项目教学法在《数字电子技术》课程中的探索

白顺先，樊　荣（北方民族大学电气信息工程学院，银川750021）

项目教学法在《数字电子技术》课程中的探索

白顺先，樊荣
（北方民族大学电气信息工程学院，银川750021）

项目教学法作为一种新鲜血液注入《数字电子技术》课程的教学改革中，并利用Multisim仿真软件作为设计平台，同时结合“形成性+终结性”学业评价体系，贯穿以“学生为中心，教师为主导，项目为载体，训练为主线，任务为驱动”的教学理念，突破传统教学模式和评价体系。实践证明，此改革大大地提高学生的学习积极性和主动性，提升《数字电子技术》课程的总体教学质量。

项目教学法；Multisim；评价体系

宁夏回族自治区2012年区级高等教育教学改革项目（宁教高[2012]348号）、2012年北方民族大学“春蕾计划”项目（No.2012cl08-cj）

0　引言

《数字电子技术》课程是高等院校电子信息类、自动化类、计算机类、通信工程、测控技术与仪器专业的一门重要的专业基础课,同时具有很强的实践性和工程性，对学生后续微机原理、单片机等专业课程的学习起着至关重要的作用。其教学工作承担着双重任务：一是让学生掌握数字电路的基础知识以及分析设计方法，具备查阅和使用集成电路，读图和设计电路的能力；二是使学生喜欢上硬件类课程，建立对硬件类课程的兴趣和探索精神。也就是说，能力和兴趣是制约教学模式改革的关键因素。

目前《数字电子技术》课程教学模式存在的主要问题如下：

①传统的教学模式只是针对书本上死板的电路图进行解释和分析，学生没有立体和直观的感受，对电路图可以说是“望而生畏”，从而失去了学习的兴趣和积极性。而对于工科的学生，读懂电路图可以说是基本功，进而才能谈及改进和创新设计电路。怎样才能使学生对理论知识易于理解，把抽象深奥的理论知识直观形象地展现在学生面前，是教学模式改革需要突破的第一道大门。

②填鸭式的理论教学模式，学生总是持一种确认无疑的接受态度被动地学习，生吞活剥地吸收，遏制了学生自我学习能力的培养和创造性思维的发展。古人云，授之以鱼，只供一饭之需；授之以渔，则终身受用无穷。正如美国学者阿尔温·托夫勒说过：“未来的文盲不是目不识丁的人，而是没有学会怎样学习的人”[1]。因此教师和学生之间角色的转变将是教学模式改革迈出的坚强一步。

③“一卷定终身”的传统终结性评价模式造就了一批“逃课”族，平时不学习，考前突击，甚至打小抄作弊，却能得到高的分数。这不仅伤害了大部分学生的学习积极性，而且不利于高校优良学风的建立。如何更好地发挥学业评价的激励和公正的作用是教学模式改革前进的动力。

1　改革的理论基础

针对目前传统教学模式和评价体系所面临的问题，从当前社会对高素质人才的需求出发，建立一套“知识、能力、素质”并重的教学与评价体系势在必行。

（1）Multisim仿真软件——学习的催化剂

Multisim仿真软件是由加拿大IIT公司（Interactive Image Technologies）继20世纪90年代推出的EWB后又推出的一款电路设计自动化EDA产品。它直观的图形界面、丰富的元器件库、丰富的测试仪器仪表和完备的分析手段，不仅能把抽象深奥的理论知识直观形象地展现在学生面前，而且充分调动了学生学习的积极性和主动性。Multisim仿真软件就像学习的催化剂，能激发学生的学习兴趣。

（2）项目教学法——学习的导火索

目前，国内外的很多学校都在积极探索项目教学法在课堂上的应用。欧盟国家高等教育教学从1980年开始改革至今，很多国家寻找到了适合自己的教学方法。如德国的目标驱动学习法、丹麦的项目教学法、芬兰的主题学习法、瑞典和挪威的问题学习法等都值得我们研究和探索。

项目教学法（Project-Based Learning）是一种新型的教学模式，简单而言就是师生以团队的形式共同实施一个完整的项目而进行的教学活动。其核心是在教学中实践“学生为中心，教师为主导，项目为载体，训练为主线，任务为驱动”的教学观念，从而充分发挥学生的主观能动性和创造性。旨在把学生融入有意义的任务完成的过程中，让学生积极地学习，自主地进行知识的建构，以现实的、学生生成的知识和培养起来的能力为最高成就目标[2]。

