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      應(yīng)用型本科數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)教學(xué)改革

      2019-08-16 06:56:54楊廷來
      智富時(shí)代 2019年7期
      關(guān)鍵詞:教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)

      楊廷來

      【摘 要】數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程的教學(xué)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)積累,教學(xué)過程和教學(xué)方法基本都已有了成熟模式,各大工科院校關(guān)于該門課程的精品課程也有不少。但因?yàn)閼?yīng)用型本科或?qū)?圃盒5膶W(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱,接受能力和學(xué)習(xí)能力有限,導(dǎo)致常規(guī)教學(xué)方法和教學(xué)模式在應(yīng)用型本科或?qū)?圃盒?shí)施起來卻不太順利。本文就應(yīng)用型本科或?qū)?圃盒5臄?shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)提出了應(yīng)用教學(xué)方法,以更好地適應(yīng)學(xué)生。

      【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革

      數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工作以及軟件工程等計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,該門課程是對(duì)其先修課程為電工電子學(xué)的深入和鞏固,是其后續(xù)課程計(jì)算機(jī)組成原理的基礎(chǔ),故該門課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)的硬件課程體系中起著承上啟下的作用,如果學(xué)生不能較好的掌握對(duì)該門課程,對(duì)后續(xù)的數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)以及后續(xù)計(jì)算機(jī)組成原理課程產(chǎn)生較大的影響。

      然而對(duì)于應(yīng)用型本科或者??圃盒5膶W(xué)生而言,他們基礎(chǔ)相對(duì)較為薄弱,學(xué)習(xí)能力和接受能力有限,而該門課程作為硬件基礎(chǔ)課程,雖然知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較少,電路也相對(duì)簡單,理論課的知識(shí)基本能夠掌握,但實(shí)驗(yàn)課卻不太理想。雖然從課本的電路圖到實(shí)際的實(shí)驗(yàn)箱的接線,或者是從接線圖到實(shí)際動(dòng)手接線都是一一對(duì)應(yīng),非常直觀,實(shí)驗(yàn)順利的學(xué)生又覺得沒意思,實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)故障的不順利的時(shí)候,部分學(xué)生會(huì)向老師求助,而剩下的要么胡亂操作,要么直接放棄,打擊學(xué)生自信心和學(xué)習(xí)興趣,導(dǎo)致教學(xué)效果達(dá)不到預(yù)期。

      一、目前數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的教學(xué)方法分析

      當(dāng)前數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的教學(xué)模式主要分為課堂教學(xué)、課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì),其中課堂教學(xué)主要采用理論分析、知識(shí)點(diǎn)講解、以及例題分析,然后布置課后作業(yè),讓學(xué)生進(jìn)行課后練習(xí)以掌握應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,通常是老師講解或者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示后,學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行實(shí)驗(yàn),然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)是以加深學(xué)生對(duì)該門課程的理解和深入學(xué)習(xí),應(yīng)用數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程知識(shí)完成課題任務(wù)的設(shè)計(jì),一般采用multisim軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。

      上述課堂教學(xué)只能讓學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),而當(dāng)學(xué)生在實(shí)際中遇到問題時(shí),卻一臉茫然,不知所措。這一點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中便凸顯出來,雖然給予學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)該如何進(jìn)行,如何接線,但學(xué)生操作起來,便只會(huì)依葫蘆畫瓢,一旦實(shí)驗(yàn)不成功,或者出現(xiàn)偏差,就不知道如何查找問題,如何解決問題。同時(shí),還有部分同學(xué)按照原理圖接好線,然后記錄結(jié)果,正好與理論相符,覺得太簡單、太容易了,沒意思。于是出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)成功的覺得沒意思,實(shí)驗(yàn)失敗的覺得好難,不管是哪一種,都沒有真正的掌握透徹應(yīng)知應(yīng)會(huì)的東西。

      二、故障排除教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用

      為了讓學(xué)生除了掌握應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí)點(diǎn)外,還能夠多掌握一定發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的方法,讓數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課教學(xué)效果稍微好一點(diǎn),本文提出將故障教學(xué)應(yīng)用到課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中除了學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí),學(xué)習(xí)一些解決問題的方法,然后將這些方法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行練習(xí),并在實(shí)際操作中掌握發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力,提高學(xué)生的自信心,加深學(xué)習(xí)興趣。

      (一)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

      作為一門硬件課程,硬件的連接難免出現(xiàn)各種各樣的故障,而純理論的教學(xué)基本都是基于理想情況下進(jìn)行的,如果只掌握理論知識(shí),掌握的再好,也無異于紙上談兵,這一點(diǎn)在學(xué)生期末完成課程設(shè)計(jì)的時(shí)候就凸顯出來了。讓學(xué)生完成單獨(dú)一個(gè)芯片的仿真,有學(xué)生不知道芯片的輸入信號(hào)怎么給,輸出信號(hào)又該接到哪里去,出現(xiàn)問題了更是不知道如何檢查排錯(cuò)。

