【摘要】采用任务驱动法进行教学，通过层层深入的电路设计任务，引导学生完成从单输出到多输出、从不含无关项到存在无关项、从输入不需编码到需要编码，设计多个符合学员认知规律，由浅入深的问题。通过对问题的不断深化和虚拟实验，提高了学生学习兴趣，培养学生的创新意识。
【关键词】组合电路设计；任务驱动教学；multisim仿真
1.教材和教学内容分析
《数字电子技术》是一门理论性和实践性都很强的专业基础课程，教学过程中涉及到的器件种类较多，知识更新速度快。课程的授课重点是以数字基本理论为基础、基本技能为桥梁、综合创新为目的，培养学生分析问题、解决问题的能力。
《组合逻辑电路的设计》是组合逻辑电路的重要组成部分，它在课程中起着承前启后的作用，既是对前面所学的逻辑电路、真值表、逻辑函数表达式以及逻辑代数等知识的综合应用，又为后续编码器、译码器等中规模组合逻辑电路的学习奠定基础。
2.教学目标和教学方法
本次教学的知识能力目标是使学生熟练掌握组合逻辑电路的设计方法及步骤，提高学生学以致用的能力。为了调动学生的积极性，教学过程中主要采用“任务驱动法”来进行教学，结合学生特点，精心设计任务，引导学生分析任务探究新知，然后启发学生运用所学知识解决实际任务。中间配合使用“类比法”、“讨论法”、“仿真法”来达到教学目标。
3.任务驱动教学方法
3.1 任务一校园歌曲评比电路
（1）创建任务，导入新知
设计一个“校园原创歌曲评比”考核电路。考核组由1名主评委和2名副评委组成。每名评委面前有一个按钮。只有当包括主评委在内的2名或2名以上评委认为该歌曲合格，按下按钮，表明是否通过的指示灯才亮。
本设计任务从学生身边事件引入，创设了真实的学习情境，引导学生带着真实的任务进入学习情境，使学习直观化和形象化，将学生自然而然地引入到学习氛围中。
（2）案例分析，传授新知
如何设计一个校园歌曲评比电路呢？学生根据课前预习情况会做出相应回答，即跟组合逻辑电路的分析过程顺序相反。接下来启发学生对实际问题进行分析，电路有几个输出变量和几个输入变量？每个变量代表什么含义呢？设a、b、c代表三名评委面前的按钮，按按钮用1表示，不按用0表示，y为评比结果显示指示灯，亮用1表示，不亮用0表示，同时还应考虑a为主评委，具有否决权。要设计组合逻辑电路，必须找出输出变量和输入变量直接的逻辑关系，通过教员的启发先列出输入输出的逻辑关系表，即真值表（见表1）。
3.2 自主学习含无关项的多输出任务
通过任务1的学习，学生基本明确了组合电路设计的基本步骤。这时采用层层递进的方式，加大设计难度，将输出量提升到3个，同时在逻辑抽象列真值表时又出现了无关项问题。这是1个加强任务，要求学生独立完成，以此自行消化、吸收、巩固掌握本次课的知识点的目的。
任务二：图4为一个电开水器的示意图，a、b、c为水位传感器，当a、b、c电极被淹没时，会有信号输出。当水面在ab间时为正常状态，绿灯亮；当水面在a以上或bc间时为异常状态，黄灯亮；当水面在c以下时，为危险状态，红灯亮。试设计一个水位监测逻辑电路。
在任务2中出现了3个输出变量问题，初看起来不易设计，但引导学生只要对于一个具有因果关系的事件，通过逻辑抽象的方法，列出真值表这一关键的一步，后面几步就容易了。组织小组讨论：水位能不能既高于a又低于b？出现这种不合实际的情况该怎么办？这些无关项如何处理？通过鼓励学生开阔思路、创新思维，突破重点难点，也使枯燥、乏味的新课内容很流畅的就被“由浅入深”、“化难为易”了。
3.3 小组讨论输入需要编码的任务
任务三：人类有四种基本血型—a、b、ab、o型。输血者与受血者的血型必须符合下述原则：o型血可以输给任意血型的人，但o型血只能接受o型血；ab型血只能输给ab型，但ab型能接受所有血型；a型血能输给a型和ab型，但只能接受a型或o型血；b型血能输给b型和ab型，但只能接受b型或o型血。试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路。如果输血者与受血者的血型符合规定电路输出1。
任务三的难点在逻辑抽象环节，即如何根据给定逻辑问题确定输入输出变量。课堂上将学生分组，给出一定思考时间后，组织不同小组的同学讨论设计方案。
方案一：输血者和受血者的血型都有4种血型，共8个输入变量，对应的真值表过于复杂。
方案二：对输入进行编码，用变量ef表示输血者血型，变量gh表示受血者血型；用两个逻辑变量的四种取值分别表示输血者、受血者血型。
通过学生分析，得出表达式并搭建电路。可见，任务三的难点就在于如何正确列出真值表，之后的逻辑化简、电路搭建等问题都是对前面所学内容的巩固，并不是本次课的重点。因此，教师可以适时引入电路设计软件来自动实现后续设计，让学生耳目一新。
启动multisim，打开逻辑转换仪面板，在真值表区点击e、f、g、h四个逻辑变量，建立一个四变量真值表，输入真值表1。点击逻辑转换仪面板上“真值表→简化逻辑表达式”按钮，求得简化的逻辑表达式如图5逻辑转换仪面板底部逻辑表达式栏所示。点击逻辑转换仪面板上“表达式→逻辑电路”按钮，得到用与非门组成的逻辑电路。
这一环节面向实际应用，通过“教学互动”；不断激发学生的求知欲和学习热情，让学生们在教学过程中体验成功、自我肯定、提升能力。
4.任务的延伸
本节课采用“虚实结合”、“循序渐进”的任务驱动教学方法，在教学中加入仿真验证，把理论知识同实际应用有机结合起来，对提高学生学习电子技术课程的兴趣、培养学生创新能力等方面应该有积极的引导作用。
本次教学的三个设计都是通过小规模集成电路（i）来实现的。随着电子技术的发展，组合逻辑电路设计的重心和实际逻辑命题也朝着中规模（msi）甚至大规模的方向发展。目前使用较多的组合逻辑msi有编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、奇偶校验/产生器和全加器等，教学过程中还要引导预习后续课程，在以后的学习中用msi重新设计这三个题目，进一步培养学生举一反
三、学以致用的综合能力。
参考文献
[1]姜春玲，封百涛.任务驱动法在“数字电子技术”教学改革中的应用[j].中国电子教育，2009（04）：56-59.
[2]陈莉平，王红.电子技术课程设计数字部分的一次实践[j].电气电子教学学报，2008，4：75-76.
基金项目：本文系“2013海军大连舰艇学院教育科研项目”（项目编号：2013-08）的研究成果。
