数字电子技术课程中的案例教学

1 引言
我国高校扩招后，学习好甚至是较好的学生，都陆续进入不同层次的高校学习深造。而进入职业院校的学生，学习基础薄弱，学习兴趣低下，学习注意力不集中，学习排斥力大。面对这样的学生群体，传统的以教师为主、学生被动学习的教学模式下，学生的积极性无法得到调动，课堂气氛不好，教学效果差。对于专业课程学习比如数字电子技术课程，学生只对理论知识有点印象，专业技能没有得到有效的提升。数字电子技术在实验操作上也有一定的要求，但在教学中发现，所有学生的成果都千篇一律，这是很不利于学生兴趣和创新意识培养的。因此需要研究如何激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性，培养学生的创新意识。改变传统的教学模式与方法，构建工学一体的课程体系并采用“教、学、做”一体化教学模式，提高教学质量，对于培养高素质技能人才，适应社会、市场、行业企业发展要求具有深远的现实意义。为此我们在《数字电子技术》课程的教学模式改革中引入案例教学法。案例教学法是“行为引导型”教学法的一种，“行为引导型”教学法是从德国引进来的一种全新的教学方法。“行为引导型”教学法能极大地提高学生思考问题的能力，尤其能拓展学生思考问题的深度和广度，能让学生更早地接触到将来工作中可能遇到的问题，并运用已有的知识解决它，这对工科院校的学生来说很有诱惑力和针对性，必然会受到学生的广泛欢迎。
引入案例教学法的目的是提高学生对课程学习的兴趣，调动学生学习的积极性，实现以学生为主，以能力为本位，以教师为辅的“教、学、做”一体化教学模式，让学生不仅仅学到要求掌握的理论知识，更重要的是可以提升学生的专业技能和创新意识。
2 主要目标
案例教学法可以通过师生共同实施一个完整的项目案例来实现。在教师将案例的理论和实践建立起联系时，通过和学生的互动了解学生的学习情况，找到适合学生的沟通和联系纽带。通过案例教学法，把《数字电子技术》课程知识跟案例的任务结合起来。案例项目的任务难度循序渐进，每个案例项目都有相应的任务单和评分标准，学生每完成一个案例项目，不仅能完成课程知识的学习，还能不断得到提升专业技能，不断提高综合素质。
通过引入案例教学法改革的“教、学、做”一体化的创新性教学模式，以学生为主，以能力为本位，以教师为辅，最终的目的是为了激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，培养学生的创新意识，提高教学质量。
3 实施过程
为了引入《数字电子技术》课程教学中最适合学生的案例，自动化工程系通过与同类院校进行交流，通过多次下企业调研，了解相关岗位技能和职责需求以及与同行业专家多次讨论，最后拟定专业人才培养方案，最终根据人才培养方案本课程总共创新性的引入了5 个案例，如表1 所示。
表1 课程引入的五个案例

序号	模块（或子模块）名称	学时
1	案例一：声光显示逻辑电平测试笔的制作	8
2	案例二：八路锁存器的制作	8
3	案例三：单脉冲计数电路的制作	12
4	案例四：预置定时电路的制作	12
5	案例五：数字电压表的制作	12
	计合	52

