數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實踐

馬艷娥 郭晉蜀山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院 山西晉中 030800

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數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實踐

馬艷娥 郭晉蜀
山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院 山西晉中 030800

摘 要：主要闡述了以CDIO模式為基本借鑒，以“兩條主線、三個環(huán)節(jié)、兩個空間”教學(xué)思路為基本載體的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實踐。首先指出數(shù)字電子技術(shù)課程的重要性與先進性，提出以精講、多練、勤思實現(xiàn)課程教學(xué)提質(zhì)、增效、升級的創(chuàng)新探索與實踐的思路；接著詳細(xì)介紹了該思路的具體內(nèi)容以及在其指引下的創(chuàng)新探索與實踐的具體做法；最后強調(diào)了這些對策的教學(xué)實踐效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教學(xué)方法；創(chuàng)新與實踐

1　課程現(xiàn)狀與研究背景

數(shù)字電子技術(shù)課程既是電子、電氣、機電、自動化等工科本科專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，也是最有條件將構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行一體化工程應(yīng)用能力培養(yǎng)融入其教學(xué)全過程中的課程之一。數(shù)字電子技術(shù)橫亙在工程電路分析、模擬電子技術(shù)等重要專業(yè)基礎(chǔ)課和微機原理與接口技術(shù)、單片機原理及應(yīng)用、DSP技術(shù)、微機控制技術(shù)等重要專業(yè)課之間，其在這兩大部分課程之間上掛下聯(lián)、承上啟下的舉足輕重作用，已經(jīng)使它的應(yīng)用幾乎滲透到了現(xiàn)代工程領(lǐng)域的方方面面。隨著半導(dǎo)體集成電路的集成度和復(fù)雜程度的不斷提高，更加日益凸顯出數(shù)字電子技術(shù)的重要程度及其應(yīng)用的廣泛程度［1］。

數(shù)字電子技術(shù)課程的重要性以及數(shù)字電子技術(shù)日新月異的先進性，使得如何千方百計地通過精講、多練、勤思來實現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)的提質(zhì)、增效、升級，成為需要教學(xué)雙方持續(xù)探索的重要課題。

精講、多練、勤思的目的與重要意義分別是打好數(shù)字電子技術(shù)理論基礎(chǔ)、提高工程實踐的設(shè)計與實操技能和培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。CDIO作為舉世公認(rèn)的21世紀(jì)高等工程技術(shù)人才的最新培養(yǎng)模式，其集先進性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、實用性于一身的特點［2］，使其可以成為在數(shù)字電子技術(shù)課中實現(xiàn)精講、多練、勤思的基本借鑒。在教學(xué)實踐中應(yīng)用“兩條主線、三個環(huán)節(jié)、兩個空間”教學(xué)思路替代傳統(tǒng)的教學(xué)方法，則是在數(shù)字電子技術(shù)課中實現(xiàn)精講、多練、勤思的重要載體?；窘梃b與重要載體相互結(jié)合，使得課堂教學(xué)的科學(xué)性和系統(tǒng)性與學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性形成合力，從而實現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量的提質(zhì)、增效、升級。

2　教學(xué)方法突出“兩條主線、三個環(huán)節(jié)、兩個空間”的思路

“兩條主線”是指理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互支撐。在數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)中，以“精講”的方式對理論課涉及的知識點、重點及難點進行闡述，實踐教學(xué)中的實驗驗證與課程設(shè)計，則是在系統(tǒng)理論指導(dǎo)下，使感性認(rèn)識與理性認(rèn)識相互轉(zhuǎn)化、相互促進、共同升華。如此相互支撐的“兩條主線”，不僅能夠使學(xué)生在“理性認(rèn)識—感性認(rèn)識—理性認(rèn)識”的螺旋式上升過程中打好基礎(chǔ)、形成應(yīng)用能力，還能夠使學(xué)生在產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)成就感之間產(chǎn)生良性循環(huán)，使學(xué)習(xí)的“天天向上”成為可持續(xù)的“常態(tài)”。

