以能力培養(yǎng)為核心的“數(shù)字電子技術(shù)”教學改革探索

林曉園

摘 要 數(shù)字電子技術(shù)作為電類和信息類本科學生的專業(yè)核心課，對學生專業(yè)技術(shù)能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。文章針對數(shù)字電子技術(shù)課程教學過程中存在的問題，以培養(yǎng)學生的自主學習能力，分析解決問題能力和創(chuàng)新能力為核心，從教學方式、教學內(nèi)容、考核方式和網(wǎng)絡輔助教學等方面提出一系列改革措施，取得較好的成效。

關(guān)鍵詞 數(shù)字電子技術(shù) 能力培養(yǎng) 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.050

Exploration on the Teaching Reform of "Digital Electronic Technology" with Ability Training as the Core

LIN Xiaoyuan

（College of Electronic Information and Science， Fujian Jiangxia University， Fuzhou， Fujian 350108）

Abstract Digital electronic technology， as a core course for undergraduates majoring in electricity and information， is of great importance to the cultivation of students' professional and technical ability. Aiming at the problems existing in the teaching process of digital electronic technology course， this paper puts forward a series of reform measures from the aspects of teaching methods， teaching contents， assessment methods and network-assisted teaching， with the core of cultivating students' autonomous learning ability， analyzing the ability to solve problems and innovating ability， and achieves good results.

Keywords digital electronic technology； ability training； teaching reform

由于數(shù)字系統(tǒng)在生活生產(chǎn)中的廣泛應用以及數(shù)字信號的傳輸處理可靠性高，數(shù)字電子技術(shù)在電子科技發(fā)展中占有越來越重要的地位。學好“數(shù)字電子技術(shù)”這門專業(yè)基礎課對電類和信息類學生來說，不僅為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下良好的基礎，對他們未來的工作也顯得尤為重要。而數(shù)電這門課程抽象性和實踐性較強，課時較少，現(xiàn)有的教學模式偏重理論學習而忽視實踐應用，教師單向灌輸知識而學生被動接受，學生學習興趣低且實踐應用能力較差。并且隨著素質(zhì)教育的深化，單純的知識傳授已不能滿足當代教育的要求，正如古人云“授之以漁不如授之以漁”，高等院校教學過程應該著力培養(yǎng)學生的自主學習能力，分析解決問題能力和實踐創(chuàng)新能力。在這種背景下，“數(shù)字電子技術(shù)”改革勢在必行。筆者從教學方式、教學內(nèi)容、考核方式和網(wǎng)絡教學輔助等方面實施數(shù)字電子技術(shù)教學改革方案，突出知識的應用性，重點培養(yǎng)學生的自主學習能力，創(chuàng)新能力以及思考和分析解決問題的能力。

1 教學方式改革

第一，教學方法采用引導式教學。傳統(tǒng)教學是“填鴨式”教學、“知識本位型”教學，在這種教學方法中教師作為絕對主體單向灌輸知識給學生，[1]偏重理論知識的教授，強調(diào)知識的記憶而忽視知識的應用，學與用嚴重脫節(jié)，學生學習興趣不高，師生間缺少互動，教學演變?yōu)榻處熞粋€人的獨角戲。教學，包含教與學，應為教師和老師的雙向結(jié)合，雙向互動。據(jù)此，筆者以應用實例為引線采用引導型教學法來講授《數(shù)字電子技術(shù)》。這種教學方法注重對學生的分析應用能力、團隊合作能力和創(chuàng)新實踐能力等能力的培養(yǎng)。[2]通過這種教學方法改變，使學生積極參與到教學活動中，實現(xiàn)以學生為主體，教師為引導的教學模式的改變，使學生在理解理論知識的同時能夠應用知識解決實際問題。比如，在講授組合邏輯電路設計的知識時，可以先給學生一個實際的例子：軍民聯(lián)歡會的入場券分紅、黃兩色，軍人持紅票入場，群眾持黃票入場，符合要求時，放行通過。設計一個放行與否的判定電路。教師可以先引導學生結(jié)合生活實際思考和討論：按照要求會產(chǎn)生幾種入場可能？要實現(xiàn)放行判定需要幾個輸入和輸出變量？它們分別表示什么？憑票入場貼近生活，大家都很熟悉，能夠引起學生的興趣，他們會積極參與，主動思考老師的問題，幾個一組積極展開熱烈討論。然后教師分別請每組的代表講述一下設計思路，讓不同思路的同學間相互討論分析得出正確設計方案，最后教師結(jié)合學生的討論結(jié)果對組合電路設計方法做出總結(jié)。這種以問題為導向的實例教學貼近生活，激發(fā)學生興趣，讓學生作為主體積極參與到解決問題的環(huán)節(jié)中，一些新穎的思路常常由學生在討論過程中提出，教師主要起指引和導向作用。這種教學過程由于更符合學生學習過程的心理學規(guī)律，[3]既增強了學生的學習熱情和求知欲，同時也培養(yǎng)了學生團隊協(xié)作能力、表達能力、創(chuàng)新能力以及思考和分析解決問題的能力，實例的結(jié)合突顯了知識的應用性，讓學生對知識的理解不再僅停留在理論層面，能夠?qū)W以致用，課堂活動飽滿生動，教學效率大大提高。