（3）形成性评价——学习的推动力

所谓形成性评价，是相对终结性评价而言，是基于对学生学习全过程的持续观察、记录、反思而做出的发展性评价。其目的是激励学生学习，帮助学生有效调控自己的学习过程，使学生获得成就感，增强自信心，培养合作精神。形成性评价与终结性评价不同，它通过多渠道、多形式记录学生学习的全过程，不仅注重对学生认知能力的评价，而且也重视对学生情感及行为能力的评价[3]。

2　基于项目教学法和Multisim的数字电子技术课程教学模式的实践

笔者首次于2012年在本校2011级自动化专业2个班共计87个学生实施基于项目教学法和Multisim的数字电子技术课程的教学模式改革，受到了学生和教师的一致好评，荣获“春蕾计划”一等奖，并在全校召开“春蕾计划”优秀项目介绍暨教学观摩会。此教学模式的改革深受学生和教师的欢迎，于2013年在全校数字电子技术课程中普及。

下面就教学模式改革中的几个关键环节展开详细介绍：

（1）项目的选定

项目的制定是项目教学法成功的关键，项目设计的完整性、难易程度、是否吸引学生等都将直接影响到项目教学实施的效果。因此笔者及研究团队认真研究数字电子技术教学大纲，对教学内容进行调整和分配，制定了具备系统性、情境性、完整性、开放性等特性的的项目任务书。本项目任务书设计了九个项目模块，包含逻辑函数的描述方法与化简、门级组合逻辑电路的设计、利用编码器和译码器设计组合逻辑电路、利用加法器设计组合逻辑电路、利用数据选择器设计组合逻辑电路、利用触发器构成分频电路的分析、同步时序逻辑电路的分析、任意进制计数器的设计、用555定时器构成模拟声响发生器的设计，每一个项目都包含项目指导、知识点总结、习题练习等环节。

（2）课堂实施

为了打破传统“教师讲、学生听”的教学模式，培养学生自我学习和探索的能力，锻炼学生自信表达和团队协作精神，笔者在课堂教学上按以下五个教学环节来实施本项目教学法。

第一阶段：明确项目、展开任务。

教师通过项目任务书向学生下达项目任务，而项目中所涉及的知识包含已讲授的和本项目需要掌握的未知知识点。这一阶段中，学生通过教师引导和启发，对项目任务进行分析，明确项目任务中所涉及的新旧知识点，并对项目进行功能模块划分，分配任务到人。

以项目利用编码器和译码器设计组合逻辑电路中的病房呼叫系统为例，项目任务如下：医院某科室的1～8号病室各有一个呼叫按钮，同时在护士值班室有相应的8个指示灯。现要求当1号病室按钮按下时，不管其他病室有无按钮按下，只有1号指示灯亮；只有当1号按钮未按下时，若2号按钮按下，2号指示灯才亮；只有当1～7号按钮均未按下时，若8号按钮按下时，8号指示灯才亮。使用74LS148和74LS138来设计此电路。

在此项目任务中，学习的目标是掌握常用编码器、译码器组合逻辑单元电路的功能，并利用编码器和译码器来设计组合逻辑电路。教师引导学生分析项目任务，将其划分为输入、输出、编码、译码功能模块，并一步步将问题细化，明确任务所涉及的理论知识点。

第二阶段：搜集资料、分组学习。

这个环节在课下完成，每5、6个学生一组，按知识点或项目功能模块将项目任务分配到个人，通过查阅书籍或网络搜索自主获得学习资料，并形成纸质文档。

在此项目中，74LS148和74LS138芯片的功能是未知知识点。74LS148和74LS138是什么、能做什么工作、同类元器件还有哪些、它们之间的功能区别、如何运用它们设计病房呼叫系统，这些问题都需要学生课下利用书籍或网络自学完成资料的查阅、搜集和整理。这彻底打破了传统的填鸭式被动接受的学习方式，而完全是在项目任务驱动下的自主学习。

第三阶段：设计方案、实现项目。

这一环节要求学生利用Multisim仿真软件设计项目电路图，并以组为单位打包提交。利用搜集到的资料和自主学习的相关知识点，通过小组讨论和研究，将各功能模块进行组合，设计完整的项目实现方案，并通过Multisim仿真软件搭建电路，验证设计的合理性和正确性。设计过程中学生需要根据项目任务明确各功能模块间的逻辑关系、元器件间的级联关系、输入输出信号间的关系，并不断尝试各种设计思路，最终确定设计方案进而实现项目。如本项目的一个难点问题就是，如何使在没有呼叫信号的时候输出也不显示。这个阶段不仅锻炼了学生自主学习的能力，而且激发了学生团队协作的精神。