“三個環(huán)節(jié)”是指理論教學(xué)環(huán)節(jié)、實驗教學(xué)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計環(huán)節(jié)相互滲透。根據(jù)CDIO教學(xué)理念，通過“多練”的方式使學(xué)生能夠在“三個環(huán)節(jié)”中實現(xiàn)“互動、啟發(fā)、探究、體驗”的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)理論知識提出問題和構(gòu)思方案，從而找到解決問題的途徑，并逐步形成運用數(shù)字電子技術(shù)課程的知識解決實際問題的工程應(yīng)用能力。

“兩個空間”是指課內(nèi)教學(xué)與課外自主學(xué)習(xí)融為一體。由于數(shù)字電子技術(shù)課程理論與實際聯(lián)系十分密切，自主學(xué)習(xí)又是高校學(xué)生獲取知識增長能力的主要形式之一，引導(dǎo)、鼓勵、支持學(xué)生主動、積極、自覺地將課內(nèi)教學(xué)活動與課外自主學(xué)習(xí)融為一體，是取得事半功倍教學(xué)效果的重要途徑。學(xué)生可以通過設(shè)法解決課外實際生活中遇到的問題培養(yǎng)“勤思”的習(xí)慣，根據(jù)課堂上學(xué)過的理論和簡單的實驗在課外自主學(xué)習(xí)中進一步開展實踐活動，將“勤思”更快地升華為實際的工程應(yīng)用能力。

3　教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實踐的具體做法

3.1“兩條主線”中“精講”的創(chuàng)新教學(xué)方法

3.1.1以表演式教學(xué)與多媒體動畫技術(shù)創(chuàng)造理論教學(xué)中的“形象刺激”

通過創(chuàng)造性地應(yīng)用“形象刺激”，可以顯著提升理論課的教學(xué)效果。采用表演式教學(xué)方式創(chuàng)造“形象刺激”，以此方式形成的精彩講解，其目的是來打破傳統(tǒng)的較為沉悶的課堂教學(xué)氛圍，讓學(xué)生感覺到聽教師講就像是在觀賞一幕戲。教師把所講的知識蘊含在了精彩的表演中，以此形成的“形象刺激”充分地吸引了學(xué)生的注意力。對于在數(shù)字電子技術(shù)課程中講到TTL電路中三極管符號這一知識點時，教師先畫出圖形符號，再用手做出像圖形的喇叭狀手勢，說明其具有放大的作用，再用手做出開關(guān)狀手勢，說明其具有開關(guān)的作用，這樣做既生動又形象，然后說明符號中箭頭的三層意義。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中融入表演式教學(xué)法，不僅使學(xué)生對理論性較強且較為抽象的數(shù)字電子技術(shù)課程變得感興趣，而且對所講內(nèi)容記憶深刻。

采用多媒體動畫技術(shù)，是創(chuàng)造性地應(yīng)用“形象刺激”的另一教學(xué)手段。應(yīng)用多媒體動畫技術(shù)的目的，是以全新教學(xué)情境來精講重點知識，為課堂教學(xué)注入活力，把枯燥的專業(yè)知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生易懂的實際問題。在數(shù)字電子技術(shù)課程中講解組合邏輯電路的設(shè)計這一重點內(nèi)容時，以設(shè)計一個交通信號燈工作狀態(tài)的監(jiān)視電路為例［3］，在多媒體技術(shù)的輔助下，以動畫的形式替代靜止的圖片顯示，可以更加直觀地說明實際問題。先用紅黃綠燈閃爍的動態(tài)顯示，表明交通信號燈工作狀態(tài)是否正常，再根據(jù)學(xué)生在實際生活中接觸的交通信號燈進行分析判斷，最后應(yīng)用所學(xué)理論知識解決實際問題。以這樣的多媒體動畫技術(shù)創(chuàng)造的“形象刺激”形式，既形象直觀又淺顯易懂，使學(xué)生理解快、印象深、用得上、記得牢，顯著改善了數(shù)字電路的教學(xué)效果。

