電子技術(shù)課程信息化教學(xué)實踐探索

辛元芳　李昕　趙蒼榮　郭來功

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；教學(xué)；信息化

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）02-0144-03

1 引言

隨著現(xiàn)代科技與電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子技術(shù)涉及的領(lǐng)域無所不及，在技術(shù)創(chuàng)新上發(fā)生著翻天覆地的變化。電子技術(shù)作為工科非電類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，是一門實用性和基礎(chǔ)性要求很強(qiáng)的重要課程[1]。

由于電子技術(shù)課程面向的學(xué)生人數(shù)多，涉及專業(yè)廣，因此教學(xué)需求也要多樣化。不同的專業(yè)以不同的案例導(dǎo)入，以案例為線，以知識點為元素進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容劃分。以此改變學(xué)生學(xué)習(xí)用途不明的狀態(tài)，讓其明白電子技術(shù)就在身邊[2]。如2021年本校電子技術(shù)課程面對的是9個專業(yè)25個班共893人。筆者所帶的電子技術(shù)課程教學(xué)對象是彈藥工程與爆炸技術(shù)專業(yè)20級4～6班共三個班的學(xué)生，學(xué)生自身所學(xué)課程多，任務(wù)重，自覺性又有限。一百多人的翻轉(zhuǎn)課堂難以實現(xiàn)。那么教學(xué)時首先就要強(qiáng)調(diào)課程開設(shè)的必要性，彈藥工程與爆炸技術(shù)主要是研究彈藥工程、爆炸與安全技術(shù)以及民用工程爆破等方面的基本知識和技能，進(jìn)行軍用彈藥工程或是民用爆破工程等[3]。在手槍、炮彈等武器的彈藥系統(tǒng)的分析設(shè)計，彈藥威力的實驗測試，建筑物拆除時爆破作業(yè)的設(shè)計等過程中都需要使用基本的電力知識及電子技術(shù)進(jìn)行控制[4-5]。所以電子技術(shù)這門課程對于該專業(yè)來說具有相當(dāng)?shù)闹匾浴?/p>

隨著信息公路的高速發(fā)展，信息化技術(shù)正廣泛應(yīng)用于各種教育教學(xué)活動中。

所謂信息化教學(xué)是指以現(xiàn)代化信息技術(shù)為基礎(chǔ)， 運用教學(xué)的新技術(shù)、新方法、新思想所進(jìn)行的教學(xué)。在學(xué)校里，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是在固定教室的空間內(nèi)以教師講授為中心、以黑板粉筆為主要教學(xué)手段。信息化教學(xué)就是讓信息技術(shù)進(jìn)入傳統(tǒng)課堂，結(jié)合多媒體、網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)手段，使課堂教學(xué)更加靈活方便。這種新的教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，引進(jìn)了許多新的教學(xué)理念，如師生交流的時空范圍更廣，教師能夠?qū)崟r知曉學(xué)生學(xué)習(xí)知識的掌握程度，學(xué)生能夠及時跟上學(xué)習(xí)進(jìn)度等。下面就以電子技術(shù)課程中組合邏輯電路設(shè)計這部分為例進(jìn)行信息化教學(xué)的探索。

2 教學(xué)準(zhǔn)備

在人的內(nèi)心深處，都有一種根深蒂固的需要，那就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、探索者和研究者。怎樣在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)行為真正發(fā)生？怎樣培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)以致用的成就感？這些是一線教師一直的追求[6]。

在網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)迅速發(fā)展的時代背景下，要求教師要充分利用教材、案例、影視、圖片、課件等豐富的教學(xué)資源，再綜合印刷材料、黑板、多媒體、視頻、網(wǎng)絡(luò)平臺和隨堂提問等多種教學(xué)手段，以達(dá)到盡量優(yōu)化的教學(xué)效果。鑒于雨課堂教學(xué)平臺數(shù)據(jù)全，采集速度快，自動化程度高，課堂彈幕又可以實時反映學(xué)生的問題，測試方式靈活的特點，筆者采用雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺作為主要的信息化教學(xué)手段，課前在平臺發(fā)布與專業(yè)或生活相關(guān)的預(yù)習(xí)知識點，讓學(xué)生查找資料來接觸將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，提升學(xué)習(xí)興趣。本文以“組合邏輯電路設(shè)計”這部分課程為例，在講解組合邏輯電路設(shè)計這部分知識之前發(fā)布一個預(yù)習(xí)題，要求設(shè)計一個路燈控制電路（一盞燈），能夠在三個不同的地方控制這一盞燈的亮滅。讓學(xué)生通過生活中的應(yīng)用實例去查找資料，積極思考。

