数字电子技术课程教学模式创新研究

胡燕妮 张 爽 黄 铂

(武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050)

“数字电子技术”(简称“数电”)是电子信息工程技术、通信技术及应用电子技术等专业的专业基础课，且是一门非常重要的工程技术类课程。它的先修课程是“电工技术”和“模拟电子技术”，后续课程为“单片机技术”、“嵌入式技术”等专业核心课程，所以该课程具有承上启下的作用，可以培养学生的动手实践能力及思维创新能力，并且能综合运用所学知识解决数字电路相关应用问题，为后续其它专业课程的学习打好基础[1]。然而，很多学生表示在学习这门课程时比较吃力，他们普遍认为该课程理论知识较多，理解难度较大。

目前多数院校的“数电”课都是围绕教师为主体，主要是教师讲授，学生被动接受。教师关注的焦点是怎么把某个知识点给学生讲清楚，而不是站在学生的立场，思考学生怎么学才能主动掌握知识，变被动讲授到主动思考。所以学生缺少主动想办法来获取知识的能力。整个教学过程并不能以学生为主体。许多教师在该课程的教学过程中没有正确理解课程改革创新的重要性，因此该课程的教学缺乏时效性[2]。

目前“数电”课程的考核办法都是平时成绩(做作业情况和上课到课率及回答问题情况)+期末成绩两部分构成，没有形成过程性考核，考核方式也太过单一。缺乏形成性评价，不利于教师实时调整教学策略，不断优化教学策略[3]。

大一的学生对本专业的岗位所需专业知识认识不够，也没有具体的实践经验，规范意识不强，职业素养水平有待提升。

1 《数字电子技术》课程创新的必要性

由于《数字电子技术》这门课程是电子信息工程技术专业的专业核心课程，故本门课程的相关教学内容就显得十分重要。但是基于目前教学现状分析，我们的教师还是在使用传统的教学方法，在课程设计和教学理念上还存在很多急需改进的地方。且学生较难接收枯燥的理论知识，但思维活跃。为了适应授课对象的具体情况，培养学生创新设计及应用能力，同时为了适应当今信息化教育的发展趋势，使我们的课堂变成高效率的课堂，急需对现有《数字电子技术》课堂教学进行改革及创新，有效改变传统教学的弊端和不足，使其朝着更好的方向不断发展。

2 教学改革思路与实施措施

2.1 采用建构主义教学方法

将现有数字电路新知识建立在学生原有的电路基础知识纸上，符合建构主义的学习认知规律，学生更容易接受新知识[4-5]。且将学生主体按照职业岗位进行分组，更接近职业项目团队。结合WEB3D电路VR平台，将理论知识与实践知识相结合，提升学生的项目实践技能。

2.2 突破教学重难点

针对教学重点和难点，教师采用各种与具体电路相关的视频进行情境导入，并引入游戏环节，调动学生参与学习的积极性。团队协作提交设计方案，协助教师突破难点；针对教学重点，教师使用电路实物进行关键技能点示范，学生按照企业标准规范化进行虚拟仿真训练，企业导师和教师共同参与项目评价。

2.3 提升学生的学习兴趣

在学习《数字电子技术》这门课程时，由于它的知识点本身具有一定的系统性，所以老师在教学过程中需要遵循循序渐进的规律，根据学生学习过程中存在的问题实时反馈，密切关注学生学习进展，对教学创新过程中存在的问题及时调整，促进教学更好发展。今后可以继续推广和进行更深入的研究，尤其是虚拟仿真软件的使用及学生分组的做法，对学生实际设计电路起到了有效的指导作用，也很大程度的提高了学生学习的积极性。虽然以上这些创新模式取得了较大效果，但是对于学习主动性不足的学生还是会遇到困难。

3 教学改革实施方法

3.1 课前线上自学

课前学生扫码自学微课并在学习通上完成课前测试，教师通过教学目标及测试结果聚焦重难点。同时学生按照兴趣特长选择岗位角色，共有项目负责人、电路设计师、电子装配工及测试维护工四种类型，由项目负责人召集团队成员并组建项目组。后续环节以项目组为考核评价单元。

