數字電子技術微課設計中的教學一體化應用探析

陳彥芳

關鍵詞：數字電子技術；微課；教學一體化；思政教育；虛擬現實化教學

0 引言

近年來，微課教學有了長足的發展，基于微課的移動學習、遠程學習、在線學習、“泛在學習”越來越普及。相較于傳統課堂，微課在優化課堂教學資源的同時，也極大地豐富了教學組織方式。同時，對其設計也提出了更高的要求[1]。

在微課設計方面，已經有大量學者進行研究和探討。通常，微課設計者的著力點是教師與學生應對變化的能力、創新思考的能力、多元知識的融合等方面[2]。

對于工科教學而言，要注重理論聯系實際；同時，數字電子技術是一門實用性很強的課程。所以，針對數字電子技術的微課設計，要體現實用性強的目的，要與實際生活緊密相關，能調動學生的學習積極性，鼓勵學生發揮主觀能動性，提高應用知識的能力，用理論知識解決現實生活中的問題。

習近平總書記在主持學校思想政治理論課教師座談會時強調要辦好思想政治理論課。教育的重要任務，不僅要向學生傳授知識技能，更需要培養學生的品格。課程思政要求有全課程育人格局，將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，把“立德樹人”作為教育的根本任務。因此，微課設計除了上述目的，還應該巧妙融入課程思政，給學生的三觀塑造帶去潛移默化的影響。

本文以組合邏輯電路分析這一知識點為例，提出微課設計思路。該思路從教學設計、教學策略入手，充分運用多媒體技術，加入虛擬現實化教學，同時，巧妙穿插課程思政，設計了一堂應用教學一體化方法，邊教、邊學、邊做，激發學生學習興趣，提高學生應用知識能力的微課[3]。

1 方法

本文從教學設計，教學策略和教學反思三個角度入手，分別提出微課設計的方法。

1.1 教學設計

教學設計圍繞學情分析，微課結構和教學一體化三個維度展開。

應用型本科院校主要注重培養的是學生的自主實踐以及創新能力，現在的本科學生，基本上都是00 后，而數字電子技術是電子、通信、電氣、機械、計算機等工科專業的必修課程。00后的工科學生，從性格特點來分析，優點是思維敏捷，接受新知識速度快，動手能力強；缺點是缺乏耐心，專注力不夠，拒絕填鴨式教學。他們在逐步適應了大學階段的學習方式后，更希望在老師的有效指導下自主學習，這給老師改變照本宣科的教學方式指明了方向[4]。另就知識結構來說，他們剛學過數字電子技術的基礎知識，掌握了一些基本概念，對門電路，邏輯代數運算規則和真值表的相關知識有所了解，尚未應用于實踐。這時候，引導學生帶著新學知識去分析和解決生活中的常見問題、熱點問題，可以提高他們的學習興趣，培養應用知識的能力。

相較于寬泛的傳統課堂，微課問題聚集，主題突出，針對某一知識點給出教學設計。研究選擇組合邏輯電路分析這一教學目標，展開微課的設計。

微課雖小，應“五臟俱全”。根據本科生的認知特點和學習規律，將整堂微課時長設計為8分鐘左右。除了開始和結語部分，絕大部分時間用于教學過程，分為知識回顧、新課導入、知識點精講以及知識鞏固四個環節，層層遞進，力求做到完整清晰，邏輯嚴明，微課結構如圖1所示。整堂微課緊扣大綱知識點的要求編排，講究承上啟下、溫故知新，講新課的同時，兼顧已學知識的復習，將之前課程學習過的門電路，邏輯代數運算規則和真值表的相關知識一一串聯起來，并對接下來要學習的知識點——組合邏輯電路設計進行展望，注重知識的銜接和連貫性。

