02-28 15:26:25
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇數字電子技術基礎范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
關鍵詞:
1PROTEUS軟件介紹
PROTEUS軟件是英國LabcenterElectronics公司開發的電路分析與實物仿制及印制電路板設計軟件,是一個電子設計的教學平臺、實驗平臺和創新平臺,覆蓋了電工電子實驗室、電子技術實驗室,單片機應用實驗室等全部功能。它可以對模擬電路、數字電路、單片機及其電路組成的系統仿真,并進行功能驗證,通過動態器件如電機、LED,LCD開關等,配合系統配置的虛擬儀器,實時觀看運行后的輸入輸出的效果。
2理論教學改革
根據我校地處偏遠且為農林院校的特殊情況和實際工程需要,教學內容上舍去復雜的理論分析,注重理論分析結果的應用,減少有關器件內部結構的分析過程,著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。全系教師根據各路反饋信息,確定數字電路基礎、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖波形產生于整形,AD/DA和DA/AD轉換電路五大教學項目,每個大項目又分為幾個小的教學模塊,同時弱化或忽略掉其它相關內容。《數字電子技術基礎》是學生第一次接觸與以往截然不同的邏輯電路,其中涉及到很多電路的原理和繁瑣抽象名詞術語,這些無論板書或者多媒體課件,都會使學生覺得枯燥無味,喪失學習激情。如果教學時根據教學內容,在理論教學過程中利用多媒體講解原理、用法,再穿插Proteus仿真,可使理論知識直觀、形象、生動,促進學生對知識的理解和記憶。例如,剛接觸常用組合邏輯電路8線-3線優先編碼器74HC148時,學生對什么是編碼器,選通輸入端、低電平有效等名詞一頭霧水,更難以想象對輸入的編碼其輸出是怎樣的,如果有幾路信號同時輸入,究竟對哪一路優先編碼輸出,怎樣實現利用功能端實現擴展編碼?單靠多媒體講解,這些問題在學生腦海里像一盤漿糊,一片茫然,無疑加大了學生的理解難度。這時,教師可以在Proteus界面上形象地演示編碼器74HC148的邏輯功能,改變各個輸入端和控制端的輸入,即可用發光二極管形象的表現出74HC148輸出端的狀態,結合仿真現象形象講解,使得原來難以理解的芯片功能表也變得容易,會起到事半功倍之效,為后面的學習打下夯實的基礎。實踐表明,通過在課堂上現場穿插PROTEUS仿真教學,學生很輕松學習地譯碼器、數據選擇器、數據比較器等常用組合邏輯電路,各種觸發器、常用時序邏輯電路和555定時器的運用,以及AD,DA轉換器,對《數字電路基礎》的畏難情緒一掃而光。
3實驗教學改革
在我校人才培養方案中該課程實驗教學10學時,因受到實驗場所、時間、設備和管理等多方面因素的限制,幾乎不可能提供學生太多的實踐機會。而且,傳統的《數字電子技術基礎》實驗往往以驗證性實驗為主,實驗課上學生機械第按照實驗指導書連線,觀察實驗結果,完全沒有獨立思考和動手設計的機會,學生的實踐能力和創新能力被嚴重制約。自從在教學中引進PROTEUS仿真后,實驗教學也進行了大刀闊斧的改革。首先,在講解相關理論內容時,提前給大家布置實驗內容,要求學生利用課余時間先進行PROTEUS仿真,并把仿真文件傳給教師,進行檢查指導,然后實驗課上再完成硬件連接。再次,加大設計實驗力度。為了提高學生的創新能力,實驗內容不再以驗證性試驗為主,加大設計實驗內容,重點放在各種芯片的應用設計上。增加用數據選擇器設計測試輸血和受血血型匹配的電路實驗,74LS138譯碼器和與非門設計控制發電機工作的邏輯電路、電子秒表實驗等設計型實驗。例如,實驗時學生利用74LS153芯片設計的血型匹配電路。A、B代表輸血者,C、D代表受血者(她們的取值00代表O型血,01代表A型血,10代表B型血,11代表AB型血),根據四個變量的取值,在輸出端用發光二極管表示是否匹配,二極管亮表示血型匹配,二極管熄滅表示血型不匹配。最后,加大實驗考核力度。為了促進學生動手做實驗的熱情,試驗成績在課程考核成績中所占比重加大,由過去的15%,加大30%。另外,不再完全根據實驗報告和考勤給實驗成績,而是組織專門考試。學生現場抽取預先準備好的題目,當場做實驗,根據實驗結果和學生講解,教師現場給成績。
4課程設計改革
課程設計是教學中非常重要的實踐環節,是學生獲取實際工程經驗和能力,走向就業的重要途徑。但是,對于沒有實踐經驗的學生來說,設計電路的合理、正確與否沒有判斷經驗,容易造成器件和儀器的損壞,有時辛苦焊接好后,預期的設計結果也出不來,往往需要重新設計,造成大量的人力和資金浪費。但采用Proteus軟件后,每個學生相當于擁有了一個完整的虛擬實驗室,學生可在ProteusISIS窗口大膽進行電路設計、測量、調試,修改,且在安裝實物作品前就可看到結果。仿真成功后,只要安裝正確無誤、焊接可靠、布線合理,實際作品都會得到與Proteus仿真設計一致的結果。自從在課程設計環節引入Proteus仿真環節,學生設計的電子秒表、數字頻率計、拔河游戲機等作品成功率大大提高,節省了硬件投入,使學生獨立操作能力和創造力都得到了極致發揮。
5結束語
把Proteus仿真應用到《數字電子技術基礎》教學中,克服了傳統教學的不足,使得枯燥無味的理論知識變得生動起來,為數電教學質量的提高和創新性人才的培養提供了一種新的思路和方法。并且,該仿真軟件也可應用到后續課程的單片機教學中來,為后續課程的學習打下良好基礎。
為應對經濟全球化和科技革命的挑戰,本科教育要創造條件使用英語等外語手段開展公共課和專業課的教學。很多高校已經開設了一些課程的雙語教學,在全國各高校內得到了廣泛的重視和積極的試行,并取得了一些成果。所謂雙語教學,就是用母語和外語進行非語言學科的教學。我國的雙語教學語言主要是漢語和英語,它是非語言學科專業的一種新的教學模式。數字電子技術基礎課程作為電子信息技術等專業的核心專業基礎課,也被我校納入雙語教學課程體系。開展雙語教學,可以更有效地鍛煉學生的“聽”、“說”、“讀”、“寫”技能,更好地推進數字電子技術課程的雙語教學。顯然,雙語教學在推進我國本科教育國際化,進一步提高本科教學質量,以及培養創新型人才等諸多方面具有重要作用。
一、開展雙語教學的必要性
在數字電子技術基礎課程中,有很多專業術語和元器件符號,教學中老師要對它們進行解釋,但學生在實際應用器件手冊時還是感到陌生。采用雙語教學,學生使用英文教材,有助于學生理解這些專業術語和符號,加深對問題的理解,同時還可以提高學生查找、消化英文,用英文進行學術和技術交流的能力。
二、雙語教材的選取及合理利用
合理選擇雙語教學教材是開展雙語課程的重要前提,選教材主要考慮以下方面:一是雙語教材的覆蓋內容基本上與原課程教材相同;二是要求雙語教材的句子盡量使用簡單句,讓學生一看就明白它的意思。同時,如果句子太長,就很難理解,學生的學習興趣也會隨之降低。
三、雙語教學模式的設計
