本站原创【摘 要 】针对高职高专院校数字电子技术课程教学方法展开研究,通过分析数字电子技术课程的特点和现状,结合作者己身对教学理念和教学过程的体会,分别对黑板教学、多媒体教学、项目化教学等三种教学方法提出了一些探讨.
【关 键 词 】数字电子技术；多媒体；项目化；教学实施
1.数字电子技术课程特点与现状
数字电子技术课程是大学计算机、电气、电子类专业的一门专业基础课程.根据专业的不同,所学习的数字电子技术课程的内容范围也略有不同.本文是基于高职院校应用电子技术专业所学习的数字电子技术课程的基础上进行相应的教学改革的探讨.
在现行的应用电子技术专业教育中,电子技术课程体系往往划分为模拟电子技术和数字电子技术两条教学主线.两条教学主线相辅相成,但各自有着自己显著的特点和后续课程.数字电子技术具有逻辑性强、内容抽象难懂,其后续课程主要为单片机应用技术、EDA技术、PLC应用技术等课程.
当前电子电路的迅猛发展,目前已从超大规模集成电路发展到了甚大规模集成电路,随着电子电路集成度的提高,电子电路技术也日益复杂化.这使得数字电子技术课程的内容也较之过去更为复杂,与其密切相关的后续课程也日渐多样化.因此,数字电子技术课程体系的优化和教学改革成为了当前高职院校教学过程中面临的重要课题.
2.现行教学方法的优点和弊端
现行数字电子技术课程的教学方法因受制于这门课程理论、逻辑性强的这一固有的课程特点,目前众多高职院校仍然主要以原始的黑板+PPT进行讲授教学,辅以指导完成验证性实验.在过去的几十年中,中国的职业教育一直主要以教师讲授的模式存在,这样的教学曾给我国培养出了许多计算机、电子电气类的高级人才.因此,笔者认为以传统模式进行讲授教学也并非如一些改革人士口中的一无是处.
传统的教学模式对理论的重视度较高,由于主要以教师讲授为主,在整门课程的教学当中理论系统条理清晰、环环相扣.以传统模式培养出来的学生,往往理论分析能力强、基本功扎实.这也是许多教师不愿意放弃这种传统教学模式的原因之一.
然而,我国高职院校的生源大多来自于本科院校的落榜生,加之近年来生源人数有所下降,致使进入高职院校学习的学生往往呈现出理科基本功差、不爱学习、自卑等特点.而数字电子技术逻辑性强、内容抽象,仅凭教师的讲授,基础知识薄弱的高职学生难以理解课程内容,从而渐渐丧失对学习的信心.
另一方面,现行数字电子技术教学存在着过度理论化、内容抽象、理论和实际应用脱离等问题.实验教学也基本处在仅完成基本的验证性实验的阶段,缺少创新教育,难以培养学生独立创新思维和能力.笔者在平时的教学实践中发现,通过传统教学模式进行指导的学生绝大多数仅能完成简单的验证性实验,难以完成探究性实验.
3.教学方法改革的探索与实践
笔者在日常的教学过程当中,参考我校应用电子技术教学团队多年的教学经验,并结合己身对教学理念和教学过程的体会,先后进行了最传统的纯黑板教学、多媒体教学以及项目导向式教学等三种不同的教学方式的尝试.以下分别对这三种不同的教学方式进行对比与探讨.
3.1 纯黑板教学
纯黑板教学是指在教学过程当中,仅使用黑板板书这一手段进行口头讲授的教学方法.这种教学方法是最为传统的一种教学方法.笔者在教学过程当中发现,如基本的逻辑代数、卡诺图等纯理论化的基本知识和基本分析方法等内容的讲解,使用纯黑板教学效果良好.数字电子技术整门课程,其实质都是在逻辑代数的基础上进行后续延伸,无论是组合逻辑电路还是时序逻辑电路,都以逻辑代数作为基本分析手段进行数字电路分析.因此,这一部分内容掌握情况的好坏直接关系到了这门课程后续内容是否能正确理解和掌握.使用黑板进行口头讲授,师生之间会在思路方面有一个较为直接的交流,相当于教师作为学生的人,用粉笔将师生共同思考完成的思路和步骤一一列在黑板上.在此过程中,学生的思路跟随教师的思路,学生有充足的时间思考,并且能即时性的得到教师的提示和引导,从而良好的完成基本分析方法的学习.
尽管这种方法在进行基本分析方法的教学中效果出色,但是在数字电子技术课程后续内容中,这种方法呈现出了许多不足之处.结束基本分析方法的教学之后,往往会进入到电路部分的教学.应用电子技术专业所学习的数字电子技术课程的内容,通常会大量接触到各种不同的电路,这些电路从简单到复杂,简单的电路通过教师在黑板上进行画图讲解的效果尚且差强人意,但到了略为复杂的电路,教师在黑板上画图则不但费时费力,而且容易出错.因此在传统的黑板教学当中加入多媒体教学则变得尤为重要.
3.2 多媒体教学
这里所说的多媒体教学并不仅限于PPT课件讲授,还有图片、动画、视频以及各种仿真软件等的辅助教学手段.[1]使用多媒体教学可以直观的展示许多难懂的教学内容,可将抽象化的原理、过程等进行形象化的展示.高职高专的学生基础相对较差,抽象思维往往相对薄弱.在进行课堂内容讲解时,内容一旦较为抽象,学生便难以接受.例如,在讲解数据选择器的“数据输入端”和“地址输入端”时,由于无论是“数据”还是“地址”均是由1和0组成的数字组合来表示,内容极为抽象.这时可以采用PPT将表示“地址”的数字展示为城市当中每家每户的门牌号,而将表示“数据”的数字展示为快递的单号,学生即可形象的理解两者的区别.