知識回顧環節，引導學生回憶門電路的基礎知識和基本概念，引出組合邏輯電路的概念；新課導入部分，以小見大，見微知著。通過介紹人們日常接觸的電子產品、高頻使用的移動支付、智慧醫院都離不開組合邏輯電路，以此導入新課，讓學生感受到組合邏輯電路的廣泛應用和重要性，激發學習興趣，同時，以我國高速發展的載人航天工程為例，融入課程思政，讓學生感受到祖國日新月異的變化，提高學生的民族自豪感；知識點精講是最重要的環節，設置最高占比時長。首先，介紹組合邏輯電路在邏輯功能上的特點：任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態無關。而時序邏輯電路的輸出不僅由輸入決定，還取決于電路原來的狀態。因此，分析組合邏輯電路時，只需要分析關注各個門電路，不需要考慮記憶元件。接著，講解組合邏輯電路分析的四個步驟，以日常生活中隨處可見的交通燈故障檢測電路為例，引導學生使用練習法分析該組合邏輯電路的功能，并用軟件仿真，實施虛擬現實化教學，通過動畫的形式向學生直觀地展示該電路的工作現象，帶給學生更生動的學習體驗，并以交通燈不容有誤的要求，再次課程思政，強調工科學生必須保持嚴謹的科學精神和踏實的求是態度，為祖國的建設提供可靠的力量[5]；最后對本微課進行知識鞏固，采用歸納總結的方法，創造口訣加強記憶，總結組合邏輯電路分析的方法，培養學生歸納總結問題的能力。

一堂好的微課，除了完成既定教學目標，有效解決實際教學問題，還應該促進學生知識運用的能力。在本次數字電子技術微課的設計中，注重突出以學生為主體的教學理念以及教學一體化的有機結合，鼓勵學生用理論知識解決實際生活中的問題。微課中選取交通燈故障檢測電路進行分析，案例日常可見，緊貼生活，拉近與學生的距離；在課程的最后，承上啟下，引出下堂新課——組合邏輯電路的設計，以當下熱點問題：限電停產為例，下堂課將帶領大家一起設計發電站控制電路，以激發學生的學習興趣，使其對下堂課產生期待。總的來說，課程案例的選取來源于日常生產生活，引導學生用專業知識去解決社會常見問題、熱點問題。培養學生的創新精神和動手能力，提高學生應用知識的能力。

1.2 教學策略

教學策略的中心思想是以學生為主體，根據學生的認知規律展開，教學策略如圖2所示。根據課程知識的特點以及前文所述學情分析，綜合運用啟發式教學，虛擬現實化教學，練習法和歸納法四種教學方法，將四者融入教學策略，形成一套有機統一的教學方法。

學起于思，思源于疑。在教與學的過程中，學和問總是緊密相連、不可分割的。教學中，不僅要重視知識的傳授，更要注重知識形成過程中學生能力的培養和智力的開發，用幾乎每天都可以見到的交通燈為例，拋出問題，是什么在保障交通燈的正常運行？實施啟發式教學，鼓勵學生帶著問題，學習組合邏輯電路分析的四大步驟，通過交通燈故障檢測電路的分析，啟發學生掌握組合邏輯電路分析的方法。

啟發式教學，能更高效地完成教學一體化方法中的教與學，有利于激發學生的學習興趣，鼓勵學生發揮主觀能動性，積極去解決問題。

合理運用信息技術手段，充分使用多媒體技術，實施虛擬現實化教學[6]。用學生常用的Proteus 軟件，模擬交通燈運行時故障檢測電路的工作原理，同時，用動畫直觀地展示故障檢測電路在不同情況下的工作現象。帶給學生更形象、更具體的感受，以達到更好的教學效果。虛擬現實化教學演示如圖3所示。

“實踐是檢驗真理的唯一標準”，也是教學一體化理念中最重要的一環。在授課中，充分運用練習法，引導學生通過實踐，掌握組合邏輯電路的分析方法。比如用門電路的知識，逐級寫出邏輯表達式；用邏輯代數運算規則，化簡表達式；列真值表分析電路功能等。讓學生實際參與整個教學過程中，而非被動接受知識，實現教學一體化的應用。通過設置難度適中的任務，引導學生逐一完成，在不斷“做到”的過程中，增強學生的自我效能感，產生更濃厚的學習興趣。

使用歸納法，將新學的知識歸納總結。創造口訣記憶法，把組合邏輯電路分析的四個步驟：寫出邏輯表達式，簡化邏輯表達式，列出真值表，分析電路功能，簡化成短小精悍、簡單明了的口訣：寫、簡、列、析，鞏固新學知識，加深學生的印象，培養學生歸納總結知識的能力。