在雙語教學中面臨的第一個問題是師資條件。對于雙語教師,不僅要求其熟悉專業知識、外語駕馭能力強,還要求能靈活運用各種教學方法和手段,因此,在新開展的雙語教學中,選擇一個合適的教師很重要。第二個問題是學生素質問題。學生剛開始接觸外語教材和外語課程會感到非常吃力,想在有限的課時內完成對外語表述的教學內容的透徹理解是很困難的。所以,在新開的雙語班中可選擇基礎比較好的一本專業實施。另外,加上學生的外語水平良莠不齊,勢必會影響部分學生基礎課程的學習,進而影響對本專業后續課程的學習。因此要在課堂教學模式和教學手段方面進行設計,以便適應初學者的認知能力和適應能力。
1.循序漸進的課堂教學模式
現階段普通高校工科學生的總體英文水平尚未達到能夠接受全英文授課的程度,如果一開始就讓老師用英語講授復雜的專業知識,則會有一部分學生無法聽懂,反而不利于專業知識的學習。由于學生剛剛接觸課程,缺乏對課程的整體認識,還是雙語教學,因此采用英文板書,中文講課,讓學生慢慢熟悉專業術語,用課時的1/4左右時間引導學生對英文教材的前面部分內容進行精讀,對重要的概念和例題進行逐句逐段的解釋;中期以后,學生逐步適應了雙語教學,可以逐漸加大英語講課的比例,對于簡單內容用全英文講解,對于復雜內容,先用英文講解一遍,再用中文輔助解釋一遍,加深學生的印象。
2.注重平常的課后練習
每次課結束后,給學生布置課后練習,以督促學生課后復習、預習,從而閱讀、理解教材的內容。而且要求學生在做課后練習時,采用英文作答,使學生熟悉英文提問的方式,同時學會使用一些簡單的語言解答專業問題。
3.考試模式
期末考試采用閉卷形式,全英文命題,為了讓學生不在英文作答上浪費時間,作答形式不要求全英文,可以中文作答。
四、結語
雙語教學是一項很具挑戰性的工作,其準備工作難度大,需要教師投入的時間和精力多,也需要學校給予承認和支持。在師資和軟硬件許可的條件下,通過師生的共同努力,其前景還是非常樂觀的。只要有了好的教學模式及教學方法,外語和專業的學習是可以相互促進的,成效也會日益突出。只有在實踐中不斷探索,認真研究和總結經驗,才能達到預期的教學效果。
參考文獻:
一、《數字電子技術基礎》教學改革的原因
隨著我國科學技術的不斷發展,我國的電子信息類企業實現了前所未有的持續快速發展,企業對員工素質提出了更高的要求。面對企業對一線技術性工人需求量的不斷增大和人員素質要求的不斷提高,教育工作者要思考如何培養適應企業一線生產需要的技能型人才。面對這個現實的問題,傳統的教學方法已不適用,常聽到師生抱怨:“教師教得累,學生學得煩。練習做了不少,學習效果不好。”現代教育要注重培養學生的實踐操作技能和解決實際問題的能力,正逐漸淡化學科課程的界限,教師要讓學生在掌握知識和技能的同時學會解決問題。《數字電子技術基礎》實際上是非常有趣的課程,很多理論知識都可以通過單元電路、綜合的設計性電路來驗證或體現,同時配上聲、光等直觀現象,學生在學習的過程中將會更有興趣和激情。在教學中我們設計了很多有趣的單位電路、綜合電路,在電路中囊括了教材中的知識點,讓學生設計預定的電路,并把設計好的電路進行仿真或制作成電路板。學生在設計過程中主要是自己找資料,老師輔導,從而從被動學習轉為主動學習。這樣的教學方法我們稱之為項目教學法,通過在學校教學中的應用,教學效果不錯,具體做法闡述如下。
二、《數字電子技術基礎》項目的設計
預設項目的好壞是項目教學法成功與否的先決條件,因此設定項目就顯得十分重要,同時要求老師具有相當的電路設計能力。我認為一個好的教學項目應是教學重點突出,能涵蓋大部分知識點,項目注意趣味性,不枯燥。要得到一個好的教學項目,老師應該做以下工作。
1.將《數字電子技術基礎》按類別分為若干知識和技能單元,每個知識和技能單元作為一個教學項目,每個教學項目都以應用該項知識和技能完成一個具體的項目任務作為目標,是將理論與實踐融于一體的教學模式。此項工作看似簡單,但很能考驗老師的教學水平,看老師能否將課程的重點難點都準確地列出,并將其分類。
2.項目設計的思路:設計的項目應覆蓋整個工作領域和承載這個工作領域所需要的知識和技能;項目結構劃分應體現工作體系的特征;在以項目劃分為線索進行工作分析的基礎上,合理設計項目結構。項目內容設計具體原則:項目應覆蓋知識點和技能要求;知識點的內容應最大限度地融于項目教學之中;項目大小要根據學習內容進度和要求來確定;項目內容設計要考慮教學組織的可行性和合理性。
3.在第二點的基礎上一定要考慮項目的趣味性,因為通過實驗我們發現趣味性不強的項目很難調動學生的積極性,項目的趣味性體現在:首先是預定的項目有一個好聽的名字,名字最好能結合實際的生活;其次是在電路中合理地加入發光二極管、數碼管、喇叭、各類傳感器等,讓學生能在項目中直接感受項目的效果。
三、《數字電子技術基礎》項目的教學實施
由于受到很多因素的影響,比如教學課時、教學資源不足等,我們將全班分成兩個人一組的小個體,后將準備好的項目拿出來,對項目要求進行陳述,并將涉及的知識點告訴學生。學生拿到項目后,每個個體的兩個成員就共同開始找資料、設計,這樣他們可以互相討論,取長補短,同時也有了競爭意識,學生們的學習也就會從被動變主動。在教學中一個班至少需要兩位教師進行輔導,輔導不是直接給出電路,而是引導學生學習,否則達不到效果。一般一次課要求六節課連上,這樣學生學習就有連續性。在教學過程中還有個問題需要注意:在規定的時間內(一般為上午的四節課),小組之間是不能交流的,否則將出現大范圍的抄襲現象,上午下課之前要對設計的進度進行有效的統計,作為評分的依據。下午兩節屬于仿真和制作的時間,將學生帶至電子制作實驗室完成。最終本次課堂的作業就是設計的仿真效果或實物作品,同時也要求每個小組交上一份該項目的小論文。
四、《數字電子技術基礎》項目教學的考核
對于學生來說課程的考核永遠是他們最關心的事,也是他們覺得最重要的事,因此課程的考核制度將影響項目教學的效果。關于考核制度,我們的做法包括三方面:第一,學生的考勤,學生曠課課時達1/3以上即取消考試資格,曠課一節課程總評分扣1分,遲到或早退一次程總評分扣0.5分,老師每次上課必須點到;第二,每個項目的仿真效果或實物作品占該項目總分的70%,在評分時實物作品比仿真分要高一點,鼓勵學生制作實物作品,那樣能更好地鍛煉學生的能力;第三,項目的設計小論文占該項目的30%,在平時引導學生寫論文,為學生以后的發展打下基礎。該課程的總評分是各個項目總評分的平均值。有了一個嚴格的考核制度,學生的態度就端正了,為后續的學習打下了基礎。
五、《數字電子技術基礎》項目教學的效果
《數字電子技術基礎》實施項目教學法后,課堂發生了變化,再也不是單純的“我講你聽,我要求你練習”,而是變得活躍,學生真正成為了課堂的主角,學生改變了過去對學習不感興趣的現象,在課堂中能積極參與討論和實踐,提高了聽課率和參與度;學生的實踐技能有明顯提高,學生綜合素質提高幅度大,多種教學法充分調動了學生學習的主動性、積極性,學生從被動變為主動,學習能力、合作能力、表達能力、溝通能力都有很大的提高。此外,教師與學生的距離拉近了,師生關系更密切了。
六、《數字電子技術基礎》項目教學存在的問題
