開放式數(shù)字邏輯實(shí)踐教學(xué)的改革與探索

李冰 劉曉明

[摘要]數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《數(shù)字邏輯》課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)的封閉式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式，以設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)為主，綜合運(yùn)用了多種教學(xué)方式和考核方式，從而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中調(diào)動(dòng)本科生的學(xué)習(xí)積極性。本文從開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本條件、基本方法、開放模式等方面進(jìn)行數(shù)字邏輯開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和探索研究。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新能力 開放模式

一、引言

數(shù)字邏輯與數(shù)字電路是我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干課程，是一門理論與實(shí)踐結(jié)合密切的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。它為后續(xù)的《計(jì)算機(jī)組成原理》、《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》、《嵌入式系統(tǒng)》等課程提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。本門課程學(xué)習(xí)的結(jié)果，直接影響著學(xué)生對后繼課程的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。同時(shí)這門課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，需要通過大量的實(shí)驗(yàn)來加深學(xué)生對基本概念、基本原理的理解，為此我院對數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了調(diào)整，由原來的8學(xué)時(shí)調(diào)整到16學(xué)時(shí)。

數(shù)字邏輯與數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠加強(qiáng)學(xué)生對理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行電路分析、設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)室是重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室的利用率不高，只有在上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候?qū)W生才能進(jìn)入操作，其他時(shí)間都是關(guān)閉的，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)沿用理論課教學(xué)方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容的講解，這些實(shí)驗(yàn)多數(shù)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，制約了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。因此，我校采用了開放式的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

二、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本條件

開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本條件之一，是實(shí)驗(yàn)室的開放；實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境開放，是實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本條件。實(shí)驗(yàn)室是開放的，學(xué)生可以自主地選擇時(shí)間，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。因此實(shí)驗(yàn)室的開放是開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效實(shí)施的保證，這樣不但可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，同時(shí)提高了教學(xué)投資效益；避免了傳統(tǒng)教學(xué)中大量實(shí)驗(yàn)設(shè)備閑置的弊端。

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本條件之二，是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放；開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，學(xué)生有充分的自主權(quán)，每個(gè)學(xué)生能夠根據(jù)各自基礎(chǔ)、興趣和愛好選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣，學(xué)生在開放式實(shí)踐教學(xué)中處于中心作用，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更注重調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，給學(xué)生更多機(jī)會(huì)接觸實(shí)驗(yàn)設(shè)備，更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的選擇、創(chuàng)新和提高，這樣才能達(dá)到實(shí)施素質(zhì)教育的根本目標(biāo)。

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本條件之三，是考核方式的開放；考試是評價(jià)教學(xué)水平的一個(gè)重要手段。評價(jià)教學(xué)水平的標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。因此，教學(xué)水平的評價(jià)就變成了通過考試來查看學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考試都是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，抽取與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容類似的操作，檢查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的掌握情況。這種應(yīng)試教育使得很多學(xué)生為了考試，重復(fù)著簡單的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，甚至一些同學(xué)死記硬背實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，非常不利于學(xué)生對知識(shí)的活學(xué)活用。

考核方式的開放，要求老師首先根據(jù)學(xué)生所選擇教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行考核。如果是參加實(shí)際項(xiàng)目的學(xué)生，則根據(jù)學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行中的階段性成果，給予最后的成績。自主選題的學(xué)生，可以由學(xué)生選擇考核的內(nèi)容，也可以由老師布置題目，這些題目都是理論和實(shí)際聯(lián)系密切的，并且能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性的。所有的內(nèi)容都是提前布置的，給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間來進(jìn)行內(nèi)容的完成。最后提交考試內(nèi)容的形式也很多，可以進(jìn)行匯報(bào)、提交論文或?qū)W術(shù)交流等。

三、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本方法

開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式是強(qiáng)調(diào)過程的重要性。它的主要目標(biāo)是讓學(xué)生理解，掌握理論知識(shí)的研究過程，以探索的方式教會(huì)學(xué)生這些理論知識(shí)。因此開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用了多種教學(xué)方法：理論講授、實(shí)踐討論和結(jié)合教學(xué)網(wǎng)站資料自學(xué)等多種教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)教與學(xué)雙方的互動(dòng)。

