《数字电路基础》是技工学校电子技术类专业一门重要的技术基础课,课程内容涵盖了逻辑门电路、组合逻辑电路、脉冲产生与变换电路、时序逻辑电路、A/D转换和D/A转换六个模块,其实质就是学习和掌握一些集成芯片的功能和使用方法,具有很强的实践性。鉴于技工学校学生偏向动手实践的特点,我们在教学结构的设计上采用了一种“四环节法”,即仿真实验环节、电脑设计PCB环节、PCB板DIY环节、焊接调试环节,来切实提高学生的动手能力,实现一体化式教学。下面笔者阐述一下“四环节法”的具体实施过程。
　　一、仿真实验环节
　　计算机仿真实验教学已经成为时下各种专业技能课理论教学的重要辅助教学工具。EWB软件,是目前电工电子类专业课计算机辅助实验教学中使用口碑较好的一款软件,目前在使用的版本是Multisim10。该软件仿真手段切合实际,选用的元器件和仪器与实物非常接近,非常适合《数字电路基础》课的实验教学。其元件库不仅提供了数千种电路元器件供选用,而且还提供了各种元器件的理想值,若对分析精度有特殊的要求,也可以自行选择具有具体型号的器件模型。此外,该软件的仪器库存放着数字万用表、函数信号发生器、示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等多种电工电子仪器仪表可供使用。
　　《数字电路基础》一书共分六个模块内容。其中的模块二——组合逻辑电路一章主要讲述了译码器芯片的原理和使用,模块三——脉冲产生与变换电路一章主要讲述了555芯片的原理和使用,模块四——时序逻辑电路一章主要讲述了触发器芯片的原理和使用。学生在学习这三模块的内容时,基本理解了每一种芯片的工作原理后,如何进一步巩固,如何将知识综合应用是极其重要的。因此,采用做仿真实验的形式来巩固理论学习成果是行之有效的方法,可以大大提高学生的学习兴趣。图1的流水灯电路就是将这三个模块知识点有机结合后再进行仿真实验的具体例子。
　　二、设计PCB环节
　　在有了仿真实验的操作后,学生的学习兴趣大增,进而就会想到如何把仿真实验变为现实的问题。在平时的基础课学习中,学生已经学习过《Protel99SE原理图与PCB及仿真》课程,这为实现本环节奠定了重要基础。因此,运用Protel99SE软件设计PCB板,既是对该课程内容学习成果的一种实际检验,更是由仿真模拟阶段到实际设计阶段的一次重要跨越。在PCB板的设计中,强调的是各种芯片及元器件的封装设计。学生在设计封装时,因为有集成芯片实物为参照,自然就引发对各芯片的引脚功能做更深入的了解,使抽象变为具体。设计完成后,还可以通过软件上的3D显示功能来观察整个电路板的“设计成型”,立体感强,可以充分激发学生制作真正电路板的欲望。
　　三、制板DIY环节
　　本环节中,根据上一环节设计好的PCB板尺寸,选择一块尺寸合适的敷铜板,清水洗净后,用细砂皮轻轻打磨敷铜一面以去除表面氧化层;将设计好的PCB图用激光打印机打印在热转印纸上,贴在敷铜板上后放到热转印机胶辊下;设定好热转印机的温度后,将PCB图和敷铜板一起送入,待PCB图全部转印完成后,再放在浓度调配好的FeCl3腐蚀液容器中进行腐蚀;待腐蚀完成后再用台钻打孔,最后用松香水均匀涂在做好的PCB板表面,自己制作PCB板就完成了。在这一过程中,刚开始是要教师亲自示范,并讲解制作的要点。学生制作时,可采取小组分工合作的方法,教师在旁边给予指导,学生由于是自行设计(DIY),团队合作能力得到了很好的锻炼,自信心和成就感也得到了满足。
　　四、焊接调试环节
　　成功制作完成了PCB板后,本环节是将所有的电子元器件焊接在PCB板上。这一过程中强调芯片的正确安装,方法是先焊接芯片底座,再插上芯片。所有焊接完成后,接上直流稳压电源进行电路调试。比如第一环节仿真实验中的流水灯电路,经调试后就可以看到八个发光二极管循环轮流发光,还可以将示波器接在电路中,以便观察和测量电路的波形。
　　(作者单位:浙江省杭州市轻工技工学校 )