摘 要： 隨著高校培養(yǎng)對象、教學(xué)任務(wù)的轉(zhuǎn)變，在高校實施研究式教學(xué)模式非常必要。教師應(yīng)以探究方式組織教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性；恰當?shù)剡\用電子電路仿真軟件能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效果。作者在研究式教學(xué)思想的指導(dǎo)下，應(yīng)用仿真軟件對計數(shù)器、彩燈控制器電路進行研究性教學(xué)實踐，探索“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中實施研究式教學(xué)的教學(xué)方法。
　　關(guān)鍵詞： 研究式教學(xué) “電子技術(shù)基礎(chǔ)” Proteus
　　
　　隨著高等教育由過去的精英教育向大眾化教育的轉(zhuǎn)變，高校的主要任務(wù)轉(zhuǎn)變成培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及實踐能力、創(chuàng)新能力、就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，以適應(yīng)當前經(jīng)濟社會發(fā)展對高素質(zhì)人才的需求。“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程建設(shè)的重點就是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和實踐能力，為了達到這一目的我們采用了研究式教學(xué)模式［１］—［３］。首要步驟是創(chuàng)立類似科學(xué)研究和生產(chǎn)現(xiàn)場的氛圍，為此教師必須創(chuàng)設(shè)能夠引起學(xué)生深刻體驗和共鳴的具有一定情緒色彩的和生動具體的場景。Proteus仿真軟件功能強大，集成電路設(shè)計、制版及仿真等多種功能于一身，界面多彩，正好是創(chuàng)設(shè)這一情境的最有效工具，能夠使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺［４］—［６］。我們將仿真軟件Proteus應(yīng)用到“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的研究式教學(xué)實踐中，取得了良好的教學(xué)效果。
　　1.構(gòu)建情境，提出問題
　　雖然教師進行了應(yīng)用Multisim、Protel、Mas+plusⅡ的教學(xué)實踐，一是在理論課堂上通過調(diào)用事先做好的電路文件，向?qū)W生展示仿真結(jié)果；二是在實驗課堂上指導(dǎo)學(xué)生進行仿真實驗。兩個環(huán)節(jié)都僅把Proteus作為演示工具，缺少對結(jié)果乃至結(jié)論的深入探討環(huán)節(jié)，學(xué)生雖然用到了仿真軟件，但是沒有真正開動腦筋成為學(xué)習(xí)的主體。研究性教學(xué)的基礎(chǔ)是構(gòu)建情境，即設(shè)置更貼近實際生產(chǎn)崗位技能、貼近實際產(chǎn)品的項目［７］—［８］。學(xué)習(xí)情境所涉及的知識和技術(shù)內(nèi)容要有適當?shù)纳疃群鸵欢ǖ膹V度。學(xué)習(xí)情境不宜設(shè)置得太難、太偏；也不宜選擇隨處可查的現(xiàn)題。例如，我們選擇調(diào)光燈、洗衣機控制電路、電子脈搏器、樓宇廣告牌的控制、數(shù)字顯示電子鐘等電子電路作為學(xué)習(xí)情境。研究性教學(xué)要求學(xué)生以探究的方式學(xué)習(xí)知識，教師以探究的方式組織傳授知識。因此，教師在基于Proteus構(gòu)建一定電路情境后，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進行思考，由學(xué)生得出結(jié)論。
　　例如，在講授了集成雙向移位寄存器74LS194后，我們安排了學(xué)生設(shè)計“四路彩燈控制器”。命題要求：（1）共有四個彩燈，分別實現(xiàn)三個過程，構(gòu)成一個循環(huán)，共12秒；（2）第一個過程要求四個燈依次點亮，共4秒；（3）第二個過程要求四個燈依次熄滅，共4秒，先亮者后滅；（4）最后4秒要求四個燈同時亮一下滅一下，共閃4下。首先組織大家進行分析：（1）四路彩燈狀態(tài)的改變是依據(jù)一定順序的，所以需要設(shè)計時序邏輯電路。（2）前兩個階段和后一階段四路彩燈狀態(tài)由某些狀態(tài)轉(zhuǎn)入的下一個狀態(tài)不同，所以僅由觸發(fā)器構(gòu)成的時序邏輯電路不能實現(xiàn)該功能，而要通過74LS194實現(xiàn)。前兩個階段四路彩燈狀態(tài)的控制可以由雙向移位寄存器的左右移位功能控制；后一階段四路彩燈的兩種狀態(tài)可以通過預(yù)置數(shù)功能設(shè)定。