軟工09級學(xué)生是我校第一批實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生，學(xué)生分成兩類：一是參加實(shí)際項(xiàng)目的同學(xué)，由指導(dǎo)老師先對學(xué)生講解項(xiàng)目的需求分析和所需要的基本理論和擴(kuò)展內(nèi)容，然后學(xué)生進(jìn)入課題組，由老師和研究生指導(dǎo)完成實(shí)際課題。二是自主選題的學(xué)生，我們建立了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，通過本課程網(wǎng)站，學(xué)生可以獲取課程的大綱、教案、教學(xué)課件等教學(xué)資料，并建立留言板作為師生交流和溝通的平臺(tái)。針對10級數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)，我們又在網(wǎng)站中添加了視頻教程，通過premiere軟件對老師授課內(nèi)容進(jìn)行整理，并增加了前一屆參加實(shí)際課題的具體案例和優(yōu)秀的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示。授課教師在講授課程的基本知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，要著重講授課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)更要注重啟發(fā)學(xué)生科研思路，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

四、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本模式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常采用驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果去驗(yàn)證書本上的知識(shí)和結(jié)論。這種教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力方面是存在必要性，但同時(shí)也存在著局限性，對學(xué)生整體的分析能力、綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。而創(chuàng)建的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是針對傳統(tǒng)封閉式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ蕉缘?，它重視問題的提出和解決的辦法，重視在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的主體地位、重視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與時(shí)間的開放性和學(xué)生之間與師生之間的交流與協(xié)作。

因此開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以讓學(xué)生對自己感興趣的方面進(jìn)行集中的研究，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放，學(xué)生可以不受時(shí)間，內(nèi)容和場地的限制。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)營造了一種自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生利用所學(xué)過的理論知識(shí)，提出對新問題的看法，再通過對問題進(jìn)行專門的研究，得出結(jié)論。在這個(gè)過程中，學(xué)生可以得到多方面的鍛煉。我校的開放式數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)采用兩種教學(xué)模式。

其一是自主選擇型的教學(xué)模式，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分成兩個(gè)部分，基礎(chǔ)和提高兩部分?；A(chǔ)部分是對數(shù)字邏輯基本門電路、觸發(fā)器、鎖存器和譯碼器的掌握實(shí)驗(yàn)，選作部分是一些難度不大的綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)φn堂上講解過的基本知識(shí)和基本理論進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)能夠鞏固所學(xué)知識(shí)和理論。這類教學(xué)模式的學(xué)生在完成基本操作后，都要選擇一個(gè)開放性實(shí)驗(yàn)。在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可按照試驗(yàn)內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)上的教學(xué)資料進(jìn)行自主的實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)通過留言板等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段可以在線或給老師、同學(xué)留言，進(jìn)行互動(dòng)學(xué)習(xí)。培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的技能。

其二是科研型的教學(xué)：參與這種教學(xué)模式的學(xué)生已經(jīng)具備堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)并掌握了基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能，進(jìn)入從事相關(guān)內(nèi)容的課題組，在這種模式下，老師和研究生或高年級的本科生可以對其進(jìn)行指導(dǎo)，并定期開展一些學(xué)術(shù)方面的研討會(huì)，去解決實(shí)際課題。這種開放式的模式既注重學(xué)生的基本技能培養(yǎng)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新能力，解決實(shí)際課題的能力。

五、結(jié)論

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是以學(xué)生為主，教師為輔，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，經(jīng)過我校這兩年的初步探索，取得了一定的成效。開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，老師由原來的傳授者變成了輔助者，對于開放性的實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生的不同，側(cè)重點(diǎn)也不同，有些知識(shí)點(diǎn)老師也未必接觸過，因此，學(xué)生對某一問題進(jìn)行深入研究，向老師提出一些廣度和深度都有別于以往問題時(shí)，老師就需要學(xué)習(xí)和掌握新的知識(shí)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠促進(jìn)教師和學(xué)生水平和能力的雙提高。但仍存在一些問題需要我們進(jìn)一步完善和解決。我們還會(huì)在這種教學(xué)模式上繼續(xù)鉆研探討，為祖國培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才努力。

基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目《軟件工程專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐》

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（作者單位：東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院 黑龍江大慶）