第二，教學課件的整改。在教學課件制作上，原教材配套的課件多是理論文字和單調(diào)原理圖，色彩單一，偏于理論化，內(nèi)容枯燥乏味。此次改革，筆者以教材內(nèi)容為主體，課件設計減少理論推導，偏重知識的應用，相應知識點添加對應的貼近生活實踐的具有一定代表性的應用實例分析，并在每章PPT最后設計一個有一定趣味的思考題，讓學生對課堂知識做綜合性延伸思考，擴展學生的思維能力。利用動畫、聲音、視頻、圖片和文字的有機結(jié)合制作出生動活潑，重難點突出，層次分明，內(nèi)容飽滿，視覺感豐富的教學課件。抽象的理論通過多媒體的動態(tài)呈現(xiàn)變得形象生動，色彩鮮明，通過視覺、聽覺等多感官的刺激吸引學生的注意力，[4]使學生耳聞其聲，目睹其行，[5]知識不再枯燥，極大地調(diào)動了學生的學習熱情。比如講授移位寄存器的知識，可以利用動畫制作，以右移寄存器為例使四個D觸發(fā)器的輸出每單擊一次鼠標整體向右移動一位，形象動態(tài)的呈現(xiàn)出右移寄存器工作原理。多媒體課件的演示增加了教學的趣味性，節(jié)約了課堂板書時間，大大提升了教學進度，緩解了大學課程“學時短，內(nèi)容多”的問題。同時授課過程多媒體的自定義動畫功能可以分步先打出問題，學生思考后再依次打出正確答案，符合學生的思維慣性，對學生的思考能力的培養(yǎng)具有一定積極作用。

第三，教學中引入仿真軟件。在講解復雜電路分析的時候，由于電路的結(jié)構(gòu)比較復雜，模塊較多，黑板作圖版面有限，而且耗時耗力，此時可以借助仿真軟件Multisim或者EWB。筆者主要采用的是Multisim，它具有完備的元器件和測試儀器的仿真庫，選擇相應的器件通過拉動鼠標就可以完成元件繪制并可以自由設定參數(shù)值，因此教師可以方便快速地在軟件中邊講解電路邊畫出相應電路，同時通過仿真運行能直觀的呈現(xiàn)出電路的邏輯功能（波形圖，特性曲線和顯示效果等）。比如具有優(yōu)先級的病房呼叫系統(tǒng)設計，通過仿真軟件畫圖并運行，學生可以從仿真圖中的數(shù)碼管上直觀動態(tài)地看到不同輸入下對應顯示的十進制房號變化，這顯然比單純講授和黑板作靜態(tài)圖更容易在學生的腦海中留下鮮明的記憶，對優(yōu)先呼叫的工作原理有了深刻的理解。同時筆者鼓勵學生課下可以利用Multisim仿真驗證自己設計電路的正確性或者利用仿真儀器對電路各部分參數(shù)進行測試從何更好地理解復雜電路各部分的工作過程。仿真軟件的引入，不僅節(jié)約講授時間，使抽象的知識形象化，增強知識的應用性，還培養(yǎng)了學生實踐應用能力。