第四阶段：课堂展示、评价阶段。

这一环节中，教师课上随机请5～6组学生上讲台做项目相关的论述和讲解，保证课程结束时每一个同学都有1到2次上台展示的机会。通过不同组别的相互展示和讨论，小组间可以发现问题并解决问题。如输出部分用8个发光二极管表示病房的指示信号，能否考虑使用七段LED数码管直接显示病房号码，这样的设计更直接明了。在学生课堂展示之后，教师要及时给出正面的肯定和鼓励，并根据各小组项目完成情况进行相关评价，最后综合项目任务引出本项目涉及的重要知识点，并对学生所做的讲解进行知识点的补充和扩充，使学生对项目之前的未知知识点有个系统完整的认识和理解。这是项目教学法的关键环节，通过这一环节，能够帮助学生积极总结、反思、发现问题并解决问题，提高学生学习的积极性和主动性，增强学生的求知欲和自信心。

第五阶段：修改完善、总结阶段。

通过课堂展示交流以及教师的评价环节，学生对自己小组的设计方案有了明确的认识，这一环节需要学生对项目的设计进行修改完善，并总结经验和教训，整理知识点和设计思路。这一阶段是学生自我提升和知识升华的阶段，是知识沉淀和凝炼的阶段，学生从中受益匪浅。

（3）评价机制

采用“形成性+终结性”评价模式，将过程性评价与终结性评价结合起来，初步实现评价主体和评价方法的多元化。

课程成绩采用考勤、作业、项目、卷面四方面结合的方式进行综合评定，四者的权重分别为10%、10%、30%、50%。其中项目成绩由分配任务、设计图和课堂展示三部分构成，而分配任务（20%）按个人计分，设计图（30%）按组计分，课堂展示部分（50%）按个人计分。其中分配任务由学生小组成员相互打分，这样学生同样评价主体，获得了自我评价的权利。教师的综合评价除了对学生项目的完成情况进行认知能力的评价外，还要更多地关注学生参与项目过程的表现、解决问题的能力和创新能力等综合素质。

3　结语

实践证明，将项目教学法引入数字电子技术课程的教学过程中，并利用Multisim仿真软件作为设计平台，构建理实一体化教学模式，同时结合“形成性+终结性”学业评价模式对教学效果进行反馈评价，打破一张考卷定“成败”的传统考试模式。它突破了传统的教学模式和评价体系，将传统实践环节、先进的仿真技术及过程评价相结合的教学方法新颖独特，通过解决学生身边的一些现实问题来实现学生对知识的掌握，大大提高了学生学习的积极性和主动性，可使学生在较短的时间内掌握分析和设计电子电路的能力，提高《数字电子技术》课程的总体教学质量，建立一套“知识、能力、素质”并重的教学与评价体系。

[1]马云霞，王瑛芳.论自主学习的内在机制及条件[J].理论月刊，2006(7):92～94

[2]胡庆芳，程可拉.美国项目研究模式的学习概论[J].外国教育研究，2003(8):18～21

[3]程毅.使能评价：教育评价的新模式[J].教学与管理，2010(5):9～10

Project Teaching Method;Multisim;Evaluation System

Exp loration of Project Teaching Method in Digital Electronic Technology Course

BAIShun-xian,FAN Rong
（College of Electric and Information Engineering，Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021）

The Project-based Teaching method has brought fresh blood into the teaching reformation of the Digital Electronic Technology course, takesMultisim as design platform and combineswith formative and simulative academic evaluation system.Itadheres to the teaching idea of"student as the center,teacher as the guide,project as the carrier,training as themain line,task as the driver".All above has broken through the traditional teachingmode and evaluation system.It has proved in practice that this reformation does a lot in helping promoting the study enthusiasm and initiative of students aswell as the overall teaching quality of Digital Electronic Technology course.

1007-1423（2015）15-0026-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.15.007

白顺先（1979-），女，河南新乡人，硕士研究生，讲师，研究方向为信号与信息处理、模式识别和智能系统

樊荣（1980-），女，山西霍州人，硕士研究生，讲师，研究方向为机械精密测量和信号处理等

2015-04-14

2015-05-06