信息化教学设计优化<br/>——“电子技术基础与技能”课程教学探讨

信息化教学设计优化
——“电子技术基础与技能”课程教学探讨

2017-09-28魏克慧

福建轻纺 2017年5期

关键词：计数器测验计数

魏克慧

（集美工业学校，福建厦门 361022）

信息化教学设计优化
——“电子技术基础与技能”课程教学探讨

魏克慧

（集美工业学校，福建厦门 361022）

文章介绍了Moodle平台和Proteus软件的特点，并通过实例探讨了Moodle平台和Proteus软件在电子技术基础教学中的应用，实现了信息化技术对教学环境、教学过程、教学评价的优化设计。

Moodle；Proteus；信息化；微课；任务驱动；电子技术；仿真；教学

《电子技术基础与技能》是中等职业学校电子技术应用、电器安装与维修、制冷与空调、物联网等电类专业的一门基础课程。它涉及到较多的概念、知识点、元器件，理论性、实践性和实用性都很强。该课程的教学对象为中等职业学校电类专业二年级学生。他们思维活跃，喜欢电脑操作，但基础参差不齐；对于单纯的理论学习感觉枯燥、不感兴趣，因为不明白具体用在何处、怎么应用。教学中若采用信息化教学手段——运用Moodle网络学习平台结合Proteus软件仿真将知识点转化为具体任务，可以将学生觉得枯燥乏味的理论知识与具体应用结合起来，进而激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

1 Moodle平台和Proteus软件简介

1.1 Moodle平台简介

Moodle(Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment)即模块化面向对象的动态学习环境，也被称为魔灯。它是一个基于社会建构主义理论而设计开发的开源课程管理系统，也被称为学习管理系统和虚拟学习环境。它需要被安装在Web服务器上才能正常运行，是一种网络教学平台。对使用者而言，只要掌握计算机的基本操作且会上网就可以方便地使用。

教师可以利用Moodle网络教学平台创建课程。从使用者的角色上看，除了课程创建者，还有无编辑权的教师、学生以及访客。课程创建者可以根据需要随时调整课程界面；增加或删减内容；添加各种课程活动，如测验、反馈、互相评价、SCORM课件、Wiki协作、投票、聊天、讨论区、作业、问卷调查等；添加各种资源，如网页、文件、文件夹、标签、URL、IMS内容包等。其中作业模块支持指定作业的截止日期和最高分，教师的反馈也会显示在学生的作业页面。测验模块可以为测验指定开放时间；设置答题次数、评分方法，如最高分、平均分、最后一次答题等，并能显示反馈和正确答案；限制访问，如要求学生完成（未完成）其他活动、要求学生达到指定的分数；题目和答案可以乱序（随机）显示，减少作弊。题目既可以在线创建，也可以从外部文件导入。在Moodle中创建的题目可以导出，导入到任何支持国际标准的学习管理系统。

Moodle加强了学习者的历程纪录，教师通过它可以更深入地分析学生的学习历程。学生可以通过个人电脑或者手机客户端登陆Moodle网络平台进行随时随地的学习。

1.2 Proteus软件简介

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司研发的一种EDA工具软件。它包含ISIS（智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台）和ARES（高级PCB布线编辑）。它能对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件进行仿真，真正实现了在计算机上完成从原理图、电路分析与仿真、单片机代码调试与仿真、系统测试与功能验证到PCB板生成的完整的电子产品研发过程。是目前同类软件中最先进最完善的电路设计与仿真平台之一。

Proteus软件的用户界面友好。它的操作界面就像一个电子实验工作台，使用者可以通过元件拾取功能选定好所需的元器件，然后单击鼠标左键，在工作区合适位置连续单击鼠标两次或者双击鼠标左键即可完成放置，通过单击鼠标即可完成连线。需要注意的是Proteus里面有不少器件没有仿真模型。如果需要仿真，必须选用含仿真模型的器件。拾取具有仿真模型的器件时预览窗会显示“Schematic Model”或“SPICE Model”，否则预览窗会显示“No Simulator Model”。

2 Moodle平台和Proteus软件在教学中的应用

Moodle网络教学平台的使用，打破了时间、空间的限制，将课堂扩大化，极大地优化了教学环境。课前，教师精心创建Moodle平台课程，发布学习指导书，针对教学难点录制微课视频，满足学生学习需要；学生用手机端登录Moodle网络学习平台，预习学习指导书，完成预习测验，明确学习要求。

Proteus软件具有强大的仿真功能，通过其颜色、图表、声音等多种形式，学生可以直观了解电路的运行情况，加深对所学内容的理解，提高学习效率，有助于解决传统教学中存在的学生学习困难、积极性不高等问题。

运用Moodle网络教学平台结合Proteus软件仿真开展自主学习，较好地解决了学生基础参差不齐的问题，有助于学习效果的改善。在自主学习过程中，学生可以利用Moodle平台反复学习。学有余力的同学还可以进一步进行进阶学习。学生在进行自主探索过程中，发现问题、分析问题、解决问题，在问题的分析与解决中主动构建知识。