第四，制作微課。本次教改我們加入微課的制作，把教學中重難點的分析講解過程錄制成短視頻，每個視頻5-8分鐘，視頻可以是教師講解的過程，也可以是文字、圖片、聲音和動畫構(gòu)成的動態(tài)圖解過程。[6]把主體視頻和相關(guān)的教學資源（包括對應知識點教案、教師課后教學反思和教學評價等）整合成一個個資源包供師生下載查閱。大學的教學基本是“一遍過”，一個知識點老師不會也沒有時間反復強調(diào)，有些難點知識在課堂上無法完全消化吸收，利用微課學生就可以根據(jù)自己上課的學習情況選擇性地查閱相應資源包，這樣既方便學生查漏補缺，也彌補了大學課程學時少，內(nèi)容多，課堂上知識來不及吸收的缺陷。因為微視頻時間短，學生可以在零散的空閑時間自主地利用手機和ipad等移動設備實現(xiàn)移動學習，不受時空限制，大大提高了學生的時間利用率和學習興趣，培養(yǎng)了學生自主學習能力。另外，教師也可以通過相互觀摩其他教師的微課資源，取長補短，進一步提升教學水平。

2 教學內(nèi)容改革

首先，課程使用教材偏重理論知識，實例較少或過于簡單，單純講授書本知識，學生難于理解并且課下知識的應用能力很差?；诖耍P者實際授課過程中對教材內(nèi)容進行擴充，對于一些過于理論化的知識采用通俗的語言加以解釋，對重難點以及容易混淆的知識增加一些典型實例，實例貼近生活或者有一定的技巧性，并且難度符合學生的整體水平，這樣可以激發(fā)學生的興趣，使抽象的問題形象化，使學生更易理解接受。比如卡諾化簡的知識，單純告知學生哪些組合的卡諾圈容易漏圈圈錯都沒有把這些易錯點設計成幾個典型例題讓他們自己做一次來的記憶深刻，并且更易理解和應用。其次，梳理教材中的知識脈絡，突出重點（比如邏輯電路的分析和設計），注重內(nèi)容的實用性和啟發(fā)性，合理分配各章學時，并對教材中某些知識點的順序進行調(diào)整。比如根據(jù)學習由淺入深的特點，我們按照基礎知識、組合邏輯電路、時序邏輯電路、門電路結(jié)構(gòu)和數(shù)字電子技術(shù)應用這五個模塊的教學內(nèi)容和順序進行授課，把教材《數(shù)字電子技術(shù)基本教程》[7]中第三章的門電路調(diào)整到時序電路后面講授。這是因為門電路的內(nèi)容和電路分析設計較少相關(guān)性，而組合電路和時序電路分析用到大量第二章邏輯代數(shù)知識，調(diào)整后知識的銜接性更好，學生由于剛學完邏輯代數(shù)記憶深刻，學以致用，對電路分析設計知識理解的很快，教學效率提高。最后，目前本校數(shù)字電子技術(shù)主要在物聯(lián)網(wǎng)、光電信息工程和電子信息工程三個專業(yè)開設，雖然使用的教材都一樣，但是根據(jù)不同專業(yè)的特點，授課內(nèi)容應各有偏重。比如物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，學生學習數(shù)電主要是應用的需求，所以給這個專業(yè)學生授課應偏向?qū)嵗越虒W，加大集成電路芯片的應用的授課學時，減少門電路結(jié)構(gòu)和整形電路部分知識，著重培養(yǎng)學生知識的實踐應用能力；而對電子信息工程專業(yè)，本專業(yè)學生需要具備設計電路的能力，因此授課學時應相應增加，并且對電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理以及電路的分析設計和應用都需要進行詳細分析，著重培養(yǎng)學生利用專業(yè)知識解決實際工程問題以及設計實際工程電路的能力。