在很多高等院校《數字電子技術基礎》的項目教學法實施還存在很多的問題,有些院校領導對項目教學法這種教學模式還不是很了解,或者說是對改革的教學方法沒有底,怕犯錯誤,還是選擇延用傳統的教學模式。因為雖然傳統的教學模式存在不足但不至于犯錯誤,不會影響學校的教學次序;《數字電子技術基礎》的項目教學法實施需要對教學計劃進行修改,有些學校是嚴格按教學計劃來的,不會因為一門課程來進修修改;《數字電子技術基礎》的項目教學法實施需要學校有相當的硬件設備配套,而現在很多普通高校缺的就是教學設備的投入,學校當然也不會因為一門課程的需要一次性投入大量資重;《數字電子技術基礎》的項目教學法實施需要較多的電子耗材費用,對這筆費用一些以營利為目的的學校肯定是不會掏的,他們用傳統的教學模式就可以省下這筆費用,沒有理由進行這項改革,如果說這些電子耗材費用采取收取學生錢的方式,學生又有意見,有些學生會向上級部門舉報,學校不愿冒險,所以就只能用仿真的形式,但是效果有沒有實物制作的好;《數字電子技術基礎》的項目教學法也存在本身的弊端,例如沒有現成的教材,不利于教學的開展,對教師的電路設計能力和動手能力有相當高的要求,教學工作量很大,老師很吃力。
七、結語
在教學方法改革的過程中,新教學方法能否被成功地推廣與應用,在很大程度上,取決于教師知識水平和教學才能的高低,教學方法改革的一個關鍵是提高教師的素質水平。教學方法的研究與實踐任重道遠,需要長期、廣泛、深入開展。以上是我對《數字電子技術基礎》教學的認識,希望廣大同仁能夠找到最有效的教學方法,讓學生能更快更好地學習知識、掌握知識,為學生的就業打下堅實的的基礎。
一、《電子技術基礎(數字部分)》課程的教學現狀
《電子技術基礎(數字部分)》是一門重要的專業技術基礎課程,是學生對電路認識和理解的基本素質形成和培養的關鍵性課程,理論性和實踐性都很強。但是,《電子技術基礎(數字部)》在很多學校仍然沿用傳統的教學理念,實驗課堂上很少考慮到學生對實驗項目的需求和興趣,實驗內容所傳遞的知識和技能也不易被學生理解,學生的學習目標不明確,這種狀況使得學生在學習過程中缺乏興趣和主動性。作為一名專業教師,深入探討其教學方法并有效實施,對學生掌握一定的電路知識和培養學生分析問題、解決問題的能力有著非常重要的作用。
二、《電子技術基礎(數字部分)》課程教學改革探索
科學的教學方法不僅要求學生在學習中獲得“知識”,而且要求學生在實踐中獲得“技能”,更重要的是“素質”的提高。對于《電子技術基礎(數字部分)》來說,它在教學過程中更側重于對基礎知識和基本技能的認知和訓練,在此基礎上做簡單的綜合性的提升,從而使學生形成初步的知識體系和技能素養。以此為指導,筆者吸取了模擬教學法、案例教學法、參與式教學法、項目教學法等多重教學方法的共同優點,根據《電子技術基礎(數字部分)》課程的特點、教學目標和中職生學習自覺性較差的特點,選擇了“任務驅動”教學法并進行實踐,取得了較好的效果。
三、任務驅動教學法的實施框架
教師根據課程教學目標設計一系列任務,讓學生在完成一系列任務的過程中掌握知識和技能并提高綜合素質的方法稱為“任務驅動”教學法。“任務驅動”教學方法的工作流程是“明晰目標”“設計任務” “學生完成” “成績評定”。
1.明晰課程目標
應用“任務驅動” 教學法首先要明晰課程教學目標,這是制訂教學實施方案和方法的先導。中等職業技術教育的目標是以技能和職業素養培養為主線。《電子技術基礎(數字部分)》課教學目標定位是數字電路基本知識的掌握、焊接裝配工藝的掌握、圖紙分析能力的培養、故障排除技能的培養,同時注重職業素養的培養。
2.設計任務書
將《電子技術基礎(數字部分)》課程的培養目標分解為基本知識、專業技能、職業素養,據此設計一系列任務書。
基礎知識包括:基本概念、基本原理等。技能項目:元器件的識別及檢測、識圖畫圖、電路組裝、電路焊接工藝、電路測量、電路故障排除,共計6項。素質要求:指穩定的品質和素養,要貫徹到整個培養過程之中。
3.成績評定
學生按具體項目要求完成任務,教師綜合考察給出成績。成績分為 “優秀”(90分以上)、“良好”(90-80分)、“中等”(80-70分)“及格”(70-60分)、“不及格”(60分及以下)五級。學生成績的確定依據是“過程”和“成果”。在過程中評估素質,以學習成果為依據評定技能。
四、任務驅動教學法在具體案例中的運用
下面以八人數碼搶答器電路的鎖存器部分為案例展示任務驅動教學法的實施細節。
1.課程目標
(1)鎖存器概述:在數碼搶答器中,鎖存器是一個中間環節,而且功能相對比較復雜,有鎖定和存儲兩大功能。要實現這兩個功能,電路的實現同時涉及到了邏輯組合電路和時序組合電路,綜合性較強。而我們的學生在此之前是分別學習分析這兩種數字電路,將兩者并用是對學生所學知識的一個提升,這就要求對教學過程精心設計。
(2)課程目標的設定:課程目標的設定對整個教學過程有著重要的指引作用。我們要從實際出發,根據學習階段和教學對象的不同,做個性化的調整。對于數碼搶答器電路的鎖存器部分,筆者為其設定了4個課程目標: ①會根據鎖存器的電路圖組裝焊接電路。在這個目標下,要培養學生的識圖能力、元器件的識別能力和焊接技能。對于將來要步入一線崗位的中職生來說,這是他們必備的基本技能。②會分析講述鎖存器的工作原理。在這個目標下,可以鞏固學生的基礎知識,并會簡單的應用,培養學生的邏輯思維能力。中職生就業起點很低,邏輯思維能力的培養有助于自學能力的提升,為中職生就業后拓展發展空間打下一定的基礎。③會排除鎖存器中典型的簡單的故障。這是一個綜合性較強的教學目標,是對第①②目標的綜合應用,不是所有學生都能實現。④職業素養的培養。
2.任務書
課程目標是制定給教師做指導的,而學生的學習指導就來自于任務書。所以,教師需要將自己的課程目標科學地體現在任務書里。下圖是筆者為學生制定的鎖存器電路的任務書。
任務書2-2
3.成績評定
評價與反饋是教學過程的一個重要組成部分,是學習活動的收獲,是對教學過程的總結。就每一個項目任務來說,都有質量評定標準,學生完成任務不能僅僅達到及格,而要鼓勵學生“創造優良工程”,鼓勵學生針對同一技能訓練項目做第二、第三次,甚至更多次實驗,讓學生在這個過程中體驗自己每一次都會有進步,并且把幾次成績當中的最佳成績作為這次技能訓練項目的成績。這個過程是任務驅動法的最大特色和亮點所在。它最有效地發揮了“教師導”、“學生學”的作用,激發了學生內在的動力。學生在知道了學習成績的來源與評定方式后,都會非常重視學習過程以及自己實踐能力的培養。即使基礎差一些的同學,看到平時一點一滴的努力,都能不斷提高學習成績,學習及技能訓練的積極性也大大提高了。
五、教學總結
以前學生學完《電子技術基礎(數字部分)》,仍不清楚學了什么,掌握了什么,給學生甚至教師都帶來了挫敗感。任務驅動法使學生學習目標更加明確,對學習的效果更加關心,對學習有了興趣和信心。例如在鎖存器任務中,將任務③“焊接工藝按要求去做”明確化后,使得學生在完成過程中對工藝的要求大大提高,而工藝的提高也間接提高了電路的成功率,這使得學生成就感大大提升,對本課程的學習熱情也跟著提升了。2010級學生搶答器電路的完成人數為班級67%,在進行教學方法改革和考評模式改革后,學生學習主動性增強了,積極性提高了,成績也提高了。2012級,學生完成情況提升到了84%,而且一次成功率也由原來的38%提高到63%。
另外,改變的不只是完成情況,學生掌握的內容也發生了本質變化。前者主要完成了焊接過程,對電路特點、工作過程掌握得很少。后者則是知識、能力、素質的綜合反映。例如:原來的學生都忙于完成電路板的焊接,沒有多余精力關心電路原理及分析,對于教師的講解也就漫不經心了。而采用任務驅動教學法后提高了制板的效率,學生有多余的精力學習理論,加上任務書中明確的要求,學生更加重視原理的分析并將原理運用到排除故障的分析中,進一步完成了任務中的另一個要求。
參考文獻:
[1]鄭金洲.教學方法應用指導[M].上海:華東師范大學出版社,2006.