      因此,將各種電路故障引入到教學(xué)中,學(xué)生方才知道課堂上講的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)哪里來、哪里去。如此便能使學(xué)生能夠清晰直觀的通過仿真和故障排除的仿真教學(xué),理解理和掌握理論知識(shí)。尤其是對(duì)于基礎(chǔ)較為薄弱,對(duì)實(shí)際電路沒有接觸過的應(yīng)用型本科院校的學(xué)生而言,面對(duì)一個(gè)小的故障,也許都不知所措,所以在課堂上提前進(jìn)行故障分析,讓學(xué)生有所了解,掌握故障的排除和解決方法是很有必要的。

      下面以數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程入門必須掌握的74ls138譯碼器為例。在課堂教學(xué)中,往往只會(huì)講輸入高低電平(1/0),學(xué)生往往不會(huì)接下拉電阻,而是以為開關(guān)撥上去閉合就是接+5V為邏輯1,斷開就是邏輯0,。而實(shí)際上斷開輸入引腳是懸空狀態(tài),而非接地(邏輯0)。

      故障分析教學(xué),例如如果74ls138譯碼電路的Y0-Y3可以正常譯碼顯示,而Y4-Y7無法正常譯碼顯示,分析該電路可能出現(xiàn)故障的地方以及故障確定方法。因?yàn)?-8電路輸入三位二進(jìn)制,低兩位可以正常譯碼,Y4往后無法譯碼,則可能是輸入信號(hào)C端沒有高電平,用萬用表測(cè)量C引腳電壓即可。如果C腳電壓正常,則測(cè)量100~111譯碼后對(duì)應(yīng)的Y4- Y7引腳的電壓,如果正常譯碼則可能LED1有問題,否則74ls138譯碼器損壞。

      類似于上面簡單實(shí)用的故障分析及故障確定的方法,能夠讓學(xué)生跳出枯燥的純理論學(xué)習(xí)和解題的學(xué)習(xí)過程,引導(dǎo)學(xué)生的“工程師”思想,即發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,確定問題并解決問題的思維和能力。

      (二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

      課堂上使用故障分析教學(xué)方法,將分析問題的思維帶給學(xué)生后,在實(shí)際電路操作實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生能夠使用這種思維去解決實(shí)驗(yàn)中遇到的電路故障,但有些問題卻用課堂上的知識(shí)無法直接解決,比如關(guān)于引腳懸空的問題,。課堂上懸空引腳一般默認(rèn)我輸入邏輯0,但實(shí)際電路中,有些電路卻默認(rèn)為高電平,比如二輸入與門、三輸入與門、當(dāng)只給其中一個(gè)輸入引腳接入高電平(+5V),二輸入或門接低電平(0V)時(shí),輸出都是高電平,說明懸空的引腳都是默認(rèn)的高電平,而非低電平。

      同時(shí),通過課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠讓學(xué)生意識(shí)到,電路中的輸入信號(hào)如果不用,一般是不可以懸空的,除了上述的默認(rèn)高電平還是低電平的問題以外,還有就是輸入信號(hào)引腳懸空,容易受到外界的干擾。

      三、改革效果

      通過將故障排除教學(xué)法引入到課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),效果良好。課堂上不再是純粹的理論,學(xué)生不再認(rèn)為簡單的認(rèn)為知道理論就可以了,通過故障排查和故障解決,激發(fā)了學(xué)生在課堂上查找問題和解決問題的興趣。在找問題、解決問題的過程中,將理論知識(shí)掌握的更牢固。該方法尤其是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體現(xiàn)的最為明顯,學(xué)生逐漸變得積極參與,認(rèn)真對(duì)待,重點(diǎn)是不再是一出故障就只會(huì)找老師請(qǐng)教,開始學(xué)會(huì)自己查找問題和解決問題。

      四、結(jié)束語

      對(duì)于應(yīng)用型本科學(xué)生的教學(xué),純理論知識(shí)的學(xué)習(xí)讓學(xué)生學(xué)的較為痛苦,應(yīng)跟多的與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合,讓學(xué)生切實(shí)的去看到和感受到理論和實(shí)踐之間的關(guān)系,理論指導(dǎo)實(shí)踐,實(shí)踐補(bǔ)充理論。理論武裝大腦,實(shí)踐提高興趣,并將知識(shí)深入的理解到位,這正是我們教學(xué)的目的。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]胡愛明.數(shù)電課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的實(shí)踐與反思[J].科技風(fēng),2019(18):58.

      [2]郭立強(qiáng).數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)研究[J].淮陰師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2019,18(02):180-182+185.

      [3]單玉燕.數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法的探討[J].山東工業(yè)技術(shù),2018(23):227.

      [4]陳嵐,李曉輝.“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革初探[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2018,15(27):212-213.

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