3.1.2在課堂教學(xué)中使實踐教學(xué)與理論教學(xué)相互融入相互支撐

在課堂教學(xué)中融入實踐教學(xué)，其根本目的是解決了理論與實踐的連貫性數(shù)字電子技術(shù)課程是實踐性很強的課程，只有親自動手解決工程實際問題，才能使課堂上的理論知識得以鞏固，達(dá)到學(xué)以致用的工程技術(shù)人才培養(yǎng)初衷。在數(shù)字電子技術(shù)課程中以譯碼器部分為例，要求用74HC138譯碼器為例設(shè)計交通信號燈工作狀態(tài)的監(jiān)視電路［4］，對于這樣的小型設(shè)計實驗，可以花少量的時間進行隨堂實踐，將實驗箱放在課堂中演示設(shè)計過程，以驗證所學(xué)的理論知識，并利用課堂上所學(xué)的實踐過程，形成引導(dǎo)學(xué)生進行工程應(yīng)用初步構(gòu)思的效果，使學(xué)生對如何應(yīng)用所學(xué)的理論知識去解決工程實際問題理解深刻并產(chǎn)生欲親手嘗試的沖動。

3.2“三個環(huán)節(jié)”中“多練”的創(chuàng)新教學(xué)方法

采用項目教學(xué)法，將CDIO的構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行融入其中。為了打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以21世紀(jì)高級工程技術(shù)人員培訓(xùn)的CDIO模式創(chuàng)新“三個環(huán)節(jié)”中“多練”的形式。構(gòu)成以學(xué)生為中心，以工程應(yīng)用貫穿教學(xué)全程為導(dǎo)引，以實現(xiàn)涉及課程大部分主干內(nèi)容的工程設(shè)計項目為目的的項目教學(xué)法。在項目教學(xué)法中，通過教師的主導(dǎo)，使得理論教學(xué)環(huán)節(jié)、實驗教學(xué)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)緊扣、相互滲透，其目的是在教學(xué)中把理論與實踐有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用創(chuàng)造能力和解決實際問題的綜合能力。

美國教育學(xué)家蘇娜丹戴克曾說過：“告訴我，我會忘記，做給我看，我會記住，讓我參加，我就會完全理解”。創(chuàng)新數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)實踐中的“三個環(huán)節(jié)”，可以采用項目教學(xué)法，將“告訴我”“做給我看”和“讓我參加”融會貫通于其中。以設(shè)計表決電路的項目教學(xué)法為例，讓學(xué)生根據(jù)實際的項目按照所學(xué)理論知識進行邏輯電路的分析和設(shè)計，從“列真值表—用卡諾圖化簡—寫最簡表達(dá)式—畫出邏輯電路圖—選擇元器件—連接電路”直接到調(diào)試完成設(shè)計任務(wù)，這一系列的過程符合CDIO模式的構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行，促使學(xué)生利用學(xué)過的相關(guān)知識和技能去完成該任務(wù)，從而培養(yǎng)了學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、分析和處理問題的能力。通過項目教學(xué)法，充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)并促進學(xué)生積極探索、主動發(fā)現(xiàn)、及時總結(jié)將理論與工程應(yīng)用相互結(jié)合的規(guī)律，從而達(dá)到在工程實踐方向上對所學(xué)知識進行意義建構(gòu)的目的。