一、中職電子技術基礎數字化信息化教學的發展方向
毋庸置疑,中職電子技術基礎教學的數字化信息化發展,是教學和歷史發展的必然選擇,中職電子技術基礎教學必須要順應發展潮流,推動教學的規范化、科技化、高端化。
(一)教學的必然選擇
大凡了解電子技術教學的教育工作者都知道這樣一個現象,就是在電子技術教學上,學生的淘汰率和后進率非常大,之所以出現這樣的原因就是電子技術知識不容易掌握,教學不易實現直觀化、操作化,而隨著時代科技的發展和進步,以及數字化、信息化技術的融入,有效地彌補了中職電子技術基礎教學中和其它相關電子科目教學時的直觀化、操作化不足的缺點,所以說,這是電子技術基礎教學中的必然選擇,在全面已經提到過,隨著中職電子技術基礎教學中對科技操作要求的加大,中職教學必然會朝著信息化、數字化教學方向發展。
(二)發展的必然選擇
隨著時代的發展,電子技術基礎教學更加數字化、信息化,融入了更多的科學和科技元素,筆者認為這是歷史發展的必然選擇,可以拭目,電子技術數字化、信息化應用的領域越來越寬泛,要求的技術科技含量越來越高,不僅僅是軍事、工業、航空等領域應用數字化、信息化,而且數字化、信息化已經進入了尋常百姓家,比如電腦、手機、電視機、空調、廚房設備等都實現了數字化、信息化,那么,在中職的電子技術教學中,為了迎合時代的發展,不至于被時代所淘汰,就一定要選擇數字化、信息化,迎合歷史發展的必然選擇。
二、中職電子技術基礎數字化信息化教學的相關建議
前面已經提到過,數字化、信息化是中職技術教學的一個方向,在中職電子技術基礎數字化、信息化教學中,只要掌握正確、有效的教育教學策略,就一定能發揮好數字化、信息化作用,從而實現教學的成功。
(一)注重科技知識的普及
數字化、信息化操作有時會讓一些中職學生們感覺不十分適應,原因是在中職院校就讀的學生普遍文化知識水平不高,對數字化、信息化知識理解的不深、掌握得不透,所以說,在中職電子技術基礎數字化、信息化教學中,一定要注重基礎知識的普及,一定要實施一次數字化、信息化基礎知識的再教育,然后再實施電子技術基礎教學,否則就難以達到教學的預期效果。而且僅僅做好基礎數字化、信息化知識普及還遠遠不夠,還要想方設法地對電子設備、電腦程序等略顯高深,但是也十分常用的設備、操作等知識進行普及,為實現有效、高效的教學奠定基礎。
(二)注重科技設備的投入
必須要正視一點,目前在中職電子技術基礎數字化、信息化教學中,只有極少一部分中職學校實現了全程或者全規模的數字化、信息化教學,而且大多數的電子技術教學的中職學校只是上了少量的數字化、電子化教學設備,實施上機操作時,電子計算機數量嚴重不足,只能實施二人或者幾名學生在一機上操作,或者分組、輪流式的操作,導致在有限的時間里未能從事更多的有效學習,尤其在學習電子技術基礎中的重點和難點課程,而且還需要實施教師遠程指導操作時,根本就無法實現,這是很遺憾的,設備不足是阻礙數字化、信息化教學中最大的障礙。故此,在今后的中職電子技術基礎數字化、信息化教學中,必須贏得主管教育部門、贏得學校的領導層、贏得贊助單位和企業的鼎力支持,贏得支持后,才能進一步加大投入、活化資金,讓更多設備運營到中職教育教學的數字化、信息化課程中來,確保在中職電子技術基礎的教學中,保證每一名學生都能夠獨立操作一臺機器,保證數字化、信息化教學的硬件充分滿足需求。
(三)注重科技教學的實效
教學實效、教學成效是所有教學中的第一要求,中職學校的教學也不例外,尤其在中職電子技術基礎數字化、信息化教學中,教師在應用數字化、信息化設備和技術進行教學的時候,一定要講求教學實效,注重在課堂教學中隨時跟進、隨時提問,對學生們提出的疑難問題作以準確的解答,對學生們在數字化、信息化技術方面產生的疑問更是要予以有效的破解、及時的幫助,確保中職電子技術基礎教學的順利進行。例如,在學習《基本模塊》時,可以通過數字化、信息化教學直接顯現常用電子儀表的使用,可以方便快捷地通過信息化、數字化來檢測電子元器件,尤其在晶體管放大電路的學習中,更可以清晰、科學、有效地操作,如此一來,就實現了數字化、信息化教學的成功,達到了預期的教學目標和應該取得的教學實效。
(四)注重科技發展的質量
科學技術是不能馬虎的,科學技術是容不得半點瑕疵的,尤其在中職電子技術基礎數字化信息化教學中,千萬不能用所以然、差不多等教育教學方式方法去應付了事,而是要在數字化、信息化的保障之下,確保中職電子技術基礎教學的質量。這里所說的質量似乎不太容易理解,其實展開了說,就是要在中職電子技術基礎數字化、信息化教學中,保證知識的清晰度、保證技術的清晰度、保證設備的清晰度,做到這三個“清晰”,就可以有效保障和有效提升中職技術教學發展的質量。例如,在學習《時序邏輯電路》和《其它常用電路》等教學內容時,知識點增加、知識難點加大,單憑教師的口述和簡單的模擬操作和實驗已經很難實現教學的成功,這時如果通過電腦或者視頻教學,再結合教師的遠程輔導操作,就可以幫助學生們實現時序邏輯電路和555集成電路的成功學習,從而讓復雜的知識簡單化,生澀的知識直觀化。同時,在確保教學質量、科技發展質量的基礎上,也就充分保障了中職學生們對電子技術基礎的學習效果。
三、總結
可以預見,在未來的中職電子技術基礎教學中,將是科技化、信息化全盤融入的階段,而這一發展方向恰恰是推動中職電子技術基礎教學邁上更高臺階的有效舉措,達到了這一標準,從而在教學科學化、規范化的基礎上,成功完成教學,并成功培養出更多、更優秀的電子科技人才。
計算能力可以說是人類最重要的能力之一,因為計算能力的需求增強,意味著貿易更加繁榮,人口更加密集,需求也愈發地多,人類最早的一次計算能力的提升是算盤的發明。這是人類利用工具來計算的開始,也是人類計算史上的一次飛躍。而后的很長時間,計算能力一直停留在算盤的層面,直至17世紀,德國數學家查爾斯?巴蓓奇通過大量對于計算的研究,發現通常的計算設備錯誤百出,于是他開發了自己的一套計算系統,設計出了差分機,差分機雖然只能計算一部分專門的數據,但是其中含有的系統則為以后的計算機的產生提供了思想基礎,可以被認為是近代計算機的一個雛形,查爾斯?巴蓓奇也因為他對計算機的產生做出的貢獻被認為是“計算機之父”。他設計的理論十分超前,特別是利用卡片輸入程序和數據的設計被后人采用。而計算機技術的衍生,使得一個制表機公司悄悄崛起,學習了查爾斯?巴蓓奇的技術,發明了穿孔片計算機,成為了如今的IBM王國,在美國的一次人口普查,原本利用原始的人口普查需要10年的時間,此時IBM大顯神威;僅僅利用六個月就完成,大發其財,迅速膨脹。而第二次世界大戰的爆發,終于催生了計算機的誕生。因為在戰爭中需要精確打擊對手,發射導彈時就需要知道導彈的飛行時間和落點,其中的計算十分復雜,人工難以實現,亟待一個計算機器的產生幫助計算。于是1946年,第一臺真正意義上的計算機產生了,被命名為艾尼阿克,是電子管計算機,被認為是第一代計算機。而后計算機經過了電子管數字計算機,晶體管數字計算機,集成電路數字計算機,大規模集成電路計算機的四個過程,計算機技術逐漸成熟。后來計算機經過了兩次的進一步改革,主要是體型大幅度縮小,逐漸進入了企業,家庭的視野,成本也不斷降低。在接下來的幾十年里,計算機逐漸成了一個集業務,生活,娛樂等多功能于一體的機器,建立了全球服務器系統,使用計算機可以獲得許多生活中得不到的資源,充分發揮客戶端PC的處理能力,很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務器,大大減輕了服務器的壓力,進入了Internet時代,整個世界就像一張網一樣互通有無,其中數字電子技術就是起主體作用的技術之一。