1.3 教學反思

一堂好的微課，應該精心打磨、精雕細琢。微課的設計，要教學目標明確，教學方法得當。通過教學反思，反推、總結微課設計的方法。首先，微課選題要盡量“小而精”，具備獨立性、完整性、示范性、代表性，本文選取數字電子技術課程中，組合邏輯電路分析這一經典知識點，頗具代表性，同時通過該知識點的學習，學生能應用專業知識解決一些實際生活中的簡單問題；其次，微課內容要能夠有效解決教與學過程中的重點、難點問題，并與“做”做到有機結合，本文提供的微課設計方法，重點明確，難點突出，在教給學生組合邏輯電路分析方法的同時，激發學生的學習興趣，讓學生學會運用練習法和鞏固法掌握新知識，并通過實際電路的分析，達到教、學、做的統一，從而實現教學一體化；同時，微課要輸出深入淺出、通俗易懂、短小精悍的作品，本文提供的微課設計方法，將教學過程分為知識回顧，新課導入，知識點精講和知識鞏固四個環節，層次遞進，教學目標清晰嚴明；最后，將微課應用于教學實踐后，要及時收集學生對微課的反饋，適時對微課的內容和結構進行調整，精益求精，不斷優化微課，爭取帶給學生更好的學習體驗。

總的來說，微課的設計，要以學生為主體，根據當前學情以及學生的認知規律展開，逐步設置努力可達的任務，應用教學一體化理念，提高學生應用知識的能力。

2 結果

利用本文提供的方法，研究設計了一堂數字電子技術的微課，融入了圍繞學情分析，微課結構和教學一體化三個維度展開的教學設計，使用了以學生為主體，根據學生的認知規律展開的教學策略，將啟發式教學，虛擬現實化教學，練習法和歸納法應用于微課中，獲得了很好的教學反響。在知識與技能、過程與方法及情感價值觀方面，較好地達到了既定的教學目標。教學目標如圖4所示。

在實際教學中，學生普遍反映課程重點突出，內容緊湊，知識點講解透徹。在知識回顧環節，復習門電路的知識，加深學生對已學知識的印象，并引出組合邏輯電路的概念，學生反饋，能將已學知識和新知識，做好串聯和銜接；新課導入環節，學生了解到組合邏輯電路分析的廣泛應用，深知這一知識點的重要性。而讓國民充滿民族自豪感的載人航天工程，也離不開組合邏輯電路的身影，進一步激發學生認真學習的報國熱情；知識點精講環節中，用日常隨處可見的交通燈，拋出問題，讓學生深度參與課堂，用新學知識解決問題。學生看到這一場景，反響熱烈，積極討論解決思路和方法。課堂練習環節，學生都能行動起來，將組合邏輯電路分析的四個步驟付諸實踐。采用虛擬現實化教學方法，學生不僅清晰直觀地了解了故障檢測電路的工作原理，還明白了Proteus更多應用的可能。同時，以交通燈不容有誤的要求，進行課程思政的引導，提出工科學生必須保持嚴謹的科學精神和踏實的求是態度，做學問做設計，細致認真，反復驗證，不能出差錯。知識鞏固環節，發揮創造性，將組合邏輯電路分析的四個步驟，簡化成四字口訣：寫、簡、列、析，方便學生記憶，加深學生印象。實踐表明，在后續知識組合邏輯電路設計的課程中，學生都能快速、準確地回憶起組合邏輯電路分析的四個步驟。

相較于傳統課堂，本堂微課帶給學生全新的學習體驗，更深刻的印象以及更方便應用于實踐的能力。通過該堂微課，學生有效地掌握了組合邏輯電路的分析方法，能應用相關知識解決實際生活中的簡單問題。

3 結論

本文研究了微課設計思路，以數字電子技術課程為例，應用教學一體化理念，設計了針對組合邏輯電路分析這一知識點的微課。通過學情分析，制定了緊扣大綱知識點要求編排的微課結構，巧妙穿插課程思政，使用啟發式、虛擬現實化教學，結合練習法和歸納法，鼓勵學生用理論知識解決實際生活中的問題，做到學以致用，完成了一堂以學生為主體，邊教、邊學、邊做的微課。同時，本文提供的微課設計思路、方法以及教學一體化的應用研究，也可給微課設計者提供有益的借鑒。