3.3“兩個空間”中“勤思”的創(chuàng)新與實踐方法

如何才能使課內(nèi)教學(xué)和課外自主學(xué)習(xí)這兩方面的教學(xué)具有可實踐性？在數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)中，可以組織學(xué)生人手購置一套數(shù)字電路常用芯片與分立元件的套件，外加安裝在絕緣板上的若干塊面包板、一組彩色漆包線和一個穩(wěn)壓電源。這些硬件投資的費用并不高，卻可以使得學(xué)生在課外自主學(xué)習(xí)過程中，按照CDIO模式進行構(gòu)思、設(shè)計、仿真、實施、運行的一系列工程實踐活動時，就有了得以開展實際操作的最低硬件條件。其中的仿真環(huán)節(jié)可以在各自的計算機上進行，現(xiàn)在的學(xué)生，應(yīng)該人手都有一臺計算機，無論是臺式機還是筆記本計算機。通過自己設(shè)計電路、制作電路板，然后利用所購買的套件做成電子產(chǎn)品，這樣的操作不僅增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更使學(xué)生真正懂得數(shù)字電子技術(shù)在工程實踐中的用途，而且將學(xué)生的學(xué)習(xí)納入了興趣與能力相互促進、共同增長的可持續(xù)發(fā)展軌道。

在課內(nèi)教學(xué)和課外自主學(xué)習(xí)“兩個空間”中，還可以有多種方式促進兩者的融合。為了鼓勵、支持、促進學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的積極性，并使學(xué)生養(yǎng)成“勤思”的目的，成立電子協(xié)會、組織學(xué)生參加電子設(shè)計大賽等形式都被證明是可行且有效的。電子協(xié)會可以邀請有經(jīng)驗的教師定期給相關(guān)專業(yè)的學(xué)生舉辦數(shù)字電子技術(shù)方面的講座，可以組織學(xué)生學(xué)習(xí)日常家電的維護和修理；組織學(xué)生參加各級各類的電子設(shè)計技能大賽，鼓勵學(xué)生積極參加各種形式電子產(chǎn)品的設(shè)計與制作，使學(xué)生在比賽中得到很好的學(xué)習(xí)和鍛煉［5］。通過組織這樣的活動，可以促使課內(nèi)教學(xué)與課外自主學(xué)習(xí)更好地融為一體。

4　結(jié)束語

通過對教學(xué)方法創(chuàng)新探索與積極實踐，切實達(dá)到了促使數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量提質(zhì)、增效、升級的目的。在教學(xué)方法上勇于創(chuàng)新探索與積極實踐的效果，加深了學(xué)生對理論知識的理解與掌握，激發(fā)了學(xué)生課外的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高了學(xué)生在工程實踐設(shè)計方面的能力，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的創(chuàng)新思維，實現(xiàn)了對數(shù)字電子技術(shù)課程的精講、多練、勤思的目的，教學(xué)質(zhì)量也達(dá)到了新的高度。隨著科學(xué)與技術(shù)水平的發(fā)展，我們還將不斷地在教學(xué)實踐中努力探索新的教學(xué)方法，持續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量，以達(dá)到更佳的教學(xué)效果。

參考文獻

［1］ 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［2］ 顧佩華，沈民奮.重新認(rèn)識工程教育:國際CDIO培養(yǎng)模式與方法［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［3］ 林屹，葉小嶺.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)方法的改革與實踐［J］.中國電力教育，2008（21）:71-72.

［4］ 劉雪鋒.“量體裁衣法”在《數(shù)字電子技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代計算機，2013（9）:54-56.

［5］ 金賽賽，龐博.高校《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)改革與探索［J］.科技信息，2013（22）:203-204.

Digital Electronic Technology Teaching Method Innovative Exploration and Practice

Ma Yane， Guo Jinshu
College of Information，Shanxi Agricultural University， Jinzhong， 030620， China

Abstract:This paper mainly expounds the CDIO mode as the basic model， the "two main lines， three links， two space" teaching idea as the basic carrier of digital electronic technology course of exploration and practice of teaching innovation. The paper pointed out the importance of the digital electronic technology course and advanced，and put forward to the idea of teaching earnestly，more practice， thinking frequently to realize the innovation and exploration of the improving the teaching quality and effciency.Then introduced the specifc content of the thought and innovation under the guidance of exploration and practice，the specifc method，fnally the paper emphasized the effect of the strategies and the teaching practice.

Key words:digital electronic technology； teaching methods； practice and innovation

收稿日期：2015-11-04

作者簡介：馬艷娥，碩士，助教。通訊作者：郭晉蜀，碩士，副教授。