3 考核方式改革

針對原考核方案中歷年試題重復率高題目簡單及平時成績評定不合理的問題筆者對期末考試及平時成績評定做出相應改革。首先建立期末考試題庫，題目類型多樣，靈活度高，要求涵蓋大綱要求的所有知識點，各套卷子間重復率小于15%，沒有或少量概念題，增加分析綜合題題量，重點考查學生知識綜合應用技能，這不僅考驗教師的教學水平，也要求學生要有扎實的理論知識和應用能力，這樣就避免了考前抱佛腳也能考高分的現(xiàn)象。其次，對于平時成績評定規(guī)定缺勤超過全課程的四分之一則次年重修，對于在課堂上表現(xiàn)積極，預習充分，具有創(chuàng)新觀點，提出新穎解題思路或者參加電子競賽獲獎的學生給予一定加分，對于消極聽課提問總是說不會的同學給予一定的扣分，這種有獎有罰的激勵機制不僅能激發(fā)學生學習熱情，積極參與到教學活動中與教師互動，使課堂氣氛活躍，還能培養(yǎng)他們思考問題和分析問題能力、知識應用能力和創(chuàng)新實踐能力。另外，對每屆的期末試卷進行詳細分析，結(jié)合學生的考試情況對來年的教學做出相應調(diào)整，以期更好的教學效果。

4 網(wǎng)絡教學輔助

在課堂教學外我們充分利用網(wǎng)絡技術(shù)，建立一個數(shù)字電子技術(shù)學習網(wǎng)站和QQ或者微信交流群，在線上為學生提供一個可以自主學習和測試并且能與教師互動的平臺。學習網(wǎng)站包含數(shù)電資料庫（比如數(shù)字電子技術(shù)最新的發(fā)展，典型的應用，常用的芯片介紹，相關(guān)技術(shù)和相關(guān)新聞等資源）、學習方法指導、習題庫、在線提問、在線答疑和在線測驗等功能。比如首屆數(shù)字中國峰會恰逢在福州召開，教師可以把相關(guān)信息放到網(wǎng)站，讓班委組織大家前去觀展，了解當代中國最前沿的數(shù)字技術(shù)應用，把數(shù)字峰會中各種新型的數(shù)字產(chǎn)品信息放到網(wǎng)上供學生查閱，以此開拓他們的視野和知識面。同時，建立一個學習交流QQ群，教師可以把電子教案、授課計劃和進度安排上傳，讓學生明確每節(jié)課的重難點和下節(jié)課的內(nèi)容， 以便更高效的做好預習和復習工作。學生有問題可以在群里討論，教師可以及時解答，了解學生學習情況，并根據(jù)學生反映的問題及時對教學側(cè)重點做出相應修改。利用這些輔助教學手段，不僅可以拓寬學生的知識面，提高學生的學習興趣，還可以培養(yǎng)學生自主學習能力，培養(yǎng)他們跟蹤電子技術(shù)最新發(fā)展動態(tài)與更新技術(shù)知識的習慣和能力。

通過上述一系列措施的教學改革，數(shù)電課程目標更加明確，教學內(nèi)容生動豐富，學生的學習熱情大大提高，同時學生的自主學習能力、獨立思考能力、分析及解決問題能力以及創(chuàng)新實踐能力及都得到進一步提高。當代科技的發(fā)展帶動著電子技術(shù)的高速發(fā)展，技術(shù)知識不斷的推陳出新，這就要求我們數(shù)字電子技術(shù)課程也要與時俱進，不斷更新技術(shù)知識，不斷進行教學探索，及時調(diào)整教學方法，使數(shù)字電子技術(shù)課程教學更加完善化，更加科學和合理。

基金：校青年科研人才培育基金項目（JXZ2017006）；

基金項目：福建省教育廳科技項目（JAT170632）

參考文獻

[1] 花奇芹，陸娟，戴躍儂.專業(yè)層面研究性教學改革的基本原則及其要點[J].中國大學教學，2017（2）：43-46.

[2] 毛碩.“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學改革的實踐[J].建筑工程技術(shù)與設計，2017.8：4359.

[3] 郭玉華，龐學民，岳彩青.“數(shù)字電子技術(shù)基礎”理論實踐一體化教學改革初探[J].中國電力教育，2012（14）：69-70.

[4] 陳棟梁.數(shù)字電子技術(shù)教學方法探討和教學內(nèi)容改革[J].時代教育，2015.5：107-108.

[5] 范文軍，胡健.“數(shù)字電子技術(shù)”教學改革探索[J].教育與職業(yè)，2017.5（15）：140-141.

[6] 張曉玲，蘇雪，宋小勇等.專業(yè)認證背景下的“原子核物理”課堂教學改革[J].中國電力教育，2018（08）：77-78.

[7] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基本教程[M].北京：清華大學出版社，2007.