數字電子技術教學改革的探索

甘家梁

(孝感學院計算機與信息科學學院,湖北孝感 432000)

“數字電子技術”是電類專業重要的技術基礎課,理論性和實踐性都較強。因涉及的知識面廣,對于許多邏輯數字的概念和相關邏輯器件的應用無法產生相應的實物映像,學生學習時往往感到抓不住要領,枯燥難學。如何革新傳統的教學方法,提高數字電子技術課程的教學水平和質量,把先進的教學思想和理念應用到課程教學中,一直是我們在教學上探索的方向。近年來,筆者把項目化教學法應用在數字電子技術的教學中,取得了一定成效,對此作一總結,與同行探討。

“項目教學法”是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動。其目的是在課堂教學中把理論教學與實踐教學有機地結合起來,充分發掘學生的創造潛能,提高學生解決實際問題的綜合能力。項目化教學法的特點是通過“教與學、學與做”的互動,促進雙向交流。采用類似科學研究及實踐的方法,促進學生主動積極發展。在教學活動中,教師將需要解決的問題或完成的任務以項目的形式交給學生,在教師的指導下,以小組工作方式,由學生自己按照實際工作的程序,共同制定計劃、共同或分工完成整個項目。在項目教學中,學習過程成為一個人參與的具有創造性的實踐活動。

在應用型本科院校中采用項目法教學,不僅給學生傳授基礎理論知識,更重要的是為學生創造更多的研究機會,提高了學生的科研意識,促進了學生實踐能力、研究能力和創新精神的形成。

1 項目教學法的應用

在數字電子技術基礎的課程教學中,針對項目教學法的要求,對課程的教學內容、方法和手段等進行了有益的探索,采取以實踐、應用為出發點的“理論與實踐一體化”的項目教學理念,建立一套采用多媒體技術輔助理論傳授、計算機仿真技術、實踐驗證及綜合設計相結合的全方位的課程教學新體系[1],在講授理論基礎時貫穿項目來闡釋理論,然后在項目的實訓過程中夯實理論基礎,教學時根據對應項目設計出應學習哪些知識庫中的知識(選取原料),這些知識以什么樣的方式進行銜接組合的,要讓學生心中有數(見圖1)。

圖1 知識庫與項目關系示意圖

在具體項目的驅動引導下使深奧的理論推導變得有形易懂、易掌握,使學生既能了解基本原理,又能動手操作相關實訓項目,從而達到應用型本科院校的課程教學目標。

2.1 選擇項目

項目教學中項目的選取是關鍵。這里的項目主要是指針對數字電子技術基礎課程教學內容而設計的能由學生獨立完成,同時可收到良好教學效果的任務。確立本課程的學習項目時注意到了以下幾個方面:

(1)既要突出學生對基本理論知識掌握的要求,也要培養電子器件操作能力的訓練,滿足理論和動手能力的需求,同時又充分考慮了學生升學讀研對理論知識學習的需要。

(2)根據教學大綱要求的教學內容和知識點分布,設計具有針對性的項目。從學生實際的知識水平和實現任務的能力來確定項目的難易程度,既要能夠激發學生的學習興趣,同時又要能引起學生的思考和討論。在整門課程的內容編排上,考慮到了學生的認知水平,由淺入深、按教學任務的難易程度來安排課程內容與項目,實現能力的逐步遞進。

(3)把理論知識體系細化,把學生將來從事項目活動中所需的基本知識和專業技能,分解到具體的、真實的項目中去,以項目的實施為主線,貫穿各個相關的理論知識點。真正實現“學中做,做中學,學就會”。

2.2 項目教學法實施過程

要確保項目教學法在數字電子技術基礎課程順利實施,我們必須按教學大綱和實驗大綱要求,對課程內容進行整合,在各個主要的教學單元中貫穿實驗實訓項目,以教學和實驗大綱為藍本,細化章節界限,結合物理、數學、門電路的知識和數字電路的知識進行整合優化,變成各個電子電路應用單元,適時運用項目教學法,使得學習過程是一個不斷成功地完成項目的過程。

結合專業人才培養目標、教學計劃的具體要求,構建了如圖2所示的數字電子技術課程教學體系。在教學體系的實施過程中,課堂理論教學中采用的是理論傳授與之對應的項目分解相結合的教學模式,而實踐教學環節采用的是如圖3所示的以項目為中心的一體化模式[2]。整個模式是在整個實驗課程教學體系、各相關專業的專業背景和社會實際需求的基礎上構建的,主要特色在于“理論知識項目化”、“以實為主,虛實結合”和“多元化”,根本目的在于縮短“專業基礎課”和“實際應用”間的距離[3]。教學體系中,整個目的是培養應用性人才,突出的是學生對數字電路的分析、設計能力以及硬件操作技能的提高,設計、創新理念的更新。

