基于有序脑图反馈修正的数字电子技术教学改革初探

毕 雪

（西华大学电气与电子信息学院 四川·成都 610039）

1 反馈修正的教学模式

数字电子技术是针对强电和弱电专业学习数字逻辑设计知识而开设的重要专业基础课之一。它是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的重要基础学科。数字电子技术是一门理论与实际紧密联系的课程，具有发展速度快、理论抽象等特点。该课程教学效果的好坏直接影响后续一些专业课程的教学。

近年来，各高校意识到数字电子技术课程教学中存在的问题，因此积极采取措施，针对数字电子技术的教学进行针对性改进，力求有效提高数字电子技术课程的教学效果，激发学生的学习热情，提高学生的整体水平。传统的教学手段，以老师为主题，学生被动接受为框架，教学效果不理想，学生对于逻辑抽象，芯片的具体应用能力差，不能适应日益变化的学习和就业形势。本文针对数字电子技术，学生兴趣不高，涉及的课程内容抽象等问题，通过对教学手段和方法做了改进，结合数字电子技术的理论教学，提出基于“有序脑图”的反馈修正的教学方法应用于教学过程取得了较好的效果。

英语中反馈，即机械过程中“返回到早先的状态”。在19世纪60年代开始在美国使用。在1909年，诺贝尔奖获得者卡尔·布劳恩开始将“feed-back”这个短语作为名词来使用，表示电路中元件之间的耦合。至今，反馈是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，它们之间存在因果关系的回路，进而影响系统功能的过程。在数字电子技术的预备课——模拟电子技术里曾深入探讨和学习反馈的含义。修正是指在学习过程中，根据知识的反馈结果做进一步修正，以实现对抽象概念的理解。

数字电子技术课程鲜明的特点是所需要学习的芯片数量多，每个芯片的功能大都不相同，不同芯片之间如何整合利用以实现具体的功能更是难上加难。针对这一问题，本文提出以芯片为对象，建立脑图，以反馈修正为方法有效解决对单一芯片以及芯片之间整合问题，从而提高教学质量。

2 数字电子技术的教改措施

2.1 建立基于单一芯片为对象的脑图

采用现代化教学手段和方法，使得数字电子技术课程的教学灵活、生动而高效。传统的板书授课存在一定的局限性，速度慢而且不够形象直观，影响授课效果，而利用多媒体授课，可以使数字电路的教学变得省时省力。对于比较复杂的电路图、真值表，教师可以采用幻灯片的形式直接放映，再进行详细讲解，也可以采用合适的计算机软件，将波形图、时序图以动画或者仿真的形式展示给大家，节省了大量的时间，令抽象的理论知识变得更加生动而容易接受，从而提高教学效率。虽然幻灯片速度快，对于高度逻辑抽象的知识，学生理解起来也会比较吃力。因此，不仅将传统教学和现代化教学相结合，通过让学生画脑图以引入主动学习机制。不仅提高学生的主动性和能动性，而且对实现对抽象知识的多角度多尺度理解。

在授课过程中，让学生学习了14个芯片，分别涉及到编码器，译码器，数据选择器，数值比较器，锁存器，计数器，触发器，寄存器，555定时器，D/A转换器。首先每涉及到一个新的芯片，就会让学生在固定的一页（成为X页）写上该芯片的名字，类型和对应书上的页码。这一过程可较好实现对课堂所学知识的深入和自我反馈以及对错误之处的修正。

以74LS138集成3线8线译码器为例介绍。作为一个典型的译码器，逻辑表达式和功能表未讲授以前，就会让学生在X页写上74LS138集成3线8线译码器的名称，功能以及所在的页码以建立索引。只有发挥好教师的主导作用，学生的自主学习能力才能逐步培养起来。任课教师完全没有必要以单向活动的方式去传授要掌握的基础知识和重点，而是在教学过程中，通过让学生制作脑图使学生建立适合自己的数电知识体系。在教学过程中辅导学生不断完善脑图并适时总结，从而提高学习效率，培养自主学习的基本素质。课后会让学生以X页为基本页，利用网络资源搜索课堂上未曾涉及过的知识以及与其他芯片整合的相关知识。