數字電子技術從17世紀發展到今天,理論體系得到逐步的完善,走入了大學校園,成為了一門重要的課程。在電路中,有兩種不同的信號進行著信息傳遞,一種是模擬信號,他是通過電路中的電學指標來傳遞信號的,是連續變化的,處理這種信號的電路稱為模擬電路。而另一種則是通過不連續變化的脈沖信號來作用的,處理數字信號的電路稱為數字電路。
數字電路主要是研究脈沖信號的產生、變換、控制和對數字進行邏輯運算等,因此數字電路又稱為邏輯電路。數字電子技術則是一門主要研究各種邏輯門電路,集成器件的功能及其應用,邏輯門電路組合和時序電路的分析和設計,集成芯片各腳功能,555定時器等。在最開始的時代,模擬電路更占據主要位置,而隨著科技的發展,數字電路的優越性愈發地明顯,它的信號處理能力更加強大,我們可以將模擬電路轉換成數字信號,而后利用數字電路進行信號處理,最后在轉換成模擬信號輸出,提高了工作效率與工作質量,數字電子技術則為這種方法提供了理論依據與可行性。
首先,模擬電路是使用電信號的變化傳遞信息的,而電路中各個元件的屬性如電阻,電流,電壓容易受到外界條件的影響,如溫度變化,濕度變化等因素,而且模擬電路的參數修改較為困難,而相比于模擬電路,數字電路采用的是二進制,通過邏輯門電路來處理信號,這樣的處理方式首先外界環境變化對電路影響很小,不會因為某些因素輕微變化導致電路邏輯反轉,并且邏輯電路參數修改簡單了很多,便于控制,穩定性和靈活性兼備。邏輯門電路有很多種,但就如同每個理論體系一樣,邏輯門電路也是有最基本的幾個邏輯組成的,其中就包括與門,或門,非門。與門表示如果事件Y發生,則需要其發生的多個條件同時滿足;或門表示如果事件Y發生,則需要其發生的多個條件只要一個或多個條件發生即可;非門表示如果決定事件Y發生的條件A滿足時,Y不能發生,當A滿足時,Y反而能發生。這三種基本的門電路通過組合還能形成與或門,與非門,或非門等,進而形成復雜的邏輯函數,這一切的邏輯處理就需要計算機或者專用機器進行處理。數字信號處理就是利用這些邏輯電路,采集信號,對其以數據的形式進行一系列的處理,得到易于使用,讀取,轉換的信號形式。數字信號處理主要應用多元化的數學手法,以網絡,信號,通信等理論為依歸進行處理信號。數字信號處理技術的具體操作方式是先經過信息的獲取或者數據的采集,轉換成原始信號,原始信號如果是連續信號,則需經過抽樣過程成為不連續信號,進而進行轉換,如果是不連續信號則可以直接轉換,最終得到二進制數碼,輸入邏輯電路。
21世紀是信息時代,是高科技的時代,所以數字信號處理技術在很多領域都要得到應用。在通信領域,信號是最主要的研究對象,所以數字信號處理技術是核心的手法之一,現在的電子設備,通訊設施逐漸向無線化發展,整個世界形成一個無線系統,數字信號顯得極為重要,數據加密,可視電話等進步科技的實現都需要數字信號處理技術的支持。在圖形圖像領域,數字處理技術可以很好地把圖像,音頻,視頻等具體形式轉換,而現如今已經廣泛地應用在科學研究以及其他各行各業中,比如粒子的運動軌跡,衛星遙感圖像的處理,巖石的勘測,生物細胞細微結構的擴放,這些技術也在迅猛發展,不斷完善。尤其在生物學方面,數字信號處理技術居功至偉,因為人與動物的身體就是一個巨大的信息系統,通過各種器官,組織,細胞,傳遞信息,進行生命系統的微調,而神經系統作為調節的中樞,信息傳遞更加尤為重要,數字信號處理技術可以幫助研究人腦信息處理模型,為生物學的進步作出巨大的貢獻。
總而言之,現今的時代是數字時代,是信息時代,數字信號處理技術作為一門實用性極強,應用廣泛的科學,必定會大放異彩。
【參考文獻】
《數字電子技術》是電子類專業的專業基礎課程,是一門必修課。它是培養學生具備電子技術的基本知識和技能,和《模擬電子技術》課程共同構成電子類專業的基礎核心課程,是學生必須打下的專業基本功。它以電路基礎課程學習為基礎,是后續單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業課程學習的基礎,也為無線電裝接工、調試工等考級考證打下基礎。
高職數字電子技術教學的目標確立是為了更好地指導該課程的教學方向,對有效落實教學體系起到了指導性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理,再依托EDA的技術,強化理論和實踐的教學,最后通過課程的設計創新來形成獨具教學質量的體系。
一、高職數字電子技術教學的目標
實踐教學和理論教學是高職數字電子技術教學綜合體系,通過實驗、實習、課程設計等內容,完成基本操作技能、綜合能力和應用能力的三級能力培養要求,培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力及創新思維的綜合能力。
(一)基本操作技能的培養
實驗是整個實踐教學環節的基礎,可以分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗可以使學生了解器件功能和使用要求,掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能,熟悉實驗操作規范以及學習實驗報告的書寫要求等基本技能,為進一步深入學習理論知識和能力培養奠定基礎。對于初學的學生,必要的驗證性實驗是培養基本操作技能的主要途徑,是素質教育的基礎。
(二)綜合能力的培養
驗證性實驗過多會使學生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望,思維缺乏靈活性和創造性。開設綜合性、設計性、實踐性實驗,可以增加實驗的靈活性、創造性,激發學生的求知欲和學習的興趣,使學生能初步地將所學的基本理論知識獨立應用于實踐中。在觀察和探索的基礎上,通過教師的引導激發他們積極思維,逐步提高學生分析問題和解決問題的能力,并使學生的基本技能得到進一步提高。
(三)應用能力的培養
運用虛擬、仿真等技術手段,采用較為先進的EDA技術,一方面可以使實驗更加接近工程實際,激發學生的參與性;另一方面通過接近工程實際的課題,使學生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象,提出多種設想和解決問題的方案。在此基礎上,再引導學生進行收斂思維,確定解決問題的最佳方案,完成方案擬訂、實施方案的設計、電路制作、安裝調試等環節,達到在實踐中學、在實踐中練的目的,使理論與設計融為一體。從工程角度出發促使學生了解科研活動的全過程,增強學生的求知欲和科研意識,體會理論設計與實際中的距離。這不僅能訓練學生思維的邏輯性和獨創性,培養嚴謹的科學態度、科學的思維方式、創新意識和創新能力,還能培養學生的工程觀念,訓練學生工程應用技能,達到培養應用能力的目的。
二、對教材進行適當處理,把握理論上的度
“數字電子技術”是計算機、機電、自動化類專業的一門重要的專業基礎課.當前,隨著以培養技術應用型人才為目標的高職教育的日益發展,以及高職對特色的強烈渴望,迫切需要形成與高職教育培養目標相適應的課程體系。