（3）前兩個階段和后一階段四路彩燈狀態(tài)持續(xù)時間分別為1S和0.5S，每一階段持續(xù)時間4S，0.5S、1S時鐘脈沖信號的選擇可以通過數(shù)據(jù)選擇器或者門電路構(gòu)成，4S時鐘脈沖信號可以通過分頻器實現(xiàn)；移位寄存器的預(yù)置數(shù)、左移位、右移位三種功能的自動轉(zhuǎn)換受模三計數(shù)器控制，該計數(shù)器既可以由觸發(fā)器構(gòu)成模三計數(shù)器，也可以由集成計數(shù)器構(gòu)成，并且受周期為4S的時鐘脈沖信號控制。其次要求大家討論、設(shè)計、仿真；如果有問題，修改電路，再仿真……直到仿真結(jié)果與系統(tǒng)功能要求是完全相同。教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計出如圖1所示電路，讓學(xué)生進行仿真驗證。該電路為什么能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能呢？我們可以將四路彩燈控制器電路先安排學(xué)生進行切塊理論分析，然后教師再進行補充。圖中左上角兩個D觸發(fā)器結(jié)成了分頻器形式，U輸出的周期為4S的方波信號作為了計數(shù)器的時鐘脈沖信號；模三同步計數(shù)器由兩個D觸發(fā)器構(gòu)成，D=，D=Q，D觸發(fā)器的功能是次態(tài)Q跟隨輸入D。設(shè)計數(shù)器狀態(tài)SS在10、11、01三個狀態(tài)之間來回循環(huán)，每個狀態(tài)維持4S的時間。SS作為移位寄存器74LS194的控制信號：SS=01數(shù)據(jù)往右移，同時將SR置1，實現(xiàn)發(fā)光二極管依次點亮；SS=10數(shù)據(jù)往左移，同時將SL置0，從而控制4個發(fā)光二極管依次熄滅，后亮的先滅；SS=11數(shù)據(jù)并行輸出，4個數(shù)據(jù)并行輸入端D0-3置入1S的方波信號，從而實現(xiàn)發(fā)光二極管的閃爍。SS還作為選擇74LS194時鐘脈沖周期的控制信號，由左下角的電路可以看出，CLK==CP+CPSS，只有當SS=11時，即對74LS194進行預(yù)置數(shù)時，亮或滅兩狀態(tài)維持的時間才是0.5S；而當SS=01、10時，即對74LS194進行左右移位控制時，每一個狀態(tài)維持的時間都是1S。
　　2.一問多解分組探究法
　　鼓勵學(xué)生對于同一問題尋求不同的方法來實現(xiàn)，從而訓(xùn)練學(xué)生的求異思維和創(chuàng)新思維。為了節(jié)省學(xué)時，可以將學(xué)生分成若干組進行討論、設(shè)計、仿真和實物實驗，并各自、結(jié)合分析結(jié)果直至歸納總結(jié)。例如，對于同樣容量為8的加法計數(shù)器，我們可以通過上升沿觸發(fā)的D或下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器構(gòu)成異步計數(shù)器，還可以通過邏輯分析構(gòu)成同步計數(shù)器。由于所用觸發(fā)器的觸發(fā)沿不同，所以構(gòu)成相同容量的異步加法計數(shù)器的連線不同。當然還可以采用不同的集成計數(shù)器通過清零功能和置數(shù)功能都可以實現(xiàn)，三個芯片的清零和置數(shù)功能既有同步、異步之分，又有有效電平的高、低狀態(tài)之分。所以當采用不同的芯片分別通過清零功能或預(yù)置數(shù)功能實現(xiàn)容量為8的加法計數(shù)器時，所需的控制電路進行仿真驗證。我們可以將全班同學(xué)分成十組，進行電路繪制仿真，各小組同學(xué)結(jié)合起來分別對仿真結(jié)果進行分析，然后相關(guān)組同學(xué)再進行對比分析，歸納出采用不同芯片實現(xiàn)計數(shù)器時的實現(xiàn)方法。分組探究同一問題的多種解決方案，在不需要增加教學(xué)學(xué)時的前提下，既鼓勵了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探索的熱情，又訓(xùn)練了學(xué)生的求異思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實踐。
　　3.結(jié)語
　　本文介紹了應(yīng)用Proteus進行“電子技術(shù)基礎(chǔ)”研究式教學(xué)的實踐過程。在這些實踐教學(xué)過程中，教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進行仿真實驗、分析仿真結(jié)果，起到了主導(dǎo)作用；學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)和探究。我們通過這樣的環(huán)節(jié)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，收到了很好的教學(xué)效果，探索了一條以學(xué)生主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)為靈魂的本科教學(xué)模式。
　　
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