电子技术课程的混合式教学设计与实施
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作者:焦传海 柴金华 刘士军
摘要：信息化条件下的混合式教学是电子技术课程教学改革的一个重要方向，译码器74LS138是数字逻辑电路中常用的集成芯片，文章以《译码器74LS138及应用》为例，分析基于混合式教学的电子技术课程教学设计和实施，从课前教学准备、课上教学互动、课后教学提升进行全过程的设计，给出了教学设计方案，详细阐述了教学实施过程，最后对教学特点和教学效果进行了总结反思。
关键词：混合式教学;电子技术课程;教学设计;74LS138
中圖分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）14-0225-03
随着现代网络信息技术的快速发展，高等教育信息化程度也越来越高，视频动画、软件仿真等信息化手段和MOOC、微信课堂、电子书包、“雨课堂”“雷实验”等各种信息化教育平台（系统）也被广泛应用于课程教学中。同时，传统课堂教学因其特有的现场感，使得不可替代。混合式教学[1]可以将线上信息化教学和线下传统课堂教学的优势有机地结合起来，混合式教学改革没有统一的模式，但是一定会重构传统课堂教学，拓展了传统教学的时间和空间。
在信息化条件下，将混合式教学用于电子技术课程的教学中，可有效提升教学效果。下文以《译码器74LS138及应用》的课堂教学设计和实施为例，探索电子技术课程采用混合式教学的具体实践方法。
一、教学设计
1.教学目标。依据新的人才培养方案，结合学员实际，将知识目标、技能目标和素质目标相混合。（1）知识目标：让学员了解译码器74LS138的结构，理解其功能特性，掌握利用74LS138实现逻辑函数的方法。（2）技能目标：训练学员的系统思维能力、系统分析设计能力和利用Proteus软件平台搭建仿真电路的实践能力。（3）素质目标：培养学员主动参与主体意识、团结协作的团队意识和勇于探索的创新意识。
2.学情分析。前面学习了组合逻辑电路一般的分析设计方法、译码器概念及工作原理，学员已掌握组合逻辑电路设计步骤和译码器工作原理。对于译码器74LS138，课前已通过MOOC等信息平台进行了预习。
3.任务分析。（1）教学内容：包括译码器74LS138的结构功能、典型应用和电路仿真三部分。（2）重难点：重点是应用74LS138实现三变量的逻辑函数，难点是运用变量译码器74LS138设计解决实际问题的步骤和方法。
4.设计方案。以“教员主导、学员主体”的教学理念为指导，采用“三多”教学模式[2]，即多渠道进行课前教学准备、多手段实施课上教学互动、多维度进行课后教学提升，综合运用多种教学方法，进行全过程的教学设计。图1是课堂教学设计的总体思路。
根据信息平台学员预习反馈情况，重点讲授典型应用，主要分析两类应用。一是用74LS138实现三变量逻辑函数，以举重比赛三名裁判判决逻辑电路为例，具体分析设计过程。为加深理解，要求学生练习设计交通信号灯灯故障监测电路。以问题启发引导学习第二类应用[3]：实现译码器扩展。提出思考题，提供参考信息资源，作为下次翻转课堂内容，给学员留有思考空间。最后是应用电路仿真，利用Protuse对设计的电路进行仿真验证，激发学习兴趣。与开篇所提问题首尾呼应，形成闭环。
二、教学实施
（一）课前准备阶段
教员指导学员进入学院MOOC平台的电子技术课程板块，受领课前任务，以问题牵引，利用平台提供的资源进行自主学习，完成在线测试，并由平台对自学情况做出评价;同时，教员通过微信课堂和电子书包向学员推送相关互联网资源，引导学员展开讨论，提出问题。引导学员自由组合团队，进行小组作业，采取组长负责制。小组作业以报告形式通过MOOC平台提交，完成在线测试，由平台记录自学情况并做出评价。教员根据软件评价结果、作业报告和梳理出的问题等，优化重组教学内容，制订合理有效的教学方案。
（二）课堂教学阶段
1.播放视频，启发式引课。播放2016年里约奥运会女子53公斤级举重比赛新闻短视频，视频中，中国选手黎雅君在抓举名列第一的情况下，挺举被判零成绩，痛失金牌。赛后黎雅君回忆说，当时在台上比赛的时候，她看到三名裁判中有两名裁判举牌通过，以为成功了，导致后面战术失误。能否利用所学知识设计一种举重比赛裁判判决逻辑电路？可以直接地看到成功与否，从而避免发生视频新闻中类似失误呢？没错，可以运用上次课上学习的组合逻辑电路设计方法，利用与门、或门等设计。那么，能否用某种中规模集成组合逻辑器件来实现呢？答案是肯定的，通过本次课程的学习，我们就可以找到一种解决方案。通过设问，既回顾了上次课上内容，又引导学员带着进入课程内容的学习，激发学员求知欲。
2.明确内容，指出重难点。明确本次课的主题是“译码器74LS138及其应用”，主要包括三个方面的内容。根据预习反馈情况和教学大纲，确定第2部分为讲授重点，难点是如何运用变量译码器74LS138设计解决实际问题。
3.逐层推进，实施课堂教学。第一部分主要介绍译码器74LS138的概念、管脚、工作特性，分析74LS138的功能表。如表1所示，只有当3个控制端都有效时，译码器才正常工作，此时，每输入一组3位二进制代码，就对应地输出一路低电平信号。得到一个重要发现：译码器74LS138的8个输出（反函数），正好对应了3变量的全部最小项。
根据上述发现，译码器74LS138除了可以完成基本译码功能，还有其他应用，这里重点阐述两类主要应用：一是利用74LS138实现三变量逻辑函数，二是用74LS138实现译码器扩展。对第一类应用，呼应引课，以举重比赛三名裁判判决逻辑电路为例。
