畢 雪

（西華大學(xué)電氣與電子信息學(xué)院 四川·成都 610039）

1 反饋修正的教學(xué)模式

數(shù)字電子技術(shù)是針對(duì)強(qiáng)電和弱電專業(yè)學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)知識(shí)而開(kāi)設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一。它是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的重要基礎(chǔ)學(xué)科。數(shù)字電子技術(shù)是一門理論與實(shí)際緊密聯(lián)系的課程，具有發(fā)展速度快、理論抽象等特點(diǎn)。該課程教學(xué)效果的好壞直接影響后續(xù)一些專業(yè)課程的教學(xué)。

近年來(lái)，各高校意識(shí)到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，因此積極采取措施，針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，力求有效提高數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的整體水平。傳統(tǒng)的教學(xué)手段，以老師為主題，學(xué)生被動(dòng)接受為框架，教學(xué)效果不理想，學(xué)生對(duì)于邏輯抽象，芯片的具體應(yīng)用能力差，不能適應(yīng)日益變化的學(xué)習(xí)和就業(yè)形勢(shì)。本文針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)，學(xué)生興趣不高，涉及的課程內(nèi)容抽象等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)教學(xué)手段和方法做了改進(jìn)，結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)的理論教學(xué)，提出基于“有序腦圖”的反饋修正的教學(xué)方法應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程取得了較好的效果。

英語(yǔ)中反饋，即機(jī)械過(guò)程中“返回到早先的狀態(tài)”。在19世紀(jì)60年代開(kāi)始在美國(guó)使用。在1909年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者卡爾·布勞恩開(kāi)始將“feed-back”這個(gè)短語(yǔ)作為名詞來(lái)使用，表示電路中元件之間的耦合。至今，反饋是控制論的基本概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，它們之間存在因果關(guān)系的回路，進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過(guò)程。在數(shù)字電子技術(shù)的預(yù)備課——模擬電子技術(shù)里曾深入探討和學(xué)習(xí)反饋的含義。修正是指在學(xué)習(xí)過(guò)程中，根據(jù)知識(shí)的反饋結(jié)果做進(jìn)一步修正，以實(shí)現(xiàn)對(duì)抽象概念的理解。

數(shù)字電子技術(shù)課程鮮明的特點(diǎn)是所需要學(xué)習(xí)的芯片數(shù)量多，每個(gè)芯片的功能大都不相同，不同芯片之間如何整合利用以實(shí)現(xiàn)具體的功能更是難上加難。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出以芯片為對(duì)象，建立腦圖，以反饋修正為方法有效解決對(duì)單一芯片以及芯片之間整合問(wèn)題，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2 數(shù)字電子技術(shù)的教改措施

2.1 建立基于單一芯片為對(duì)象的腦圖

采用現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法，使得數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)靈活、生動(dòng)而高效。傳統(tǒng)的板書(shū)授課存在一定的局限性，速度慢而且不夠形象直觀，影響授課效果，而利用多媒體授課，可以使數(shù)字電路的教學(xué)變得省時(shí)省力。對(duì)于比較復(fù)雜的電路圖、真值表，教師可以采用幻燈片的形式直接放映，再進(jìn)行詳細(xì)講解，也可以采用合適的計(jì)算機(jī)軟件，將波形圖、時(shí)序圖以動(dòng)畫(huà)或者仿真的形式展示給大家，節(jié)省了大量的時(shí)間，令抽象的理論知識(shí)變得更加生動(dòng)而容易接受，從而提高教學(xué)效率。雖然幻燈片速度快，對(duì)于高度邏輯抽象的知識(shí)，學(xué)生理解起來(lái)也會(huì)比較吃力。因此，不僅將傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合，通過(guò)讓學(xué)生畫(huà)腦圖以引入主動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)制。不僅提高學(xué)生的主動(dòng)性和能動(dòng)性，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)抽象知識(shí)的多角度多尺度理解。

在授課過(guò)程中，讓學(xué)生學(xué)習(xí)了14個(gè)芯片，分別涉及到編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)值比較器，鎖存器，計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器，寄存器，555定時(shí)器，D/A轉(zhuǎn)換器。首先每涉及到一個(gè)新的芯片，就會(huì)讓學(xué)生在固定的一頁(yè)（成為X頁(yè)）寫上該芯片的名字，類型和對(duì)應(yīng)書(shū)上的頁(yè)碼。這一過(guò)程可較好實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的深入和自我反饋以及對(duì)錯(cuò)誤之處的修正。

以74LS138集成3線8線譯碼器為例介紹。作為一個(gè)典型的譯碼器，邏輯表達(dá)式和功能表未講授以前，就會(huì)讓學(xué)生在X頁(yè)寫上74LS138集成3線8線譯碼器的名稱，功能以及所在的頁(yè)碼以建立索引。只有發(fā)揮好教師的主導(dǎo)作用，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力才能逐步培養(yǎng)起來(lái)。任課教師完全沒(méi)有必要以單向活動(dòng)的方式去傳授要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和重點(diǎn)，而是在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)讓學(xué)生制作腦圖使學(xué)生建立適合自己的數(shù)電知識(shí)體系。在教學(xué)過(guò)程中輔導(dǎo)學(xué)生不斷完善腦圖并適時(shí)總結(jié)，從而提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的基本素質(zhì)。課后會(huì)讓學(xué)生以X頁(yè)為基本頁(yè)，利用網(wǎng)絡(luò)資源搜索課堂上未曾涉及過(guò)的知識(shí)以及與其他芯片整合的相關(guān)知識(shí)。