3 教學(xué)過程

課程講解過程中采用雨課堂線上直播為主要教學(xué)手段，使用了教學(xué)方法中常用的引導(dǎo)式、啟發(fā)式和問題式等教學(xué)方法，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和思考問題的主動性。教學(xué)設(shè)計中通過講解例題、互動提問、啟發(fā)思考、隨堂測試和課堂小結(jié)等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固和強(qiáng)化了教學(xué)的重點、難點。

首先在雨課堂教學(xué)平臺讓學(xué)生在課前通過掃碼簽到，督促學(xué)生不遲到早退，按時進(jìn)入課堂。如講解組合邏輯電路設(shè)計這部分內(nèi)容，由生活中常見的數(shù)字電路，比如三人表決器、加法器引入教學(xué)內(nèi)容。首先介紹組合邏輯電路的設(shè)計步驟，組合邏輯電路設(shè)計的步驟與組合邏輯電路分析的步驟相反，分析和設(shè)計是一個逆過程。設(shè)計的步驟是：第一步，根據(jù)已知要求畫出電路對應(yīng)的真值表；第二步，根據(jù)真值表寫出電路對應(yīng)的表達(dá)式；第三步，根據(jù)表達(dá)式畫出電路對應(yīng)的邏輯圖。

然后由我國兩位著名奧運會舉重冠軍為國爭光引入舉重比賽的評判規(guī)則電路，從而將思政元素引入課程，讓學(xué)生們知道為何而學(xué)，知道學(xué)有所用。舉重比賽時有三名裁判，他們的判決根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)的原則成為最終判決。每名裁判控制一盞紅燈和一盞白燈——紅燈亮表示試舉失敗，白燈亮表示試舉成功。兩盞及兩盞以上白燈亮即表示成功，兩盞及兩盞以上紅燈亮即表示失敗。接下來組合邏輯電路設(shè)計的第一個例題便由此產(chǎn)生，設(shè)計一個三人多數(shù)通過表決器。根據(jù)設(shè)計步驟，第一步確定電路需要輸入三個，分別用A、B、C表示，當(dāng)輸入為0時，表示反對即不同意；當(dāng)輸入為1時，表示同意。表決結(jié)果用輸出L表示。L為0表示沒有通過，L為1表示試舉成功。第二步根據(jù)設(shè)計要求列出對應(yīng)的真值表，把三變量所有輸入組合按照自然碼從小到大的順序列出來，當(dāng)A、B、C 三個人有兩個人或者三個人同意時，此事通過，輸出L=1。

由表1可知，真值表第3、5、6、7行滿足A、B、C三個人有兩個人或者三個人同意，輸出L=1。第三步，由真值表寫出邏輯表達(dá)式：

將式（1）最后一個最小項分別與前面三個乘積項結(jié)合可以得到最簡與或式L= BC+AB +AC。

第四步，根據(jù)表達(dá)式畫出對應(yīng)的邏輯圖，如圖2所示，邏輯圖由3個兩輸入與門和1個三輸入或門構(gòu)成，這樣，就完成了一個三人表決器的設(shè)計。

學(xué)習(xí)了組合邏輯電路設(shè)計的第一個例題后，下面一起完成例2。例2，試設(shè)計三位奇偶校驗器，當(dāng)輸入端“1”的個數(shù)是奇數(shù)個時，輸出為“1”，否則輸出為“0”。令三個輸入端分別為A、B、C，校驗結(jié)果用輸出T 表示。第一步，根據(jù)題目要求，當(dāng)輸入端A、B、C取“1”值，“1”的個數(shù)是1個或者3個的時候，輸出T的值為“1”，畫出真值表。

觀察表2，可以看到真值表的1、2、4、7項對應(yīng)的輸入端A、B、C取“1”值，“1”的個數(shù)是1個或者3個，此時輸出T的值是“1”。列出表達(dá)式

由表達(dá)式畫出輸出T的邏輯圖，就完成了三位奇偶校驗器的設(shè)計。

當(dāng)?shù)诙€例題完成后提出問題，課程進(jìn)行中利用問題式、引導(dǎo)式、啟發(fā)式等多種方式有助于師生互動，促進(jìn)學(xué)生積極思考。

