多媒体技术在实验教学中的应用

王良成

(三亚学院 理工学院;海南 三亚 572000)

实验教学改革必须要提高学生动手能力、提高实验教学效果，增强师生间的互动。实验教学不但要让学生听得懂，还要能做得出来。实验教学可以借助于现代信息技术，创设良好的学习情景，突出双向性、参与性、互动性。通过合作、交流、对话等活动，更多地开展启发式教学和协作式学习，更好地培养学生综合素质［1］。

1 多媒体技术引入实验教学的必要性

多媒体技术是指把文字、图形、声音、图像、动画、影像等多种媒体的信息通过计算机进行处理，集成具有交互性系统的一种技术［2］。多媒体技术在理论教学中的应用已经非常普遍，因其直观性、快捷性、趣味性，得到了学生的认可，取得了良好的效果。目前，我校实验教学大部分采用传统的黑板教学模式，在黑板上书写实验题目、目的、原理、内容及步骤等。黑板的篇幅有限，很难将实验步骤完整、清晰地表达出来，学生理解实验步骤更多的是靠授课教师的讲解和实验指导书，教学方法呆板。同时，因实验教学的特点，不便经常擦写板书内容，没有体现出实验教学那种生动、灵活的教学特点。所以，多媒体技术教学方法的引入迫在眉睫。

2 实验教学中多媒体技术的组成

在实验教学中应用多媒体技术，不应简单地将板书用PPT来代替。传统的黑板教学方法也有其自身的优点，应将两种方法结合起来使用，各取长处。英国牛津大学出版社的《教育学》中说:“所有的直观教具中，要数黑板最普遍、最重要、最灵活”［3］。所以，多媒体技术实验教学应包括多媒体技术和黑板教学两个方面。

在黑板教学中将实验课程的实验题目、实验目的、实验设备与器件等基本实验教学内容以板书的形式表现，这部分内容不多，但也是实验课程的重要组成部分。而多媒体技术的应用主要是用来讲解实验原理、实验内容及步骤的内容，这部分内容的原理性和操作性较强，就要发挥多媒体技术表现力强、生动、活泼的特点。应用多媒体技术，在计算机中使用Proteus软件来仿真实验原理，使学生清楚地看出电路中电流流向、电压高低变化的过程，对实验的理解将变得更容易。用PPT投影实验操作步骤，实验步骤的表达采用程序流程图的形式，使实验步骤更直观、清晰，一目了然。

3 多媒体技术的应用方法

在多媒体技术应用中应分三个步骤来进行，即:板书来书写基本实验课程的内容;Proteus软件仿真讲解实验原理;PPT投影实验操作步骤。三个步骤有机地结合在一起才能收到良好的教学效果。

3.1 板书书写基本实验内容

由于PPT一个界面的容量有限，不能表达更多信息。所以，每次实验课的基本实验信息还是以板书书写为主。如，实验题目、实验目的、实验仪器及器件、思考并回答问题等。板书在教学中的作用是不容忽视的，它是教学的得力工具。在使用黑板教学中，教师可以一边观察学生听课状态，一边随时更改书写内容，在教学中可以更直接的了解学生上课状态。以《模拟电子技术基础实验》中“实验五触发器及其应用”实验为例，进行介绍。

3.1.1 实验题目

实验五触发器及其应用。

3.1.2 实验目的

(1)掌握基本RS，JK、D触发器的工作原理;

(2)掌握JK、D触发器的逻辑功能测试;

(3)熟悉分频器的工作原理及实验方法;

(4)了解触发器之间相互转换的方法。

3.1.3 实验仪器及器件

(1)实验仪器:数字电路实验箱THD－1、数字万用表MY60、双踪示波器MOS－620CH;

(2)实验器件:四2输入与非门74LS00×1、反相器74LS04×1、双上升沿D触发器74LS74×2、双下降沿JK触发器74LS112×2。

3.1.4 实验原理

见Proteus软件仿真部分。

3.1.5 实验内容及步骤

见PPT部分。

3.1.6 思考并回答问题

(1)JK和D触发器都是边沿触发器，他们的触发特性有什么不同?

(2)由JK触发器和D触发器构成的八分频器在工作原理上有什么区别?