《數字電子技術》的主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法,訓練學生數字電路制作與調試的基本技能;培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。它共有五大模塊,包括數字邏輯基礎模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊,主要作用就是要求學生能看懂基本電子電路圖,學會使用電子元器件手冊,能制作、調試、軟件仿真、實驗驗證相關電路,了解數字電子技術在實際生活中的應用,培養學生的職業崗位基本能力和職業素質。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確,在辦學上仍處于探索階段,沒有系統的、適合自身辦學特色的教材,所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版,課程內容不適應高職教育的特點,加上大部分高職生(特別是偏遠地區)的學科基礎差、底子較薄,在學習的過程中存在著一些不適應現象,學習效果較差。根據高職教育教學“基本理論教學要以應用為目的,以必需、夠用為度”的基本原則要求,就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構“少而精”的教學體系。在教學內容的選擇上就必須考慮實際工程需要,突出基本理論、基本分析方法和知識的應用,傳統的邏輯函數化簡方法像代數法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下,回避繁瑣的集成電路內部分析和數學推導過程,著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時,可結合原理圖作簡單分析如此:TTL與非門利用T1的多個發射級結構實現“與邏輯”功能,中間級從T2的集電極和發射極分別輸出兩個相位相反的信號,以驅動T3、T4;當輸入信號中有任何一個為低電平時,都將使T1飽和,T2、T4截止,T3導通,輸出端Y為高電平,當輸入信號全是高電平時,則T1倒置工作狀態,其集電結正偏,發射結反偏,使T2、T4飽和,而T3導通,輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導通或截止,電路的輸入、輸出特性,拉電流和灌電流的概念等,不進行詳細的分析和計算,只要求學生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項,注重理論聯系實際,以會用為最大目標。另外,適當采用清晰的最新的電子元器件實物照片,努力減小與現實實際工程應用差距并爭取同步,增加學生感性認識和進一步提高學生學習興趣。這樣的處理,既可以讓這些基本素質較差的學生理解基本原理,又可以從少學時中留出足夠的技能訓練時間。
三、以EDA技術為支撐,將理論教學與實踐教學融為一體 轉貼于
《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課,其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎,理論與實踐的密切結合,在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設計,根據我校實習設備的配備情況,在技能實訓中往往2-5人一組,這樣,經常有學生光看不做,學習缺乏主動性。又由于電子技術教學中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微,設備或元件故障多等問題,在操作過程中,學生會碰到各種不同的問題,教師忙于協助解決,上課效率無法提高,從而影響了整個教學計劃。根據多年的教學實踐,我們把EDA技術引入實驗教學,采用EWB仿真實驗與傳統實驗教學形成互補,以解決上述問題。即在課堂教學中,結合教學內容,運用EDA技術對這些實驗進行仿真,動態配合課堂教學和做虛擬數字電路實驗,讓學生感到如同置身于真實的實驗實訓環境中安裝調試一樣,形象逼真,讓學生在不知不覺中學習,同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞,還可以避免因實驗儀器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學生帶來挫折感,保證實驗能在短時間內成功演示或驗證。為了加強學生的實際實踐能力,開設了全天開放的創新實驗室,學生可以利用課余時間結合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設計等,有些學生還結合全國大學生電子設計競賽,進行創新設計和制作。此舉既提高了學生學習的興趣和動手能力,又可以為大學生電子設計競賽培養優秀人才。
四、注重課程設計和創新設計
電子技術課程設計是數字電子技術理論教學完成后進行的一次綜合性訓練,以進一步培養學生綜合運用所學理論知識、獨立設計電子產品和對電子產品實際安裝、調試的能力。學生經過本課程的理論學習和技能實踐后,對于一些中、小規模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎知識已有一定的理解,掌握了電路的基本分析方法和基本設計方法,具備了一定的動手能力,在期末便可結合專業發展實際、現有實驗條件和電子設計競賽、創新設計競賽等,有針對性地進行相應課程設計。課程設計內容由指導教師根據難易分成不同的課題,也可以讓學生自行選題,由指導教師根據學生的掌握情況指定由學習較好的學生擔任課題負責人,其它學生可根據自己的實際情況選擇加入,指導教師要對課題組成員做宏觀調配,一般同一小組中應該有不同層次的學生,以達到優秀的學生帶動較差的學生共同進步的目標。
在課程設計中,在確定設計方案、電路邏輯功能的設計實現、主要參數和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調試、故障排除等,遇到問題時,除了本組成員之間相互討論外,各小組之間也可以參與其中,相互交流,指導教師負責審查,作好啟發、引導工作并幫助學生解決疑難問題。對學習基礎較差的學生,加強輔導與檢查;對學習能力較強的學生,適當提高要求,結合工程實際,增大設計方案的創新性,以充分挖掘學生的潛力,激發學生的創新思維。
通過開展課程設計,全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力,使學生具有創新、創業精神和實踐能力,促進學生知識、能力、素質協調發展。
五、開展多樣化教學,繼續提高教學質量
可以開展諸如項目課程,該教學過程需要不斷地變換教學組織形式,比如完成工作任務時需要采用小組形式,集體講授時需要采用班級形式,討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學時,相當多的需要模擬企業組織活動結構,讓學習者“身臨其境”。為了適應這種不斷變化的教學組織形式的要求,學校的教學場所,包括課堂桌椅都要做相應變化。