圖2 數字電子技術教學體系框圖

在項目教學法的應用中,實驗環節、課程設計和開放創新構成了有機的三角環節。“開放創新”是指在開放實驗室進行的相關軟、硬結合數字電路的仿真與設計、較為復雜的數字電路實驗的完成和實用數字綜合系統的設計等,是實驗環節和課程設計的有益補充,也是學生對數字電路應用能力提升的有效途徑,主要以學生自主設計與制作為主。

我們按照數字電子技術培養目標,根據教學大綱和實驗大綱的要求,篩選具有代表性的5個實訓項目(根據各學校的課時安排,可以選擇更多),理論知識點與具體項目設置見表1。

由表1可知,五個知識模塊對應五個實驗模塊(五個階段項目),涵蓋了作為應用型本科院校學生學習數字電子技術需要掌握的主要內容,其中既有基礎的項目也有提高項目,在最后一個綜合項目模塊里,要求對學生能力和職業素質的總體訓練。因此,在具體教學時將所需要的知識分成各個知識庫,如:物理.數學、晶體管、基本門電路、組合門電路、觸發器、時序電路.脈沖波形產生與變化電路、D/A轉換等知識庫[5]。

表1 知識模塊與項目的對應關系[4]

在項目教學法的實施過程中,學生會發現只要掌握了相關知識庫的內容,就能做出自己的作品。從學習第一個項目開始依次往后完成,使得學習過程是一個不斷成功地完成項目的過程。當所有項目任務全部完成,大綱要求主要的知識點就全學完了,也掌握了。即便只完成部分項目任務,也可以去做一些小電路了,事實并沒有必要學完全部知識才可以去做開發的。這樣對于提高學生的學習興趣和積極性,無疑是個成功的引導。

2 項目化教學的體會

項目化教學的應用能很好地構建學生“知識、能力、素質、創新”的統一。

(1)課堂教學貫穿項目剖析激發了學生學習興趣。數字電子技術的項目化教學讓學生全方位接受課程的內容。同時,學生自身的實踐參與加深了對數字電路的喜愛。

(2)增強學生學習主動性。大力推進以學與做相結合的項目化教學法,教學計劃的細化和項目的選擇提高了教師的業務水平,拉近了學生學習理論知識與實踐的距離。從學生積極參加智能小車等全國電子大賽結果來看,學生科研能力得到顯著提高。

(3)改進基礎實驗。緊跟電子技術的發展步伐,減少驗證性實驗,增加探索性實驗,刪除內容陳舊的實驗,增加仿真等教學新方法。新技術和探討性的綜合性實驗。

(4)鼓勵引導學生參與科研活動。在應用型本科生中,注重學生早期參加科研訓練很有必要,讓學生獲得科研活動的機會,提高學生的研究能力。在教學過程中,學生學會了學習,學會了創新,學會了做人,使學生的求真務實的科學精神得到加強,良好的意志品質得到鍛煉,為學生的成才奠定了堅實的基礎。

3 結束語

數字電子技術課程的教學改革,我們只是處于探索階段,雖取得一定的教學效果,但也面臨許多困難。從總結經驗的角度,可把數字電子技術課程改革總結為:一是為適應數字電子技術課程的現狀,教學手段的改革勢在必行,電子教案,網絡課件,仿真手段,與傳統教學手段有機結合,提高學生的學習興趣,從而提高教學質量和教學效果。二是以設計性實驗為代表的實踐性教學環節的改革,對學生的綜合素質的培養具有重大意義,并將進一步推進數字電子技術等系列課程的改革深入發展。

[1] 楊玉強,騰香,戴心來,等.電子技術課程的改革研究與實踐[J].電氣電子教學學報,2006(4):12-14.

[2] 薛延俠,鄭燕.“數字電子技術”課程教學改革的探討[J].西安郵電學院學報,2006(11):116-118.

[3] 張升義.《模擬電子技術基礎》實踐課程的教學改革與探索[J].孝感學院學報,2009(6):121-123.

[4] 陳大欽,羅杰.電子技術基礎實驗[M].3版.北京:高等教育出版社,2006.

[5] 康華光,鄒壽彬,秦臻.電子技術基礎:數字部分[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.