3.2 Proteus软件仿真讲解实验原理

软件仿真是目前电子线路设计较常用的手段，具有直观、方便等优点，参考价值高［4］。电子技术实验中电流电位变化看不见摸不着，不能直接观察，需要相关仪表才能测出来。在讲解实验原理时就会比较抽象，不容易理解。我们可以借助Proteus仿真软件对实验电路进行仿真，通过软件在仿真电路中可以清楚看出电流流向、点位变化情况，使实验原理更加清晰、易理解、易掌握［5］。Proteus软件包含三大部分:电子线路仿真与设计(电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等电路设计仿真)、单片机系统仿真及层次电路和PCB设计［6］。我们在实验中使用的主要是仿真功能部分，以《模拟电子技术基础实验》中“实验五 触发器及其应用”实验“D触发器构成八分频器”为例，说明用Proteus讲解原理。

3.2.1 实验原理

如图1所示，为由3个D触发器构成的8分频器，CP为被分频的方波波形，R、S为复位(清“0”)、置数(置“1”)端，用于设置 D触发器的初态。Q2和Q3的时钟脉冲信号分别来自前一级D触发器的反向输出端，这样在Q1、Q2、Q3处输出的波形频率分别为CP的1/2、1/4、1/8，Q3为1/8倍CP频率波形输出端。D触发器又称延迟触发器，其输出状态的改变依赖于时钟脉冲的触发，即在时钟脉冲边沿的触发下，数据由触发器的输入端(D)传输到输出端(Q)［7］。

3.2.2 实验波形

各点输出波形如图2所示，由波形图可以看出:Q1的波形频率是CP的1/2，Q2波形的频率是Q3的1/2，在Q3输出端得到的波形频率是CP端输入波形频率的1/8。从波形图中还可以看出，Q1的触发边沿是CP的上升沿。因Q2和Q3的时钟脉冲从D触发器的反向输出端取出，所以Q2的触发边沿是(Q1)'的上升沿，Q3的触发边沿是(Q1)'的上升沿。

图1 Proteus仿真分频器电路

图2 Proteus仿真分频器电路输出波形

3.3 PPT投影实验操作步骤

实验操作步骤是指导学生完成实验的关键内容，操作步骤是否清晰，是否容易理解，对学生实验效果的影响较大。在以往黑板教学方法中，实验操作步骤都是采用板书文字的形式来叙述。对操作步骤的文字描述内容多，不容易抓住重点，而且步骤的先后顺序不容易掌握。对PPT演示文稿中的流程图，有一个非常经济的评价:“简约，不简单”［8］。用PPT表示实验操作步骤，以程序流程图的模式来表示，一个实验题目尽量采用一页PPT表示，就会使操作步骤简单明了、步骤的先后关系表达更清楚。在PPT的设计中其内容应与教学目标紧密相连，坚持结合专业特点，选择有效传递信息的类型，以发挥最大效能［9］。同样，以《模拟电子技术基础实验》中“实验五 触发器及其应用”实验为例，实验操作步骤如图3所示。

图3 投影PPT8分频器实验操作步骤

图3 中，按图连接实验电路方框中，应注意:(1)R、S接逻辑电平输出;(2)Q1、Q2、Q3接逻辑电平显示;(3)CP接连续脉冲输出(1 kHz);(4)CP、Q3接双踪示波器(要共地);(5)检查无误后方可接通电源。触发器清零方框图中应注意:(1)将RS置01，使触发器的Q1Q3为0;(2)将R置1。

4 结束语

本学期，将多媒体技术应用到了2010级通信工程专业《数字电子技术基础实验》这门课中，取得了良好的教学效果，学生在实验速度、实验效果上比上学期的《模拟电子技术基础实验》要好很多(上学期的《模拟电子技术基础实验》采用的是传统黑板教学模式)。近期又对该授课方法的效果做了一次匿名问卷调查，90以上的学生都认真填写了问卷内容。他们对授课方式、授课效果、实验效果等方面反应强烈，普遍认为比上学期的教学方式要灵活、易于掌握。同时也有部分同学提出了建议:更希望能将实验步骤制成影音文件，这样可以在宿舍看视频，预习实验了。

［1］刑晓轲.多媒体实验教学方法在有机化学实验教学中的运用［J］.漯河职业技术学院学报，2009，8(5):137－137.

［2］袁国骏，穆强.高校多媒体实验教学利弊分析及相应对策［J］.实验室科学，2009，10(5):39－40.

［3］钱凤.黑板教学:一种逐渐被淡忘的教学方式［J］.教学论坛，2012，12:13－14.

［4］王良成.“浅谈结合电子设计竞赛进行电子类实验教学改革［J］.实验室科学，2011，14(3):46－49.

［5］王良成，王喜鸿，王连胜.提高电子类实验教学质量的方法研究［J］.实验科学与技术，2011，9(5):121－124.

［6］朱清慧，张凤蕊，翟天嵩，等.Proteus教程－电子线路设计、制版与仿真［M］.北京:清华大学出版社，2008.

［7］朴慧京.触发器的种类及特点(上)［J］.家电检修技术，2008(4):221－222.

［8］胡世强.再谈PPT与PPT教学课件［J］.中国教育信息化，2011(10):62－64.

［9］韩凌，杨平，孟利，等.材料科学与工程专业多媒体实验教学系统探索［J］.中国冶金教育，2011(1):39－40.