如果把前面一二兩個例題結(jié)合在一起可以設(shè)計成什么電路？也就是三個輸入A、B、C，兩個輸出L、T。這里如果把A、B、C三個輸入看作三個一位二進(jìn)制數(shù)， 那么兩個輸出和輸入什么邏輯關(guān)系？可知，前面兩個例題組合起來就設(shè)計完成了一個全加器電路，即輸入三位二進(jìn)制數(shù)，輸出是對三個輸入進(jìn)行相加求和，其中T 是相加的本位和，L是相加產(chǎn)生的進(jìn)位。

現(xiàn)在完整地看一下第三個例題，全加器電路的設(shè)計，全加器輸入三位，其中兩位是本位的兩個加數(shù)，分別用A_iB_i表示，另一位是低位產(chǎn)生的進(jìn)位C_i，輸出就是對三個輸入進(jìn)行相加求和，S_i是本位和，C_i進(jìn)位輸出。根據(jù)題意列出相應(yīng)的真值表，寫出表達(dá)式，畫出邏輯圖。

1）確定變量及狀態(tài)含義：輸入信號： A_i、B_i、C_i-1。輸出信號：S_iC_i。

2）根據(jù)題意列出真值表。

3）寫出輸出邏輯表達(dá)式，并化簡。

4）根據(jù)輸出邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖。

最后對組合電路設(shè)計的過程進(jìn)行小結(jié)，由已知要求進(jìn)行邏輯抽象，確定輸入輸出并邏輯賦值，列出真值表，然后寫出表達(dá)式，最后畫出電路對應(yīng)的邏輯圖。并利用雨課堂平臺隨堂發(fā)布測試題，設(shè)計一個交通信號燈故障檢測電路。通過隨堂測試檢驗教學(xué)的效果， 教師可以由測試結(jié)果了解教學(xué)情況，學(xué)生由測試題來檢驗自己對所學(xué)知識的掌握程度，同時提升學(xué)習(xí)的積極性。相比單獨提問，課堂互動能夠全員參與，隨時了解學(xué)生整體學(xué)習(xí)情況，便于及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的廣度深度及進(jìn)度等。

4 教學(xué)輔導(dǎo)

課后通過答疑、適當(dāng)?shù)牟贾米鳂I(yè)和思考題，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考的能力。除了在教室隨堂答疑之外，學(xué)生還可以通過雨課堂反饋區(qū)或者QQ在線交流等方式，一對一及時解答問題。另外，作業(yè)是學(xué)生態(tài)度、性格的直接反映，更是近距離觀察學(xué)生的重要手段。針對電子技術(shù)作業(yè)以主觀題為主，學(xué)生作業(yè)重復(fù)率高的現(xiàn)象，教師在作業(yè)批改的時候按照線上提交順序給出相應(yīng)成績。先提交的作業(yè)認(rèn)為原版，即使錯誤也是高分，后提交的作業(yè)如果與前面錯誤一樣就認(rèn)為是盜版給低分。這樣一方面可以區(qū)別原版與復(fù)制的作業(yè)，體現(xiàn)公平性，另一方面可以促進(jìn)學(xué)生獨立思考完成作業(yè)。另外，線上作業(yè)批閱痕跡能夠長期保存， 老師可以實時準(zhǔn)確掌握學(xué)情，盡量做到因材施教；而且在線發(fā)布的答案學(xué)生可以隨時查閱，便于學(xué)生查缺補(bǔ)漏。

在教學(xué)過程中，對于普通學(xué)生，鼓勵其拓寬知識廣度，加強(qiáng)知識體系的構(gòu)建。對困難學(xué)生，側(cè)重點放在查缺補(bǔ)漏，督促學(xué)習(xí)方面。對于優(yōu)秀學(xué)生，課后除了作業(yè)還發(fā)布拓展任務(wù)，部分同學(xué)根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況進(jìn)行興趣拓展提升，做相關(guān)實際應(yīng)用的電路來參加競賽等方式來增加學(xué)生學(xué)習(xí)成就感和獲得感， 培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

5 結(jié)束語

不管是誰都期待公平，考核評價體系的公平公正對每一位同學(xué)來說都非常重要。教學(xué)后利用雨課堂收集線上數(shù)據(jù)，再配合線下學(xué)生課堂表現(xiàn)等相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建綜合評估體系。給學(xué)生一個相對客觀公正的評價，在教學(xué)過程中讓學(xué)生有更深的家國情懷、生命感悟與責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

總的來說，筆者通過對電子技術(shù)這門課程課前課中課后信息化教學(xué)的探索，在教學(xué)上促進(jìn)了學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的一體化成長。