教师通过测评表对学生的学习过程、仿真结果及课堂表现评分，结合Moodle平台的成绩反馈及时掌握学生的学习情况。

下面以《电子技术基础与技能》中数电部分的“集成十进制计数器的应用”内容为例进行说明。“集成计数器的应用”是在2进制计数器内容之后编排的。该部分内容既是对计数器知识的进一步巩固和深化，同时又是实训——“制作数码显示计数器”的理论基础。它的重点有2个：1.集成十进制计数器的功能；2.集成十进制计数器的引脚功能。难点是应用74LS160实现不同进制计数功能。

为了激发学生的学习兴趣，教学中采用信息化教学设计，教学环境选择有网络功能的Proteus仿真实验室，之所以要求上网功能是方便学生登录Moodle教学平台。同时对教材进行了如下处理：⒈将教材中只给出框图的应用实例——数字钟，处理为分别给出时钟、秒钟的具体电路原理图，让学生明确集成计数器在电路中的具体作用，提高学习兴趣。 2.引入Proteus软件的运用，利用其强大的仿真功能对电路进行仿真运行。

教学中采用任务驱动法，运用网络教学平台结合软件仿真将集成计数器的应用与具体任务：实现数字钟内不同进制计数功能结合起来。课前，教师通过Moodle平台发布“集成十进制计数器的应用”任务指导书，录制“应用74LS160实现不同进制计数方法”的微课视频；学生可以用手机客户端登录Moodle网络学习平台，预习任务指导书，完成预习测验，明确任务要求。教学中以教师为主导，学生为主体，教师是引导者、参与者、促进者；学生是学习者、体验者、探索者。学生在“做中学”，教师在“做中教”。学生通过完成任务，明确集成计数器的应用。

两课时的教学安排需要完成创设情境、引导分析、自主学习和总结评价这几个环节。在创设情境环节中，引导学生从红绿灯计时器、篮球计时计分器、车位计数器以及数字时钟等具体多样的应用中整理概括其共同点，从而顺利引出本节课的学习对象——集成十进制计数器。并以其中一种典型器件74LS160作为教学应用。74LS160可以实现加法计数功能，教学中引导学生将器件与电路联系起来，在电路中认识器件，初步了解器件的使用。进而引出今天的任务——应用74LS160实现数字钟内不同进制的计数功能。这时教师提出如下几个问题：

1.数字钟组成框图中计数器部分时钟、分钟、秒钟分别采用何种进制计数？

2.如何利用74LS160实现对应进制的计数功能？

针对这个问题设计了3个思考问题循序渐进引导学生思考：

1.74 LS160的引脚功能是什么？

2.利用1片74LS160如何实现计数？

3.如果要实现11-100范围内任意一种进制计数，需要2片74LS160，它们之间应如何连接，进而实现24进制、60进制计数？

带着这些问题学生明确了学习思路，主动运用Moodle平台和Proteus软件进行自主学习。

学生登录Moodle平台后，通过内容导读（见图1），大致了解本次课的内容。

其中，任务1和任务2都是针对教学重点设计的。任务1是利用Proteus软件对教师给定的集成计数器74LS160功能测试电路（见图2）进行仿真运行并完成计数器逻辑功能测试表（见表1）；任务2是利用Proteus软件完成给定的24进制计数电路（见图3）中红色框所示部分的电路连接并仿真运行通过。学生通过完成任务1或者任务2掌握教学重点。测验2是对其学习成果的检验；任务3是利用Proteus软件完成给定的60进制计数电路（见图4）中椭圆框所示部分的电路连接并仿真运行通过。它是针对教学难点设计的，测验3是对其学习成果的检验。针对不同学生的学习特点，教师提供2种任务完成方式供学生自主选择。其中：

方式1为：任务2→测验1→任务3→测验2；

方式2为：任务1、2→测验1→任务3→测验2。

学生按照自己的学习特点，自主选择方式1或者方式2进行学习。方式1与方式2的不同在于方式1直接跳过了任务1。选择方式1的同学可以通过自主选择课件、教学视频、微课、课本等掌握74LS160的功能。

图1 内容导读

图2 集成计数器74LS160引脚功能测试

表1 计数器逻辑功能测试

图3 24进制计数电路

图4 60进制计数电路

通过平台资源介绍部分，学生可以了解平台提供的资源及其用途。其中教学视频介绍了集成十进制计数器的功能，微课视频介绍了实现不同进制计数的方法。

任务实施阶段，学生通过完成任务1掌握74LS160的功能；在任务2中，学生只要正确完成了教师给定的24进制计数电路中集成电路74LS160的引脚连接部分，就可以正常实现24进制计数功能，从而进一步熟悉74LS160的引脚功能。通过任务1、任务2突出了重点，接着通过测验2检验其学习成果。在任务3中，学生只要正确设置了简易电子秒表中进位清零信号，就可以顺利实现60进制计数功能。通过任务3，突破难点。接着利用测验3检验其学习成果。

教学中采用任务驱动法结合Moodle平台、Proteus软件等信息化教学工具，将学生觉得枯燥乏味的理论知识与具体任务结合起来，通过完成任务掌握知识点，即做中学。教师在学生完成任务的过程中予以适时指导，即做中教。做中学、做中教，突出了重点，突破了难点。教师通过Moodle平台提供的“成绩管理”中的“评分人报表”，了解学生的具体情况；通过“成绩管理”中的“用户报表”了解班级的整体情况。随着任务的逐步完成，课程也接近了尾声。教师请同学上台分享成功的经验和不足之处，最后由教师进行总结、点评并布置下节课的任务。