項目化教學提高了學生學習的積極性,分析問題、解決問題、自我探究、自主學習和口頭表達等能力得到很好的發展,并形成了良好學習品質。學生在學習的過程中互相幫助,加強了團結合作意識,增進了同學間的相互了解。這樣既學到了知識,提高了學習興趣,使學生的實際應用能力得到很好的培養和鍛煉,還增強了探索創新精神。
目前職業高中學生素質普遍下降,學習基礎差、學習興趣不高,《電子技術基礎》這門課對他們來說有一定難度,如何讓學生能接受這門課的知識,特別是重點內容的理解和應用,這就要求我們在專業課堂教學中,應更新觀念,改革課堂教學方式,提高教育教學效果。
一、合理選擇教學內容,突出“學以致用”理念
《電子技術基礎》是一門基礎學科,它的內容抽象,也比較單調枯燥,在教學上應減少數理論證,以掌握概念,突出應用培養技能為教學重點.應注重將理論知識與工程技術上的應用相聯系起來。例如,在介紹二極管的特性曲線時,若只單純介紹曲線的基本含義,而特性曲線有什么實際應用并不介紹,這種從概念到概念的灌輸,使學生對課程的學習感到抽象和無用。我在介紹曲線的基本概念后,進一步聯系實際,說明二極管特性曲線可由晶體管圖示儀來測量獲得,利用特性曲線可以觀測二極管的主要參數和檢測性能的優劣,從中學生體會特性曲線的作用和應用。
二、教學方法靈活多樣
(一)在發現問題中學習,培養學生的創新能力
學生學習的過程是一個發現問題到解決問題的過程。因此,在教育教學過程中,首先,要把培養學生發現問題的能力作為提高學生主動學習能力的一個重要方面,努力營造多種問題情境,要求學生以問題作為學習的載體,以問題為中心,圍繞問題的發現、提出、分析和解決來組織自己的學習活動。其次,衡量學生學習效果好壞的標準不是看學生掌握了多少知識,而是看學生發現了多少問題;不僅要讓學生解決問題,而且要讓學生善于發現問題;不在于學生提問的正確性、邏輯性,而在于學生發問的獨特性和創造性。只有學生以自己敏銳的洞察力發現了問題,學習才有強大的動力,才能真正領會到學習的樂趣與魅力,從而逐步提高自己的學習能力。
(二)加強直觀教學,降低學習難度
目前職高學生的入學成績普遍不高,文化基礎不夠扎實,所以教學方法的設計要注意面向學生的心理特點,面向學生周圍的日常生活環境和學生已有的生活經驗。 教學中加強演示實驗可激發學生的學習興趣,幫助學生理解有關的知識和結論,更重要的目的是培養學生的科學態度和訓練學生的科學方法。
(三)進行模塊教學
職高學生電子基礎較差,知識不夠系統,概括能力不強,所以將課本知識進行模塊教學,可以較好地饒過學生的不足,例如,職高《電子技術基礎》教學中我們可以將模擬電子技術和數字電子技術的理論課分為三個模塊:
1、半導體模塊 主要內容包括:二極管、三極管、場效應管、晶閘管,該模塊是模擬電子技術和數字電子技術的共同基礎。
2、模擬電路模塊 主要內容包括:基本放大器、信號發生器、直流穩壓電源等。該模塊是模擬電子技術的主要內容,著重讓學生掌握模擬電路的基本概念、基本原理及基本分析方法。
3、數字邏輯與數字電路模塊 主要包括邏輯代數基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖產生與整形等。該模塊是數字電子技術的主要內容,旨在讓學生掌握數電的基礎知識及常用數字集成電路,學會邏輯分析和邏輯設計方法。
三、加強實驗課教學,注重工程應用能力的培養
要體現中等職業技術教育的特色,關鍵在于學生的實踐能力的培養。且《電子技術基礎》本身就是實踐性很強的課程,更應將培養學生的工程實踐能力作為教改的重點,所以實驗課教學方法應進行以下必要的改革:
(一)改變以往驗證性實驗為主的實驗課模式,加強工程應用的實訓內容,要求學生自己裝接和調試電路
例如:在講穩壓電源電路時,讓學生在印制版上焊接一個串聯型直流穩壓電源,然后調試此電源可為收音機供電。學生既感興趣,又有成就感,同時對串聯型直流穩壓電源的電路結構及工作原理也有了更深的理解。
(二)由測量數據和指標為主的實驗轉向電子產品的故障檢測、判斷和維修
例如:檢測振蕩器是否正常工作時,一是用示波器觀察輸出波形是否正常,二是用萬用表的直流電壓擋測量振蕩三極管的VBE出現反偏電壓或小于正常放大時的數值,再用電容將正反饋信號交流短路到地端,若VBE電壓回升,則可驗證電路已經起振。
(三)精簡分立元件實驗,加強集成電路應用實驗,特別要加強數字邏輯應用集成電路的實驗
例如:在學習譯碼器時可以組織學生設計制作一個七段譯碼器,這樣不僅可以加深學生的譯碼器的理解,而且可以提高學生的學習積極性,多提供學生試驗動手的機會,就可以慢慢地提高學生對電子課的興趣,從而提高學生的學習效果。
(四)借助現代計算機技術開展學生實驗
由于制作印制版圖進行實驗成本較高,所有的實驗都通過印制版圖來完成經濟上不太現實,時間上不能保證效果也不好,所以用計算機來輔助實驗切實可行,而且效果不錯,現在用的計算機輔助實驗主要有兩種:一是EDA技術。二是EWB虛擬電子工作臺。
總之,現代的《電子技術基礎》教學要根據實際情況的變化而變化,要從教學內容的選擇、教學方法、學習方法等方面入手,以學生為本,找到切實可行的方法,把《電子技術基礎》教學化難為易,化繁為簡,激發學生的學習興趣,提高學生的理論水平和動手能力。
參考文獻:
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)06-0081-02
Teaching Reform of Digital Electronic Technology based on CDIO Teaching Model//Tang Min
Abstract Digital electronic technology is one of the major foundational courses for electronics and electrics engineering. According to the teaching model of CDIO, several teaching reform measures of digital electronic technology are carried out, including combining multimedia approach with traditional teaching method; query, induction and comparison within measure; and digesting points in the whole curriculum or intersectional disciplines. The author’s rich practical experiences demonstrate that these teaching reform measures can foster the students’ abilities, inspire their interests and therefore improve the teaching effect greatly.
