數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)模式論文

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一、引言

我國于2005年開始進(jìn)行CDIO模式的高校工程教育改革，改革目標(biāo)是通過注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項目的構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和實施能力以及較強(qiáng)的自學(xué)能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力，吸收世界先進(jìn)的工程教育理念，建立符合國際工程教育共識的課程體系。目前，CDIO教育理念已應(yīng)用于人才教育模式和課程體系建設(shè)等方面的教育或教學(xué)改革，而這些改革都是以使學(xué)生具有較強(qiáng)的設(shè)計和建造的能力、創(chuàng)新能力、較強(qiáng)的團(tuán)隊精神和領(lǐng)導(dǎo)能力為目標(biāo)。“數(shù)字電子技術(shù)”是電類專業(yè)一門核心主干基礎(chǔ)課程，其教學(xué)內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、實踐要求高。而本課程的教學(xué)效果不甚理想，體現(xiàn)在以下方面:學(xué)生普遍感覺比較枯燥，學(xué)習(xí)興趣很難持久;學(xué)生了解邏輯門電路的功能和原理，卻不清楚在現(xiàn)實生活中如何應(yīng)用;學(xué)完課程后只會設(shè)計幾個功能簡單的數(shù)字邏輯電路，缺乏實際運(yùn)用能力，無法完成一個完整實際電路的分析和設(shè)計。為了擺脫目前教與學(xué)的困境，本文借鑒CDIO教育理念，重構(gòu)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)模式。

二、基于CDIO教育理念的“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)模式重構(gòu)

1．課堂授課策略的重構(gòu)

目前，在多數(shù)高校中“數(shù)字電子技術(shù)”課程普遍采用的是“教師講授+多媒體教學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)形式，主要以教師講解為主，以幫助學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識為指導(dǎo)思想，一般是先利用幻燈片向?qū)W生介紹本章節(jié)涉及的邏輯單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和邏輯功能等，然后通過例題給學(xué)生講解組合邏輯電路或時序邏輯電路的工作原理及其實現(xiàn)過程。在整個課堂教學(xué)過程中，學(xué)生更多的是充當(dāng)“聽眾”的角色，跟著教師的思路去理解、記憶相關(guān)的知識點，學(xué)生的“學(xué)”完全圍繞教師的“教”來進(jìn)行，這種傳統(tǒng)的教師主動“教”的模式，只能帶來學(xué)生被動“學(xué)”的困境。不可否認(rèn)，這種教學(xué)方法對學(xué)生快速掌握課程知識點具有顯著的效果，但是，也會導(dǎo)致學(xué)生在未來工作中面對實際的工程項目束手無策的尷尬局面。根據(jù)CDIO“做中學(xué)，學(xué)中做”的理念，教師要改變原有的教學(xué)方法，采取能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的基于問題的教學(xué)方法(Prob-lembasedLearning，PBL)。PBL教學(xué)方式是先由教師在課前提出根據(jù)教學(xué)目標(biāo)精心設(shè)計的具有啟發(fā)性的問題，再由學(xué)生通過查閱相關(guān)資料學(xué)習(xí)解決問題的“教與學(xué)”緊密結(jié)合的過程。在這個教學(xué)過程中，作為課堂教學(xué)主體之一的教師是學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)者、基礎(chǔ)知識的講授者、創(chuàng)新教學(xué)模式的整體設(shè)計者、學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控者、學(xué)習(xí)質(zhì)量的評價者和師生互動之間的協(xié)助者;而作為教學(xué)過程中心的學(xué)生，需要自己解決學(xué)習(xí)問題，承擔(dān)自主學(xué)習(xí)的責(zé)任，成為學(xué)習(xí)過程的真正主體。“數(shù)字電路技術(shù)”課程中組合邏輯電路這部分教學(xué)內(nèi)容，教師可以立足于生活引出“數(shù)字顯示搶答器”的設(shè)計問題，由學(xué)生分組討論并各抒己見，讓學(xué)生的自主權(quán)得到尊重，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得以激發(fā)，在學(xué)生完成設(shè)計后，教師在現(xiàn)場用電子電氣設(shè)計自動化(ElectronicDesignAutomation，EDA)軟件Multisim搭接電路并仿真實效，對學(xué)生的設(shè)計做出評價，EDA軟件具體可參考文獻(xiàn)。這樣的教學(xué)模式，不僅能讓學(xué)生在解決問題的過程中掌握相關(guān)的知識技術(shù)和學(xué)習(xí)策略，也有利于學(xué)生更好地適應(yīng)未來職場上創(chuàng)新性的開發(fā)工作，而于教師本身而言，也是一個教學(xué)相長的過程，對教學(xué)水平的提高和職業(yè)技能的開拓都大有裨益。