2.2 以單一芯片為點(diǎn)，構(gòu)成芯片整合的圖

課程在進(jìn)入半期之后，在X頁(yè)所列出的芯片數(shù)量為8個(gè)。在此基礎(chǔ)上，該8個(gè)點(diǎn)可構(gòu)成一張簡(jiǎn)單的圖。該圖為有向圖，方向代表芯片之間的級(jí)聯(lián)整合。半期以后，以小組為單位，完成較為復(fù)雜的“有序腦圖”。腦圖的直觀特性課實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)相關(guān)聯(lián)芯片的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較，幫助學(xué)生了解知識(shí)點(diǎn)之間的異同，引導(dǎo)學(xué)生觸類旁通，從而舉一反三，有助于知識(shí)的靈活掌握和應(yīng)用。例如：集成譯碼器74HCl38和集成數(shù)據(jù)選擇器74HC151都可用作邏輯函數(shù)產(chǎn)生器。此時(shí)通過(guò)“有序腦圖”可引導(dǎo)學(xué)生比較這兩種芯片在接線方式上的差異。

教師在教學(xué)活動(dòng)中要多方面地創(chuàng)造條件，通過(guò)有序腦圖的帶動(dòng)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與自覺(jué)性，為學(xué)生主動(dòng)探索提供時(shí)間與空間，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)作用，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、去動(dòng)口、去動(dòng)手、去動(dòng)腦，然后以腦圖為點(diǎn)，幫助他們總結(jié)出數(shù)子電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。

2.3 以有序腦圖，加強(qiáng)并修正學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的理解

時(shí)序邏輯電路這一章中，異步時(shí)序邏輯電路的分析是難點(diǎn)。教師可以借助有序腦圖搭配動(dòng)畫(huà)，讓學(xué)生觀看觸發(fā)器在不同的時(shí)鐘信號(hào)的作用下?tīng)顟B(tài)更新的過(guò)程，從而更加深刻地了解“異步”和“同步”的區(qū)別。與此同時(shí)，通過(guò)腦圖中對(duì)所列出的“異步”和“同步”芯片的對(duì)比，可進(jìn)一步反饋和修正學(xué)習(xí)初期對(duì)抽象概念的認(rèn)知。

再如，時(shí)序邏輯電路這一章中計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)也是重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師可以通過(guò)腦圖中所涉及的多個(gè)計(jì)數(shù)器芯片，通過(guò)外加原件，分別設(shè)計(jì)具有不同功能的計(jì)數(shù)器，觀察和比較輸出的時(shí)序圖。通過(guò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程可以總結(jié)出，電路的實(shí)質(zhì)是對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而使計(jì)數(shù)器的原理和應(yīng)用變得更容易被學(xué)生接受。不僅采用多媒體和板書(shū)教學(xué)結(jié)合的方式，而且利用先進(jìn)的學(xué)習(xí)方法—有序腦圖可以將數(shù)字電路中很多知識(shí)點(diǎn)的講授變得更生動(dòng)、形象，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。

通過(guò)半期和階段性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)通過(guò)“有序腦圖”的制作，學(xué)生對(duì)芯片的個(gè)體認(rèn)知，以及對(duì)芯片級(jí)聯(lián)整合的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)得到了提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所學(xué)知識(shí)的及時(shí)反饋和修正。進(jìn)一步，該方法可使所學(xué)知識(shí)更牢固、系統(tǒng)和魯棒。

3 結(jié)論

數(shù)字電子技術(shù)課程集中了數(shù)字化信息所需要的知識(shí)，這門課從分立件的門電路，到現(xiàn)在的集成芯片門電路，從以TIL電路為主到以MOS電路為主，從中小規(guī)模集成電路到大規(guī)模集成電路，特別是與其它相關(guān)領(lǐng)域的聯(lián)系越來(lái)越緊密。隨著電子科學(xué)、信息科學(xué)的快速發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)課程的內(nèi)容更新速度也將越來(lái)越快。近年來(lái)，高校逐漸意識(shí)到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，因此積進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)思考和改革。針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)課程中所遇到的邏輯抽象，芯片的具體應(yīng)用能力差，不能適應(yīng)日益變化的學(xué)習(xí)和就業(yè)形勢(shì)的問(wèn)題，力求有效提高數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的整體水平，提出了基于“有序腦圖”反饋修正的教學(xué)方法。該方法借助有序腦圖，使學(xué)生對(duì)相關(guān)芯片的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較，幫助學(xué)生了解知識(shí)點(diǎn)之間的異同，引導(dǎo)學(xué)生觸類旁通，從而舉一反三。學(xué)生作為教改方法的試點(diǎn)對(duì)象，通過(guò)該教改方案的逐步實(shí)施，學(xué)生們對(duì)數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)興趣明顯提高，綜合能力得到增強(qiáng)，特別是對(duì)芯片的理解和運(yùn)用能力顯著增強(qiáng)。今后將進(jìn)一步圍繞教學(xué)方法的改革開(kāi)展一些高效的探索。