Key words digital electronic technology; teaching reform; CDIO; teaching model
Author’s address School of Electronics and Information, Nantong University, Nantong, Jiangsu, China 226007
數字電子技術是針對電類專業學習數字邏輯設計的知識要求而開設的重要專業基礎課之一。它是研究各種半導體器件的性能、電路及其應用的重要學科,是一門理論與實際緊密聯系的課程,具有發展速度快、理論抽象、實踐性強等特點。該課程教學效果的好壞直接影響后續一些專業課程的教學。
隨著時代的前進,數字電子技術的發展突飛猛進,傳統的教學方法已經明顯單調和落后,嚴重束縛了學生學習的積極性,也使這門課程的教學質量難以提高。為實現培養高質量人才的目標,必須對目前的教學現狀實施改革。本文介紹筆者基于CDIO模式的數字電子技術課程教學改革方面的一些經驗。
1 CDIO教學模式
CDIO教學模式是近年來國外工程教育改革的最新成果,其中C代表構思(Conceive),D代表設計(Design),I代表實現(Implement),O代表運作(Operate)。CDIO模式是以產品研發到產品運行的生命周期為載體,強調讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式來學習工程,并以綜合培養的方式使學生在多方面達到工程師的預定目標。實踐證明,CDIO教學模式比傳統教學模式適應面更寬,更有助于提高教學質量,尤為重要的是CDIO模式中的新評測標準,為工程教育的系統化發展奠定基礎[1]。
2 數字電子技術教改措施
2.1 將多媒體教學和傳統教學手段有機結合
目前高校授課中普遍存在兩種極端:一種是只板書授課,形式單調,內容枯燥,課堂時間無法有效利用,知識容量小;另一種則完全采用多媒體授課,課堂教學變成單純地播放幻燈片,缺乏學生參與互動的空間和可能。
筆者強調打造“多媒體+板書”的高質量精品課堂。一方面,優秀的教學課件能提升和精煉教材內容,通過利用圖像、聲音和動畫等多媒體技術將教材中相關概念、定律及應用轉化成形象逼真的影像展示給學生,介紹前沿知識和電路原理,有利于擴大學生知識面,有效利用課堂時間。另一方面,將板書穿插于多媒體教學中,對關鍵步驟進行推導和典型例題的講解,目的在于展示教學進度、層次和重點,有利于學生對重要知識點的系統把握,有效避免知識講授過程中的“碎片化”現象[2-3]。
2.2 適度質疑、歸納和比較,培養學生的學習技能
質疑是思維的導火線,也是學習的內驅力,它可以促使學生的求知欲由潛伏狀態轉入激活狀態。因此,教師在教學中適當設疑,設計符合學生認知水平且富有啟發性的問題,激發學生對新知識學習的積極性。例如,在講授OC門時提問:“為什么要引入OC門?”通過講解一般TTL門輸出并聯的問題,進一步讓學生思考并掌握OC門及其特點和作用[4]。
課程講授過程中,引導學生觸類旁通,理解知識點之間的相互關聯,從而舉一反三。例如,在講授觸發器邏輯功能時,首先詳細介紹JK觸發器的特性表、特性方程和狀態圖,推導三者之間的轉換關系;然后引導學生采用相同的方法學習和掌握D、T和T′觸發器的相關原理,推導相應的邏輯功能;最后引導學生總結得出“觸發器的電路形式和邏輯功能是兩個不同的概念,具有某種功能的觸發器可以用不同的電路結構實現,而同一電路結構的觸發器也可構成不同的邏輯功能”這一結論。
對相關知識點進行比較,幫助學生了解知識點之間的異同,有助于知識的靈活掌握和應用。例如,講解鎖存器和觸發器的具體工作原理之前,引導學生掌握兩者的共同點,即均可存儲并自行保持0和1兩個穩定狀態;同時也應使學生充分認識上述兩種器件的不同點,即鎖存器對脈沖電平敏感,而觸發器對脈沖邊沿敏感。又如,講解集成計數器74LVC161的應用時,引導學生比較反饋清零法、反饋置數法中置0和置最小數這兩類三種接線方式上的差異,從而便于學生靈活應用該芯片構成任意數制計數器。
2.3 加強課程整體以及課程之間的融會貫通
學習是一種認知活動,通過對課程整體內容的聯系和比較,有助于學生對重要知識點的理解和掌握。例如,在講解十-二進制轉換的基礎上,引導學生總結出對整數除權取余和對小數乘權取整的數制轉換的一般方法。又如,集成譯碼器74HC138和集成數據選擇器74HC151都可用作邏輯函數產生器,此時引導學生比較這兩種芯片在接線方式上的差異。
此外,由于數字電子技術和模擬電子技術以及電路課程密不可分,因此不能將它們孤立對待,而應在授課期間不斷提醒學生將這三門課程內容融會貫通。例如,將電路分析中的三要素法應用于典型脈沖電路輸出波形的參數計算中來,同時也可適當布置一些數字電路和模擬電路相結合的實例設計分析題,這樣既強調了電子技術這門課程的整體性,又增強了學生的實踐動手能力。
3 結論
本文結合筆者多年來的教學經驗,在簡要介紹CDIO教學模式的基礎上,針對數字電子技術理論教學方面提出一些改革措施,今后還將圍繞實踐教學環節的改革開展一些有益的探索。
參考文獻
[1]楊雪,王玫.CDIO在數字電子技術教學模式改革中的應用[J].南京工程學院學報:社會科學版,2010,10(1):65-68.
Exploration of the Electronic Technology Base teaching of the electron specialty in the secondary vocational school
Jiang Tianbin
【Abstract】The course, Electronic Technology Base, has a strong logicality and theoretics quality, so students fell difficult and boring when learning it. As their teachers, how to make them learn easily with interest, how to make them learn something and lay a good foundation for the future learning? The author has summarized some teaching methods just for reference after many years’ teaching work and research.
【Keywords】Electronic technologyTeachingExploration
當今社會電子技術迅猛發展,電子產品日新月異,使我們的生活多姿多彩。正是由于電子產品與我們的生活息息相關,才導致大多數初中畢業生愛上了電子專業,可是進入職業學校以后,他們卻不知道怎樣才能學習好電子專業。《電子技術基礎》是電子專業的一門專業基礎課,在電子專業中占有舉足輕重的地位,由于這門專業基礎課邏輯性強,理論性強,學習難度較大,職業學校學生基礎較差,對他們也就難上加難了。如何才能培養他們的學習興趣,讓學生學習好這門專業基礎課,進而為他們以后的學習打下堅實的基礎,這就需要教學者不斷探索。我從事這門課的教學工作多年,教學效果好,深受學生的歡迎,各種層次的學生均能學有所得,學有所用。現將有關的教學體會述諸于后,供同仁參考。
1.深入鉆研教材,把握教學重心。只有認真鉆研教材,熟悉教材,才能融會貫通,做到前后聯系,有的放矢。《電子技術基礎》這門課既講了模擬電路,又講了數字電路。模擬電路重在分析電路圖,弄清信號的流向,弄懂各元件在電路中所起的作用,不用或損壞此元件又會出現什么現象,掌握電路的工作原理。數字電路重在組合邏輯電路,集成觸發器,時序邏輯電路等的分析、設計和應用,而對于元器件的參數、性能、結構、分類等只要求學生一般了解,略講即可。只有認真鉆研了教材,熟悉了教材,有豐富的專業理論知識,才能把握教材的重點,掌握難點,重點講透、難點講清,做到心中有數,才能在教學上得心應手,讓學生真正學習到專業理論知識。
2.化抽象為具體,多做演示實驗。《電子技術基礎》是一門理論性較強的專業基礎課,它的內容實際上是一個“壓縮餅干”,是前人多年知識和經驗的積累。要想真正領會所學到的理論知識的內涵、外延,并用它解決現實生活中的一些實際問題,這就要求教師在講解時把抽象的東西具體化,用演示實驗加以演示。《電子技術》的許多理論和我們現實的電子產品相聯系,而有些電子產品的現象又可以對理論加以補充,在教學過程中做到理論聯系實際,學生能很快把理論知識和感性知識相聯系,讓所學知識牢固,抽象的東西具體化。如我在講三極管受溫度影響時,它的性能、放大倍數等參數要發生變化,我講了一個以收音機為例的實例,收音機在連續工作幾個小時后,效果將越來越差,究其原因是因為溫度升高,三極管性能受其影響所至,學生點頭稱是接受了,也加深了印象。又如在放大電路中,輸入信號是否越大越好,學生答:越大越好。我舉了一個例子:電視機輸入信號越強,圖像質量越好嗎?學生答:不好。原因是信號過強,三極管進入了飽和狀態而失去了放大作用,所以放大電路輸入信號不宜過大。
在教學過程中,利用盡可能的條件,多做演示實驗,這樣收效甚好。在講述二極管的單向導電性時,我用了一只二極管,兩節電池一只小燈泡,加正向電壓時,二極管導通,小燈泡發光;加反向電壓時,二極管截止,小燈泡不發光。于是總結出:二極管具有單向導電性,顯得非常直觀,電路圖如下圖:
又如在講述串聯型直流穩壓電源穩壓時,我自制了一個穩壓電源,利用變壓器、調壓器、電壓表,當在一定范圍內調節調壓器時,V1有較大的變化,而穩壓電源輸出電壓V2基本不變,具體數字可以從電壓表觀察出來,顯得非常直觀。實驗框圖如下:
3.注重深入淺出,尋求最佳教學方法。在教材中,有的內容講得較深奧,學生難于理解,這就要求教師有一定的知識功底,把深奧的道理簡單化、形象化,注重歸納總結。在講述反饋電路這一章時,學生對反饋類型的判別有一定的困難,我就把如何判斷各種反饋加以歸納,用最簡單的方法予以說明,如串并聯反饋判別:反饋信號送入三極管的基極B,即為并聯反饋,反饋信號送入三極管的發射極E,即為串聯反饋,如圖: