數字電子技術課程中的案例教學

1 引言
我國高校擴招后，學習好甚至是較好的學生，都陸續進入不同層次的高校學習深造。而進入職業院校的學生，學習基礎薄弱，學習興趣低下，學習注意力不集中，學習排斥力大。面對這樣的學生群體，傳統的以教師為主、學生被動學習的教學模式下，學生的積極性無法得到調動，課堂氣氛不好，教學效果差。對于專業課程學習比如數字電子技術課程，學生只對理論知識有點印象，專業技能沒有得到有效的提升。數字電子技術在實驗操作上也有一定的要求，但在教學中發現，所有學生的成果都千篇一律，這是很不利于學生興趣和創新意識培養的。因此需要研究如何激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性，培養學生的創新意識。改變傳統的教學模式與方法，構建工學一體的課程體系并采用“教、學、做”一體化教學模式，提高教學質量，對于培養高素質技能人才，適應社會、市場、行業企業發展要求具有深遠的現實意義。為此我們在《數字電子技術》課程的教學模式改革中引入案例教學法。案例教學法是“行為引導型”教學法的一種，“行為引導型”教學法是從德國引進來的一種全新的教學方法。“行為引導型”教學法能極大地提高學生思考問題的能力，尤其能拓展學生思考問題的深度和廣度，能讓學生更早地接觸到將來工作中可能遇到的問題，并運用已有的知識解決它，這對工科院校的學生來說很有誘惑力和針對性，必然會受到學生的廣泛歡迎。
引入案例教學法的目的是提高學生對課程學習的興趣，調動學生學習的積極性，實現以學生為主，以能力為本位，以教師為輔的“教、學、做”一體化教學模式，讓學生不僅僅學到要求掌握的理論知識，更重要的是可以提升學生的專業技能和創新意識。
2 主要目標
案例教學法可以通過師生共同實施一個完整的項目案例來實現。在教師將案例的理論和實踐建立起聯系時，通過和學生的互動了解學生的學習情況，找到適合學生的溝通和聯系紐帶。通過案例教學法，把《數字電子技術》課程知識跟案例的任務結合起來。案例項目的任務難度循序漸進，每個案例項目都有相應的任務單和評分標準，學生每完成一個案例項目，不僅能完成課程知識的學習，還能不斷得到提升專業技能，不斷提高綜合素質。
通過引入案例教學法改革的“教、學、做”一體化的創新性教學模式，以學生為主，以能力為本位，以教師為輔，最終的目的是為了激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，培養學生的創新意識，提高教學質量。
3 實施過程
為了引入《數字電子技術》課程教學中最適合學生的案例，自動化工程系通過與同類院校進行交流，通過多次下企業調研，了解相關崗位技能和職責需求以及與同行業專家多次討論，最后擬定專業人才培養方案，最終根據人才培養方案本課程總共創新性的引入了5 個案例，如表1 所示。
表1 課程引入的五個案例

序號	模塊（或子模塊）名稱	學時
1	案例一：聲光顯示邏輯電平測試筆的制作	8
2	案例二：八路鎖存器的制作	8
3	案例三：單脈沖計數電路的制作	12
4	案例四：預置定時電路的制作	12
5	案例五：數字電壓表的制作	12
	計合	52

