《简易电梯呼叫系统电路设计与制作》项目教学设计

严奉莲

【摘要】基于工作过程的一体化教学模式，设计以《简易电梯呼叫系统电路设计与制作》项目为载体，完成组合逻辑电路部分编码、译码、显示理论知识、技能训练等方面学习的教学设计，涉及了数字电子技术、电子元器件识别与检测、焊接技术、仪器仪表的使用、电路仿真、电子CAD等学科的知识。

【关键词】编码器；译码器；数码显示；项目教学

【中图分类号】TP368 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）10-0167-02

一、项目设计理念

坚持项目为载体，任务驱动的教学方法，工学结合的一体化教学模式，设计《数字电子技术》中组合逻辑电路的分析、设计、安装、调试以及仪器仪表使用等知识和技能，完成项目的电路设计、安装与调试。让学生先“会”后“懂”，先感性后理性，真正让学生手动、脑动，获得技能与理论知识的双丰收，培养学生多方面能力，为学生的可持续发展做打好基础。

二、项目设计方案

1.电路设计方案编码器、译码器、数码显示是组合逻辑电路的重要知识点，结合简易电梯呼叫系统设计要求，设计系统结构如下：

2.项目实施方案

把简易电梯呼叫系统电路的制作看成是一个在教师指导下由学生独立完成的项目。根据学生实际及简易电梯呼叫系统电路教学任务，师生一起把该项目的实施过程精心设计成六个环节，每位同学必须独立完成项目。同时，在老师的指导下又把全班学生分成六个小组，每小组负责一个环节的组织协调工作。项目实施的六个环节：项目认识创设情景；项目实施设计制作；项目测试排除故障；项目分析变式训练；项目评估学习总结；项目拓展实践探究。

三、教学环节设计

（一）项目认识 创设情景

观赏了解生活中应用的各类电梯，激发学生了解电梯的控制显示原理的欲望；带领学生感受电梯的操作控制，并展示简易电梯呼叫系统电路并进行演示，在演示的过程中让全体同学知道编码、译码、显示的作用及本次实训课的训练项目——简易电梯呼叫系统电路的制作。

注：主要解决“做什么”的问题。

（二）项目实施 动手制作

1.元器件的识别与检测

（1）对照实物图，识别元器件。

（2）元件清单如表1所示。

（3）元件的识别与检测

元器件的识别与检测是电子技能训练中的一个重要环节，为了让同学们较好地掌握元器件识别与检测方法，务必在课中进行一定的练习。主要设计了以下六个问题：①电阻的识别与检测；②轻触开关的常开常闭判别？质量好坏如何检测？③SN74LS147的引脚及功能检测？④SN74LS04的引脚功能检测？⑤SN74LS48的引脚功能检测？⑥数码管SMA4205的引脚极性判别？

（三）电路仿真设计和综合原理图设计。让学生通过实物图和原理图了解电路的结构和组成。

1.电路仿真设计（可用proteus软件）所提供的集成芯片和元件，按芯片功能合理设计电路并仿真。

采用学生动手设计电路，通过模拟仿真设计，让学生从感性方面认知该电路设计的合理性和可实现性。教师可适当提示，主要让学生掌握电路由哪几部分组成？它有什么特点？等有关电路结构性的知识，不当之处，由师生共同补充，让学生在动手制作前对所要制作电路的结构有初步的认识和了解。

2.综合电路设计原理图：

（四）电路的安装与制作

学生对元器件识别与检测完毕后，根据要求及已有的实践经验，在万能电路板上进行元器件的布局、安装、焊接，直至所有元器件及引线焊完为止。

教师要引导学生在电路布局时进行综合考虑，如焊接时注意不应该有交叉的连接导线；元器件的安装要依据装配工艺要求正确合理、规范一致等。此时，教师应走到学生中间，进行巡视，分别指导，真正起咨询者、指导者的作用。出现问题时，教师应及时引导学生自行解决问题，以达到学生对知识自主建构的目的。注：主要解决“怎么做”的问题。