3.2 课中多维互动

整个上课分为5个环节。环节1：播放相关项目案例的动画激发学生兴趣。让学生感受到数字电子技术的巨大魅力，激发职业荣誉感。比如在讲数字钟的设计与制作项目时，教师会播放一个智能手环的视频环节，并让同学们思考生活中其它用到数字钟的地方，这样做比直接讲数字钟的原理更能调动学生学习该项目的积极性。

环节2：探析功能学原理。教师首先通过播放相关电路的功能演示动画，让学生直观了解某电路的工作过程。学生根据功能设计电路并上传学习通。

环节3：仿真设计破难点。学生中每组电路设计师使用multisim仿真软件与小组成员讨论完成具体电路搭建，并提交方案设计书。比如在数字钟的设计与制作项目中(如图1所示)是某学生使用multisim仿真软件绘制的小时、分钟以及秒钟电路，该生使用了74HC390芯片设计完成了24进制计数器以及60进制计数器。并使用与门、与非门及或非门完成了校时电路的设计，该电路设计思路正确，也能正常实现计时和校时功能，连线规范，故评价结果为优秀。通过仿真软件的使用，多数学生能正确绘制电路，突破了教学难点。教师根据学生原理讲解、画图连线、方案提交等几个活动的表现，给予优秀项目组“电路设计小达人”称号。

图1 multisim仿真软件绘制的数字钟电路图

环节4：Web3D实操提技能。教师在真实电路上示范关键技能点，例如在讲解数字钟电路(如图2所示)时，教师会首先使用观察法查看电路板是否有漏焊或者虚焊，然后通电检测故障所在位置，其次分析故障点可能关联的部位，最后锁定故障点解决问题。在听完了教师讲解后，学生组中的电路装配工会利用Web3D电路VR互动平台完成具体电路的搭建并提交项目制作书。教师根据电路搭建情况给予优秀项目组“项目制作小达人”称号。

图2 数字钟实物

环节5：排障PK破重点。教师在Web3D平台发布电路故障工程，并巡回指导。教师在指导过程中总结排故口诀“一观现象，二测数据，三排故障”并形成思维导图。各项目组测试维护工依照排故流程排除故障并在规定时间内提交排故说明书。通过3D软件的使用，一半以上学生能正确搭建电路且没有故障，突破了教学重点。教师根据电路故障排除情况评选出“测试维护小达人”称号。

3.3 课后沟通交流

各项目组通过扫码完成拓展任务及测试(如图3所示)，并整合“设计说明书”，“项目制作书”及“排故说明书”为整体项目方案，教师与企业导师共同评测项目方案并给出项目整体评价。学生课后还可以通过学习通沟通交流学习中遇到的问题，(如图4所示)，互帮互助，共同提高。

图3 扫码测试

图4 利用学习通平台展开讨论

3.4 多维教学评价

通过学习通和项目整体评价，我们完成了课前、课中及课后三个环节的信息反馈，实现了多维评价体系。课前的学习任务点占评分的百分比是20%，课中的活动参与及任务书制作占比50%，课后的任务拓展及多方评价占比30%。

4 结 语

通过课前测试与课后测试对比，发现学生答题正确率显著提升，知识目标达成。通过学生搭建的三维电路能正确显示现象发现学生基本掌握了故障排除方法，技能目标达成。学生实际电路的设计能力明显提高，比往届学生设计的电路正确性高出30%。学生的学习自主性也有所提高，线上线下混合的教学模式，督促学生使用网络平台来学习，较好的培养了学生的自学习惯。

这种创新的教学模式的特色在于：其一，三维平台仿真软件教学，锻炼了学生动手能力；其二，学生主体+多元互动，增强了学生课堂参与度；其三，企业导师参与评价+岗位角色确定，解决了学生职业素养缺乏问题。通过教学模式的创新为后续专业课程的学习提供了有力的知识储备。今后我们的努力方向是将教学案列实时更新，丰富电子技术实训室功能并利用企业优势提升专业及课程综合实力。同时，我们需要不断反思教学改革和创新效果，促进教学质量的进一步提升[6]。