2.2 以单一芯片为点，构成芯片整合的图

课程在进入半期之后，在X页所列出的芯片数量为8个。在此基础上，该8个点可构成一张简单的图。该图为有向图，方向代表芯片之间的级联整合。半期以后，以小组为单位，完成较为复杂的“有序脑图”。脑图的直观特性课实现对每个相关联芯片的知识点进行比较，帮助学生了解知识点之间的异同，引导学生触类旁通，从而举一反三，有助于知识的灵活掌握和应用。例如：集成译码器74HCl38和集成数据选择器74HC151都可用作逻辑函数产生器。此时通过“有序脑图”可引导学生比较这两种芯片在接线方式上的差异。

教师在教学活动中要多方面地创造条件，通过有序脑图的带动作用，调动学生的学习主动性与自觉性，为学生主动探索提供时间与空间，把学习的主动权交给学生，充分发挥学生的主动作用，让学生自己去发现、去动口、去动手、去动脑，然后以脑图为点，帮助他们总结出数子电子技术相关知识的重点和难点，使学生真正成为学习的主人。

2.3 以有序脑图，加强并修正学生对抽象理论知识的理解

时序逻辑电路这一章中，异步时序逻辑电路的分析是难点。教师可以借助有序脑图搭配动画，让学生观看触发器在不同的时钟信号的作用下状态更新的过程，从而更加深刻地了解“异步”和“同步”的区别。与此同时，通过脑图中对所列出的“异步”和“同步”芯片的对比，可进一步反馈和修正学习初期对抽象概念的认知。

再如，时序逻辑电路这一章中计数器的设计也是重点和难点，教师可以通过脑图中所涉及的多个计数器芯片，通过外加原件，分别设计具有不同功能的计数器，观察和比较输出的时序图。通过状态转换的过程可以总结出，电路的实质是对时钟信号的周期进行计数，从而使计数器的原理和应用变得更容易被学生接受。不仅采用多媒体和板书教学结合的方式，而且利用先进的学习方法—有序脑图可以将数字电路中很多知识点的讲授变得更生动、形象，从而增强教学效果。

通过半期和阶段性测试，发现通过“有序脑图”的制作，学生对芯片的个体认知，以及对芯片级联整合的系统认识得到了提高，实现了对所学知识的及时反馈和修正。进一步，该方法可使所学知识更牢固、系统和鲁棒。

3 结论

数字电子技术课程集中了数字化信息所需要的知识，这门课从分立件的门电路，到现在的集成芯片门电路，从以TIL电路为主到以MOS电路为主，从中小规模集成电路到大规模集成电路，特别是与其它相关领域的联系越来越紧密。随着电子科学、信息科学的快速发展，数字电子技术课程的内容更新速度也将越来越快。近年来，高校逐渐意识到数字电子技术课程教学中存在的问题，因此积进行相关的教学思考和改革。针对学生在学习数字电子技术课程中所遇到的逻辑抽象，芯片的具体应用能力差，不能适应日益变化的学习和就业形势的问题，力求有效提高数字电子技术课程的教学效果，激发学生的学习热情，提高学生的整体水平，提出了基于“有序脑图”反馈修正的教学方法。该方法借助有序脑图，使学生对相关芯片的知识点进行比较，帮助学生了解知识点之间的异同，引导学生触类旁通，从而举一反三。学生作为教改方法的试点对象，通过该教改方案的逐步实施，学生们对数字电子技术设计兴趣明显提高，综合能力得到增强，特别是对芯片的理解和运用能力显著增强。今后将进一步围绕教学方法的改革开展一些高效的探索。