（五）项目测试 排除故障

正常情况：接通电源，数码管显示0，单独按其中一个开关，对应显示几，若同时按多个开关，优先显示原则显示高位。

存在故障：（1）通电不显示。检查电源接线和各集成电路电源和地线是否正确连接。检查各芯片安装是否正确。（2）数码管显示不全。检查数码管个引脚和译码器74LS48连接是否正确可靠。（3）不能正确显示对应的开关。检查开关和74LS147连接是否正确。（4）逻辑功能显示相反。自锁开关的常开、常闭和公共触头是否接错。

测试与排故过程中，教师可以有意识地请小组内动手能力强、完成速度快的学生指导未完成的同学（但不能帮助其制作，只能给予指导），这样做不仅可以增强动手能力强学生的自信心和学习的主动性，而且可以带动稍落后的学生一起进步，有利于培养学团队合作。在课结束时，评选出排故能手。注：主要解决“如何测试与排故”的问题。

（六）项目分析 变式训练

（1）电路原理分析项目完成以后，学生已有了一定的感性认识，教师可以合理引导，集中或个别讲解分析各个逻辑部件的功能以及系统整体的逻辑功能分析，让学生理解电路的工作原理和工作过程。让学生不仅知其然，而且也知其所以然。

（2）变式训练为进一步巩固对电路工作原理的理解，设置以下一些实践性问题进行变式训练。①若用74LS47和共阳数码管，电路如何设计？②若用轻触复位开关，如何处理？

注：主要解决“为什么”的问题。

（七）项目评估 学习总结

1.项目评估项目评估包含多方面的，从计划、设计方案、方案实施等多个环节考虑，当然最后的作品也是至关重要的。学生的自评从项目实施过程和反思方面评价，互评主要从组织、协调、作品、展示等方面体现，教师评价是最后的综合评价。教师要对典型作品进行讲解，肯定成绩，同时指出作品中存在的问题，最后在讨论的基础上，师生共同评选出全班优秀作品。

2.学习总结学习总结是学习过程的一次提升，也是理论方面的升华。教师指导学生撰写实训报告，总结学习过程的得与失。

通过自评与互评，师生、生生之间达到互相交流、学习的目的；通过总结，培养学生分析能力和自我反思能力，让每位学生看到自己与他人的优点与不足，在今后的制作过程中不断改进。注：主要解决“做得怎么样，學得怎么样”的问题。

（八）项目拓展 实践探究

在教师的指导下共同设计了以下三个问题：1.请同学们想一想编码译码显示在生活中还有哪些应用？2.请同学们找一找还有哪些形式的译码显示电路？（如BCD码等）3.请每小组的同学课后通过上网、到阅览室查阅资料及自行设计等方式提供1～2个多编码译码显示的应用电路。要求：①画出电路原理图；②简述其工作过程；③做成实物。注：主要解决“知识拓展应用，创新设计”的问题。

四、设计反思

本次项目教学设计，体现了基于工作过程的一体化教学模式，以项目为载体，完成组合逻辑电路部分理论知识、技能训练等方面的学习，涉及了数字电子技术、焊接技术、仪器仪表的使用、电路仿真、电子CAD等学科的知识。

通过教学具体实施，师生共完成六个步骤，大部分学生都能完成电路的安装调试。通过观察学生的学习情况和学习效果，学生的学习兴趣和参与度都有很大的提升；同时对教师自身的综合素质提升有很大的帮助，因此，本文设计的项目教学方法，值得推广。

参考文献：

[1]电子技术基础与技能.北京师范大学出版社.孙世忠，2012年.

[2]数字电子技术项目教程.上海交通大学出版社.孙琳，2012年8月.

[3]项目教学教师指南.教育科学出版社美国巴克教育研究所，2008年9月.