而运用各种仿真软件不仅可以看到电路中输入和输出之间的关系,还能清晰的看到输入信号的改变引起的电路变化的情况.例如,在讲解时序逻辑电路时,许多学生难以理解所谓的“即时输入和电路原状态共同引起时序逻辑电路变化”的这一概念.这时,如果通过仿真软件（如：Multi、Quartus II等）进行实时演示,向学生展现电路实时变化的情况,学生即可将这一抽象的概念以形象的画面深刻在脑子里. 在课程中引入多媒体教学,课堂的信息量大,可以弥补许多课本上没有的内容和实例,并且可以让学生直观的看到自己所学的知识与将来的工作有何关系,从而提高学生的学习兴趣.许多在纯黑板教学中难以完成的课堂过程也可轻松的完成,如教学知识点的前后对比、复习时对旧知识点的直接引用等.
但是,多媒体教学也并非完美无缺.方便快捷既是多媒体教学的优点,同时也是其缺点.由于过于方便快捷,教师的讲课速度在无意识快,学生反而跟不上.信息量过大,时常会出现一节课里出现了大量的信息,学生难以承受.许多教师使用多媒体讲课,只是把多媒体简单的当成了黑板的替代品,最终沦为用PPT演示文字和图表的单调过程.[1]而且,采用多媒体教学,由于仍旧是主要由教师进行展示,所以在实验教学方面与纯黑板教学并无太大的差异.
所以,合理的选取多媒体的工具以及筛选演示内容在多媒体教学当得尤为重要.此外,一些公式推演、基本分析方法等,仍需配合黑板来完成.
3.3 项目化教学
无论是纯黑板教学还是多媒体教学,都面临着一个难以解决的问题——实验教学.在理工科的教学当中,实验教学成效的好坏往往关系到这一门课程教学是否成功.在以往的教学方法当中,往往会出现理论与实践相脱节的问题.许多学生在毕业从事本专业的岗位之后,往往觉得学到的知识与工程应用相差甚远,甚至有些极端观点认为所学的知识完全无用.而项目教学则很好的解决了这两方面的问题.不仅将理论与实践联系了起来,而且解决了以往学生只会做验证性实验,无法做探究性实验的问题.
笔者在进行项目导向式教学实践时,主要通过以下几个步骤来进行教学实施.
（1）布置任务
由教师进行下发项目任务书,任务书上面详细写明学生需要完成的内容、步骤以及要求,并且对学生进行约3-5人为一组的分组.学生则开始对项目任务书进行初步的研究,进行资料查阅、收集,查阅并学习相关知识点.学生如果有对任务书上的要求有不明之处,可向教师询问确认.
（2）任务分析
由学生自行进行安排组内人员分工协作,对已收集到的各项资料进行整理分析整合,对任务要求详加研究,进行电路功能分析,制订初步方案.在这一阶段,教师要进行巡回指导,要防止出现学生对任务要求理解错误的情况.
（3）方案设计
学生各小组拿出各自设计的方案,小组之间进行互相交流、互相探讨.在这过程中,教师应参与在内,给予学生适当的引导和建议,对学生提出的争论点进行答疑.通过互相的讨论,学生改进自己原来的电路方案,确定最终的方案,并进行电路图的绘制.电路图的绘制可纸上绘制,也可使用Protel、Multi等EDA软件来进行绘制.笔者在教学实践中,往往鼓励学生使用EDA软件来进行电路图出图,因为在这一过程当中学生会在实际应用当中学到相应的EDA软件的使用方法.
（4）制作与调试
学生开始自行电路的制作与调试.而教师则要进行相应的技术监督与指导.在笔者的教学实践中,这一过程往往进行得比较艰难,因为制作出来的电路中常存在各种问题和故障.排除故障和调试电路,在实际工程应用当中极为重要,但是对学生来说却是巨大的挑战.在这一过程当中,如果教师不能及时的给予技术上的指导,将有可能出现学生因排除不了故障而丧失自信心,甚至直接放弃整个项目的学习.
（5）汇报与展示
进行完以上4个步骤之后,完成的小组要进行项目的汇报和展示自己的成果.每个小组要对自己的方案与成品进行自评,而小组与小组之间也要进行互评.教师要对各小组完成的情况进行一一点评.项目的最终成绩由教师点评、小组互评、组内自评三项得分按一定比例构成.此外,教师还要对整个项目进行总结,并点出相应的知识点.
总的来说,项目导向式教学和以往的黑板教学、多媒体教学相比,在教学的实施过程上变化较大.整个教学实施过程都贯彻“以学生为主体,以能力为导向”的基本理念.通过这一种方法进行教学,课堂的主体是学生,而教师在其中只是扮演了一个引导、提供建议的技术监督的角色.由于全程都由学生来完成,所以,学生的自主思考能力以及创新思维都得到很好的锻炼,这是传统教学方法所无法比拟的地方.但是,项目化教学对教师的要求较高,不但要求教师具备坚实的理论基础,还要有丰富的实战经验.[2]
4.结束语
我们在培养职业技术人才的过程中,需要突破许多过去的习惯性思维,对过去和传统的教学方法提出一定的质疑,并敢于接受新的教学理念,勇于尝试新的教学方法.本文通过对传统的教学方法与新的项目化教学方法进行对比而提出了极为有限的探讨.培养职业技术人才是一个艰难且复杂的系统工程.现代职业教育现状对教学方法提出了比以往更高的要求.可以预见到,对教学方法的改革与探讨,将会成为一个长期的重要课题.