【例1】用74LS138设计一个举重比赛三名裁判判决逻辑电路，要求：只有主裁通过，且至少一名副裁通过，方可认为成功。按照组合逻辑电路的设计步骤，带领同学们逐步分析。①逻辑抽象：输入变量A、B、C分别表示主裁、副裁1和副裁2，1表示通过，0表示不通过;输出函数Y，1表示成功，0表示失败。②列真值表。③写函数表达式，并化成与非形式，与74LS138的低电 为加深理解，要求学员参照例题做个课堂练习。
【练习】设计一个交通信号灯灯故障检测电路，要求：同一时刻红、黄、绿三种信号灯有且仅有一种灯亮时，表示无故障，否则，提示有故障。通过“电子书包”系统实时将学员的设计过程呈现在幻灯上。最终可以得到两种正确解决方案：①利用74LS138和五输入与非门实现;②利用74LS138和三输入与门实现。
引导学员讨论，得出结论：对于实际问题，只要能将其抽象成三输入变量的逻辑函数问题，就可以由1片74LS138和相应的与非门或与门等来设计实现。
那么，问题来了：输入变量数大于3的组合逻辑函数可以用74LS138来实现吗？由问题引出74LS138的第二类应用：用74LS138实现译码器扩展。给出一种利用两片74LS138可实现4线-16线译码器的方法，并留下两道思考题，给出提示，提供参考信息资源，作为下次课翻转课堂的内容，请学员课下分组深入研究，到时将请两组代表上台讲解。最后利用Proteus软件对前面设计的逻辑电路进行仿真验证，激发学员学习兴趣。
在Proteus平台中搭建仿真电路，通过演示让学生们直观地看到，当两名副裁通过、主裁不通过时，结果显示是失败的。
对于交通信号灯故障监测电路的两种方案，由教员指导学员利用Proteus软件自主搭建仿真电路，并运行观察结果。
4.凝练升华，进行课堂小结。“三线八线译码器，引脚功能要牢记，输入输出加控制，输出对应最小项，典型应用会设计，逻辑函数与非门，译码扩展控制端，软件仿真来验证。”以順口溜的形式将本次课主要内容凝练串联起来，有助于学员理解记忆。梳理整堂课脉络，启发学员培养提出问题、分析问题、解决问题的能力。
（三）课后提升阶段
布置针对性的课后任务，让学员进行课堂教学反思，全程参与教学活动，不断改进教学策略，提升教学效果。创新评价机制，进行全程性、多维度综合评价。对学员进行分层教学，对教学内容掌握不足的学员，因材施教，继续通过MOOC平台和空中微课堂推送更便于理解的学习资源，利用网络信息平台进行线上交流互动，同时，鼓励成绩好的学员担当小教员。
三、教学总结
（一）教学特点与效果
1.教员主导与学员主体有效结合。教员编剧本当导演，给学员搭台唱戏，突出学员的主体地位，学员主体与教员主导和谐统一，以“学”为主，“教”与“学”兼顾，综合运用信息技术解决教学重难点问题的作用突出。
2.自主学习与协作学习有效结合。教员通过各种信息平台为学员提供了内容丰富、形式多样的知识资源，为学员的自主学习创造了良好环境。
3.知识传授与能力培养有效结合。在传授课程知识的同时，注重培养学员发现问题、分析问题、解决问题等综合能力，提升了学员动手实践能力和创新能力，学员在电子设计大赛和智能车大赛中屡获佳绩，教学效果明显。
（二）教学反思
1.丰富的线上信息资源是开展混合式教学的前提，教员必须提供能切实帮助理解知识点的信息资源，供学员自主学习讨论。
2.有效的课堂教学是开展混合式教学的保证，课上的讲授、互动、讨论要能够帮助学员检验、巩固、消化和吸收所学知识。
参考文献：
[1]贺章擎，韦琳，李红，等.后MOOC时代电子技术课程混合学习模式研究[J].计算机教育，2017，（5）：74-78.
[2]焦传海.构建“三多”教学模式，提升军校电子技术课程教学实效——以陆军炮兵防空兵学院为例[J].现代职业教育，2019，（3）：118-119.
[3]罗铭，朱天桥，赵建勋，等.模拟电子技术课程的问题导引式教学方法探析[J].教育教学论坛，2016，（21）：204-205.
Abstract：Hybrid teaching under the condition of information technology is an important direction of electronic technology course teaching reform.Decoder 74LS138 is an integrated chip commonly used in digital logic circuits.Taking "Decoder 74LS138 and its application" as an example，this paper analyzes the teaching design and implementation of electronic technology course based on hybrid teaching，from pre-class teaching preparation，class teaching interaction，after-class teaching promotion to carry on the whole process design.The teaching design scheme is given，and the teaching implementation process is described in detail.Finally，the teaching characteristics and teaching effect are summarized and reflected.
Key words：hybrid teaching;electronic technology course;teaching design;74LS138
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