2．教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

“數(shù)字電子技術(shù)”原有課程教學(xué)內(nèi)容以數(shù)字邏輯電路的基礎(chǔ)知識和原理為主線，教學(xué)目標(biāo)主要是讓學(xué)生了解或驗證相關(guān)的知識點。在現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的框架下，學(xué)生雖然能夠掌握單一的知識點及其應(yīng)用技巧，但不清楚如何在整個項目中合理地使用各類技術(shù)，形成“只見樹木，不見森林”的認(rèn)知習(xí)慣，造成學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的單一性和淺薄性。筆者在教學(xué)過程中，經(jīng)常遇到學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容枯燥難懂，在未來工作中又沒有實際意義，由此形成了教學(xué)主客體的雙重尷尬局面。在CDIO特色的教學(xué)內(nèi)容體系下，通過項目設(shè)計將整個課程體系有機(jī)、系統(tǒng)地融合起來，所有的教學(xué)內(nèi)容都圍繞該項目展開;符合CDIO模式思想的“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容，需要教師能從較高層次把握這些內(nèi)容各自的地位和作用，幫助學(xué)生理清課程中各種內(nèi)容之間的關(guān)系，從而凸顯設(shè)計和應(yīng)用，改變過去重視原理、忽視設(shè)計、忽視應(yīng)用的狀況。“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容以原理、設(shè)計和應(yīng)用為主線，將課程教學(xué)內(nèi)容劃分成與之對應(yīng)的三個部分:(1)數(shù)字電子技術(shù)原理部分，涉及邏輯門電路和觸發(fā)器等;(2)數(shù)字邏輯電子電路設(shè)計部分，涉及組合邏輯電路和有記憶功能的時序邏輯電路等;(3)數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用部分，涉及硬件描述語言、EDA電子仿真實驗和硬件電路調(diào)試實驗等。筆者擬建立基于CDIO特色的“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容體系，如圖1所示，虛線框的內(nèi)容代表教學(xué)內(nèi)容，實線框的內(nèi)容代表教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)教學(xué)的作用。

3．教學(xué)評價模式的重構(gòu)

在傳統(tǒng)教學(xué)評價模式中，理論考試和實踐考試分離，課程考核基本采用單一筆試的考評方式，像大部分課程仍采用“期末成績(70%)+平時成績(30%，包括出勤和作業(yè)兩個部分)”的評價模式，該模式簡單公正，但注重的是理論知識的考核。這種考核方式僅僅反映出學(xué)生對理論知識的掌握程度，很難體現(xiàn)學(xué)生的實踐能力和工作態(tài)度;此外，這種只關(guān)注結(jié)果的考核評價具有較濃的功利色彩，學(xué)生也僅僅為考試而學(xué)習(xí)，沒有主動參與學(xué)習(xí)過程的熱情，根本體會不到學(xué)習(xí)的樂趣，更談不到創(chuàng)新能力的提高。CDIO創(chuàng)新教學(xué)模式的愿景是要為工科學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)、建立在實際工程上產(chǎn)品的C—D—I—O過程的環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育;而基于CDIO的教育理念構(gòu)建的課程考核評價方式，應(yīng)將培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)界的工程師需要具備的各種能力和素質(zhì)變?yōu)閷W(xué)生考核的主要目標(biāo)。因此，我們擬建立以教師、實驗師和學(xué)生三方為主體，結(jié)合學(xué)習(xí)過程、項目結(jié)果和考試三方面的綜合評價模式，在這種評價模式下課程的成績評定，采用“結(jié)果性”考核與關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體現(xiàn)出的態(tài)度、素養(yǎng)、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力等“過程性”考核相結(jié)合的模式來決定。減少“結(jié)果性”期末理論考核在總評中所占比例，設(shè)定比例為35%，重點考查學(xué)生的知識和技術(shù)。加強(qiáng)“過程性”考核的力度，提高平時考核所占比例，學(xué)習(xí)過程和項目結(jié)果占的比例為65%，重點考查學(xué)生的能力和態(tài)度。學(xué)習(xí)過程考核主要由課堂表現(xiàn)16分和協(xié)作成績14分組成，教師評課堂表現(xiàn)，學(xué)生互評協(xié)作成績;項目結(jié)果考核中項目質(zhì)量和創(chuàng)新占20分，項目答辯占10分，這兩部分成績是教師和實驗師針對項目團(tuán)隊打出的，互評成績5分是根據(jù)項目組內(nèi)根據(jù)對項目的貢獻(xiàn)程度由學(xué)生互評得出，既能使成績總體上取決于團(tuán)隊成績，使學(xué)生重視團(tuán)隊協(xié)作，又能衡量在一個項目組內(nèi)各學(xué)生對項目貢獻(xiàn)的大小。然而，項目設(shè)計的結(jié)果往往不是唯一答案，因此，要重點關(guān)注有特點、亮點的設(shè)計方案，并給予大力鼓勵與表揚(yáng)。總之，“結(jié)果性”和“過程性”課程的考核評價不僅注重知識和技術(shù)的評價，而且要注重能力和態(tài)度的評價。

三、結(jié)語

“數(shù)字電子技術(shù)”是一門非常重要的電類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，是研究數(shù)字邏輯電路及其應(yīng)用的重要學(xué)科，本課程的教學(xué)目的是培養(yǎng)高素質(zhì)的電子類學(xué)科的應(yīng)用性復(fù)合型人才。CDIO教學(xué)理念是工程教育領(lǐng)域的系統(tǒng)化教育模式，它將專業(yè)基礎(chǔ)知識、個人能力、團(tuán)隊協(xié)作能力及系統(tǒng)構(gòu)建能力“四位一體”的能力培養(yǎng)整合在同一課程體系。在“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)中，引入CDIO工程教育模式，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生在工程思維方式的指導(dǎo)下，逐步掌握數(shù)字邏輯電路設(shè)計的思想和基本方法，同時通過CDIO教學(xué)理念的實施過程，充分發(fā)揮學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作的精神，調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)策略和自主學(xué)習(xí)能力，是為社會培養(yǎng)合格的創(chuàng)新型工程人才的一種有益嘗試。

作者:王榮杰陳美謙周海峰單位:集美大學(xué)