项目化教学在数字电子技术中的应用

项目化教学在数字电子技术中的应用工程化教学在数字电子技术中的应用

引言

职业教育是教育体系中重要的组成局部，具有培养适应行业、效劳社会地方经济需求的技能型人才的重要功能。电子类、信息类专业人才的实践操作能力、专业技能的培养过程中，数字电子技术课程具有重要的意义。课程能够使得学生建立一般数字电子产品设计、分析、调试的办法步骤，形成独立的产品开发、调试能力，课程对于学生专业技能的养成具有重要的根底意义。但是由于课程具有一定的理论难度，职业学校的学生在学习过程中对于数字电路中的理论知识学习积极性不高，传统的教学方式已经不能够适应职业教育的特点，不能够满足数字电子技术课程的教学需求，因此探讨并实践合乎职业教育特点的教学计划对于提升课程的教学效果具有重要的意义。

1.工程化教学与职业教育

在教育学中，工程教学法被定义为师生通过共同协作，实施一个完成的工程而进行的教学活动，其教学思想属于行为导向教学法的范畴。教学结果是完成一个具体的教学目标，一般以实物载体的形式出现。实现工程法教学一般要经过工程任务的明确、实施方案的制定、工程任务的实施、检查评估以及归档应用等过程，工程化教学与传统教学计划相比具有下列的特点，首先是工程化课程具有实践性的特点，与传统的学科体系不同，工程化教学能够通过与实际对象的联系，使得学生的学习具有较强的针对性与实用性;其次工程化学习具有较好的自主性，能够更为有效突出学生在教学过程中的主体地位，发展自主学习，培养学生的创新能力;同时工程化课程教学能够体现开展性与综合性，使得学生在学习过程中能够通过工程任务的完成，逐步形成综合技能;最后工程化课程具有开放性，工程实施方式、评价方式都具有选择性与多样性的特点。

职业教育与普通教育在人才培养目标、培养对象方面都具有本质的不同，因此职业教育要采取合乎职业教育特点以及教学课程特点的授课方式进行课程的教学。工程化教学的特点适应了职业教育人才培养的特点，同时也合乎数字电子技术这样的专业课程，因此在职业学校的数字电子技术课程中推进工程化教学对于提升课程的教学效果，提升人才培养质量具有重要的意义。

2.数字电子技术工程化教学实施计划

在教学过程中，通过对于学生专业能力、典型工作岗位的调研分析，结合了学生的认知规律，采用了朱祥贤主编的?数字电子技术工程教程》作为教材，应用工程化的教学计划进行了课程的教学。本书以工程为单元，以应用为主线，将理论知识融入到实践工程中。全书共有8个工程，包括三人表决器电路、抢答器电路、数码显示电路、计数分频电路、触摸式防盗报警电路、温度检测电路、数字钟电路等的设计与装调以及用FPGA实现计数器等。通过工程任务的完成，提高学生对数字电子技术的理解，使之能综合运用所学知识完成小型数字系统应用电路的设计制作，包括查阅资料、确定电路设计计划、计算与选择元器件参数、安装与调试电路，能使用相关仪器进行指标测试和编写实训报告。教学过程中，老师明确工程任务，学生与教师、学生与学生之间以工程团队的形式进行合作，通过教师的指导，自主完成工程产品的开发，学生完成工程的方式可以自行选择，最后要能够将工程完成成果进行汇报，通过小组自评、学生互评以及教师评价分析工程任务完成的效果，提出工程优化的计划以及可行性措施，通过这样的计划组织实施数字电子技术课程的教学。

3.数字电子技术工程化教学举例

数字电子技术中工程1的教学内容是三人表决器电路设计与装调，要求学生能够掌握组合逻辑电路的根本设计办法与实际电路的装接调试。本工程中学生为了能够进行逻辑输入量与输出量的设计首先需要能够正确理解数字信号的准确含义，能够掌握不同数制之间的转换〔尤其是二进制的意义〕，能够掌握逻辑状态的定义与表示办法，建立客观世界的控制对象的逻辑模型。通过通过本工程的学习，学生能够掌握组合逻辑电路设计的一般步骤，掌握真值表的定义办法以及根据真值表进行逻辑叙述式定义与化简的根本计划，最后实现逻辑电路的安装与调试。通过这样的一个实际工程，学生能够积极主动学习组合电路中必要的知识能力，学习效果良好。

首先将多人表决器的输入输出进行逻辑定义，定义表决的三个人为ABC，同意为1，不同意为0，输出为Y，Y=1为表决通过。根据多人表决器逻辑关系，在教学过程中可以应用NI仿真软件中的逻辑转换仪进行设计，对于提升设计效率具有较大的作用。

应用软件制定真值表如图1所示。

图1多人表决器真值表

图2多人表决器电路原理图

根据多人表决器的真值表，学生要能够写出逻辑叙述式，本工程的逻辑叙述式为：

在工程进行中，为了能够简化逻辑电路，就需要进行逻辑的化简，学生可以自行选择化简的计划，可以选择公式化简、卡洛图化简或者是软件化简的计划实施，在此过程中培养学生自主解决实际问题的能力，经过化简的叙述式为Y=AC+AB+BC，最后将逻辑关系通过根本的门电路实现，可以采用与门与或门实现，同时可以激励学生简化硬件电路设计计划，培养学生的创新意识与创新能力，可以讲逻辑叙述式进行逻辑转换，采用单一的与非门实现，这样设计的硬件电路使用的门电路就比拟单一，本钱有所降低。多人表决器电路原理图如图2所示。

完成电路原理图设计后，下面就要硬件实现，根据原理图购置相应的电路元件，根据原理图进行实际电路的装配以及调试，并检测电路的逻辑功能。学生要能够完成电路根本功能的实现，在此根底上完成电路性能的检测与调试。在工程的实际完成过程中，要能实现这样的逻辑控制关系需要使用或门以及与门电路，在实际硬件电路实现过程中不合乎项目的要求。因此要求学生进行逻辑的转换，采用单一的门电路实现，因此根据电路的逻辑关系以及反演定律将多人表决电路的逻辑关系式转换为单一的与非关系，这样通过一个与非门芯片74LS00就可以实现控制功能，学生通过这样的转换能够理解项目案例设计的要求。同时学生要能够完成掌握74LS00芯片的性能以及引脚定义才能够完成多人表决器工程中电路的连接。在此过程中教师指引学生进行数据手册的学习，通过阅读器件手册理解器件的特性以及使用办法。由数据手册中可以了解器件的功能以及电气特性。识读器件手册也是学生必要的专业能力之一，多人表决器工程中74LS00四与非门芯片的电气特性如图3所示。

图374LS00芯片的电气特性

焊接过程中，为了能够培养学生电路板的布局能力，采用万用板进行，学生要能够根据器件的种类以及信号的流程合理进行元件的布局以及导线的连接，同时要能够正确完成产品的焊接以及调试，多人表决器设计实物如图4所示。

图4多人表决器设计实物

通过这样一个完成工程的锻炼，学生能够建立起完成的组合逻辑电路的分析与设计计划，能够进行逻辑关系的叙述以及转换，能够掌握简单逻辑电路的设计、安装与调试。在工程化的教学过程中，教师制定了教学目标，对学生进行必要的引导，让学生自主完成工程的设计，以此提升学生的学习积极性与主动性，激励学生在此过程中积极创新，培养学生动手能力、实践能力以及专业技能。

4.结论

职业教育在人才培养目标以及人才培养模式方面对于普通教育存在本质的区别，因此