課程的知識全部貫穿在五個案例中，同時根據企業的崗位技能和職責要求循序漸進地設計了每個案例的相關任務，讓學生每完成一個案例都能完成相應的課程知識學習，同時也能提升相應的專業技能，從而不斷提高綜合職業素質。下面舉例案例一的工作過程。
3.1 引入案例項目
案例一聲光顯示邏輯電平測試筆具有用發光二極管及聲音同時顯示被測點為高、低電平的功能。檢修微機、游戲機和調試數字電路時比使用萬用表要方便得多，這是從事電子行業這類相關崗位生產一線技術工人必須都需要使用的基本工具，因此作為本課程首先引入的案例。
3.2 布置任務
布置完成該案例需要完成的任務，讓學生對照任務單明確自己的任務。在本次任務中學生需要完成的任務是識讀簡單電平指示電路圖，識別、檢測元器件。將電阻、發光二極管、普通二極管、電容和晶體管正確成形、注意元器件成型時的尺寸須符合電路板插孔的間距要求。在電路板上按測試電路圖正確插裝成形好的元器件，并用導線把它們連好。注意發光二極管的正、負極和晶體管的E、B、C 電極。這些任務是電子產品裝接工、電子生產線操作員、電子調試工、電子質檢員、電子設計員、電子（助理）工程師等從事電子行業這類相關崗位生產一線技術工人必須具備的技能。
讓學生明確完成案例需要達到的目的，由任務驅動學生學習相關的理論知識點，如模擬信號和數字信號的差異，不同數制之間的轉換。基本邏輯門電路、集成邏輯門電路的原理。TTL門電路和CMOS電路的使用，相關元器件的識別、使用、測試，學生在各小組本身探討的基礎上，教師再加以指導，學生的學習興趣大大提高，課堂氣氛活躍。
3.3 引導學生討論設計實施的最佳方案
學生根據任務要求分組討論實施方案。各小組把實施方案進行比較分析，最終教師通過分析引導讓學生制定一個最佳的實施方案。比如在本案例實施設計中，有的組建議按照電路圖把全部安裝完直接調試，教師分析其中的利弊，有利的方面是可以節省時間，不利的方面是一旦出現故障就得由電源輸入端逐級排查故障，費時費力，事倍功半，還不一定能解決問題。有的組建議測試可以分模塊安裝，比如積分震蕩安裝模塊調試成功后，再把整個邏輯測試筆用電路連接起來。這種實施方案剛開始可能會花較長時間，但是它有利的方面就是一旦出現故障能快速解決排除，所以往往起到事半功倍的效果；兩種方案分析比較完之后學生能快速選擇最佳的實施方案完成案例項目。
3.4 安裝調試
在安裝調試過程中，學生要把實施步驟、相關問題及解決問題的方式方法和相關的結果記錄下來。在整個電路的制作過程中，學生一邊學習查找相關知識點，一邊操作練習，互相幫助學習。教師在學生自身討論后無法解決的情況下加以適當的指導，這樣學生不僅學到了課程知識，而且團結協作能力、溝通能力和解決實際問題能力都得到了很好的提高。
3.5 檢查及評價
調試成功后要求各個小組學生從以下幾個方面先進行自查。（1）小組討論完成情況和效率。（2）整理資料規則和標準的整理。（3）常用元器件的識別、檢測74HC04 的正確使用。（4）發光二極管的正確使用。（5）集成電路的使用。（6）電路分析、參數計算。（7）任務總結報告的撰寫和新建議的提出、論證。（8）電路裝配與調試布局合理、美觀、性能好。（9）使用萬用表分析測試數據情況。（10）安全文明操作規程、組織協調、團隊協調與合作、交流與表達能力、用專業語言正確流利地簡述任務成果。
教師在每個評價方面制定了評分標準，學生根據評分標準進行自評互評后，教師再進行總結評定。這樣保證學生每完成一個案例項目后在各方面通過考核。通過考核的學生及時發現自己相應課程知識、技能能力方面存在的不足，及時補缺補漏。讓學生積極學習，及時調整，高效高質量地通過案例項目的完成來使該部分課程知識的學習和技能得到提升，并在相應的知識點得到拓展和延伸。
這五個案例項目涉及數字電路的基本知識點，同時又聯系實際應用和企業崗位需求，是根據專業人才培養方案設計的，難度循序漸進，要求學生掌握的知識點、專業技能、崗位技能和職責需求標準不斷提高，每個案例項目都有相應的任務單和評分標準，學生每完成一個案例項目，不僅能完成課程知識的學習，更重要的是專業技能不斷得到提升，綜合素質不斷提高，通過引入案例教學法來實現的“教、學、做”一體化的創新性的教學模式，以學生為主，教師為輔，學生拿出學習的主人翁態度，課堂氣氛好，教學質量得到了提高，值得推廣。
4 實際成果、成效及推廣情況
在教師將案例的理論和實踐建立起聯系時，通過和學生的互動了解學生的學習情況，找到適合學生的溝通和聯系紐帶，學生對該課程的學習興趣大大提高。在每個案例項目完成后，學生的專業知識和專業技能都有所提升。在引入案例教學法教學模式改革中，學生是主角，教師則轉換為教學的引導者及服務者。案例教學法的學習過程是一個人人都可以參與的創造性實踐活動。案例教學比傳統教學成效更好，學生學習興趣和學習積極性大大提高，因此將案例教學法推廣到本專業其它課程的教學，比如《單片機控制技術》課程教學、《EDA》《PLC控制系統編程與實現》等本專業其他課程教學中，教學成效得到整體提升，學生積極參加電子協會，參加社會維修實踐活動，積極參加學院的技能節競賽，獲得獎項有一等獎兩組、二等獎三組、三等獎多組，參加全國大學生IT 杯電子競賽，獲得獎項有本科組一、二、三等獎各一組。
5 總結與思考
在《數字電子技術》課程改革中引入案例教學法，改革了以教師為主的教學模式，這種“教、學、做”的教學模式為學生創造了更加良好的學習氛圍。通過在“數字電子技術”課程中應用案例教學法，理論教學與實踐教學更好地結合在了一起，學生不僅對書本理論知識的理解和掌握提高了，而且學會了怎樣靈活應用這些書本理論知識去解決實際問題，從而使學生的綜合素質得到了提高。整個教學過程充分展示了現代高等教育“以能力為本”的價值取向，在這種教學模式下培養出來的人才符合社會的需要。
但是案例教學要求教師具備豐富的知識、經驗和技巧。能夠提供一種完善的、有針對性的、典型性的和具體的適合不同教學內容的案例，且和工程實際相結合，需要教師花費大量的時間和精力，而且要求教師要經常到企業去實踐，這對教師提出了更高的要求。學校在師資隊伍建設方面要經受很大的考驗。