课程的知识全部贯穿在五个案例中，同时根据企业的岗位技能和职责要求循序渐进地设计了每个案例的相关任务，让学生每完成一个案例都能完成相应的课程知识学习，同时也能提升相应的专业技能，从而不断提高综合职业素质。下面举例案例一的工作过程。
3.1 引入案例项目
案例一声光显示逻辑电平测试笔具有用发光二极管及声音同时显示被测点为高、低电平的功能。检修微机、游戏机和调试数字电路时比使用万用表要方便得多，这是从事电子行业这类相关岗位生产一线技术工人必须都需要使用的基本工具，因此作为本课程首先引入的案例。
3.2 布置任务
布置完成该案例需要完成的任务，让学生对照任务单明确自己的任务。在本次任务中学生需要完成的任务是识读简单电平指示电路图，识别、检测元器件。将电阻、发光二极管、普通二极管、电容和晶体管正确成形、注意元器件成型时的尺寸须符合电路板插孔的间距要求。在电路板上按测试电路图正确插装成形好的元器件，并用导线把它们连好。注意发光二极管的正、负极和晶体管的E、B、C 电极。这些任务是电子产品装接工、电子生产线操作员、电子调试工、电子质检员、电子设计员、电子（助理）工程师等从事电子行业这类相关岗位生产一线技术工人必须具备的技能。
让学生明确完成案例需要达到的目的，由任务驱动学生学习相关的理论知识点，如模拟信号和数字信号的差异，不同数制之间的转换。基本逻辑门电路、集成逻辑门电路的原理。TTL门电路和CMOS电路的使用，相关元器件的识别、使用、测试，学生在各小组本身探讨的基础上，教师再加以指导，学生的学习兴趣大大提高，课堂气氛活跃。
3.3 引导学生讨论设计实施的最佳方案
学生根据任务要求分组讨论实施方案。各小组把实施方案进行比较分析，最终教师通过分析引导让学生制定一个最佳的实施方案。比如在本案例实施设计中，有的组建议按照电路图把全部安装完直接调试，教师分析其中的利弊，有利的方面是可以节省时间，不利的方面是一旦出现故障就得由电源输入端逐级排查故障，费时费力，事倍功半，还不一定能解决问题。有的组建议测试可以分模块安装，比如积分震荡安装模块调试成功后，再把整个逻辑测试笔用电路连接起来。这种实施方案刚开始可能会花较长时间，但是它有利的方面就是一旦出现故障能快速解决排除，所以往往起到事半功倍的效果；两种方案分析比较完之后学生能快速选择最佳的实施方案完成案例项目。
3.4 安装调试
在安装调试过程中，学生要把实施步骤、相关问题及解决问题的方式方法和相关的结果记录下来。在整个电路的制作过程中，学生一边学习查找相关知识点，一边操作练习，互相帮助学习。教师在学生自身讨论后无法解决的情况下加以适当的指导，这样学生不仅学到了课程知识，而且团结协作能力、沟通能力和解决实际问题能力都得到了很好的提高。
3.5 检查及评价
调试成功后要求各个小组学生从以下几个方面先进行自查。（1）小组讨论完成情况和效率。（2）整理资料规则和标准的整理。（3）常用元器件的识别、检测74HC04 的正确使用。（4）发光二极管的正确使用。（5）集成电路的使用。（6）电路分析、参数计算。（7）任务总结报告的撰写和新建议的提出、论证。（8）电路装配与调试布局合理、美观、性能好。（9）使用万用表分析测试数据情况。（10）安全文明操作规程、组织协调、团队协调与合作、交流与表达能力、用专业语言正确流利地简述任务成果。
教师在每个评价方面制定了评分标准，学生根据评分标准进行自评互评后，教师再进行总结评定。这样保证学生每完成一个案例项目后在各方面通过考核。通过考核的学生及时发现自己相应课程知识、技能能力方面存在的不足，及时补缺补漏。让学生积极学习，及时调整，高效高质量地通过案例项目的完成来使该部分课程知识的学习和技能得到提升，并在相应的知识点得到拓展和延伸。
这五个案例项目涉及数字电路的基本知识点，同时又联系实际应用和企业岗位需求，是根据专业人才培养方案设计的，难度循序渐进，要求学生掌握的知识点、专业技能、岗位技能和职责需求标准不断提高，每个案例项目都有相应的任务单和评分标准，学生每完成一个案例项目，不仅能完成课程知识的学习，更重要的是专业技能不断得到提升，综合素质不断提高，通过引入案例教学法来实现的“教、学、做”一体化的创新性的教学模式，以学生为主，教师为辅，学生拿出学习的主人翁态度，课堂气氛好，教学质量得到了提高，值得推广。
4 实际成果、成效及推广情况
在教师将案例的理论和实践建立起联系时，通过和学生的互动了解学生的学习情况，找到适合学生的沟通和联系纽带，学生对该课程的学习兴趣大大提高。在每个案例项目完成后，学生的专业知识和专业技能都有所提升。在引入案例教学法教学模式改革中，学生是主角，教师则转换为教学的引导者及服务者。案例教学法的学习过程是一个人人都可以参与的创造性实践活动。案例教学比传统教学成效更好，学生学习兴趣和学习积极性大大提高，因此将案例教学法推广到本专业其它课程的教学，比如《单片机控制技术》课程教学、《EDA》《PLC控制系统编程与实现》等本专业其他课程教学中，教学成效得到整体提升，学生积极参加电子协会，参加社会维修实践活动，积极参加学院的技能节竞赛，获得奖项有一等奖两组、二等奖三组、三等奖多组，参加全国大学生IT 杯电子竞赛，获得奖项有本科组一、二、三等奖各一组。
5 总结与思考
在《数字电子技术》课程改革中引入案例教学法，改革了以教师为主的教学模式，这种“教、学、做”的教学模式为学生创造了更加良好的学习氛围。通过在“数字电子技术”课程中应用案例教学法，理论教学与实践教学更好地结合在了一起，学生不仅对书本理论知识的理解和掌握提高了，而且学会了怎样灵活应用这些书本理论知识去解决实际问题，从而使学生的综合素质得到了提高。整个教学过程充分展示了现代高等教育“以能力为本”的价值取向，在这种教学模式下培养出来的人才符合社会的需要。
但是案例教学要求教师具备丰富的知识、经验和技巧。能够提供一种完善的、有针对性的、典型性的和具体的适合不同教学内容的案例，且和工程实际相结合，需要教师花费大量的时间和精力，而且要求教师要经常到企业去实践，这对教师提出了更高的要求。学校在师资队伍建设方面要经受很大的考验。