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應(yīng)用型人才需求驅(qū)動(dòng)下的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式創(chuàng)新

2024-12-31 00:00:00籍明慧苗麗娟尚珍珍
中國教育技術(shù)裝備 2024年15期
關(guān)鍵詞:對(duì)分課堂教學(xué)模式

摘" 要" 社會(huì)形勢(shì)以及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求越來越迫切,尤其是智能制造行業(yè),人才供給和產(chǎn)業(yè)需求在質(zhì)量、水平、結(jié)構(gòu)等方面還不能完全平衡,所以在人才培養(yǎng)過程中要更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐能力和知識(shí)轉(zhuǎn)化能力的提升。以實(shí)踐性較強(qiáng)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程為例,對(duì)當(dāng)前教學(xué)模式的優(yōu)缺點(diǎn)以及課程特點(diǎn)進(jìn)行討論,探索如何在教學(xué)中提升學(xué)生的實(shí)踐能力和知識(shí)轉(zhuǎn)化能力,提出一種師生共同授課的教學(xué)模式,可以對(duì)其他同類型專業(yè)課程的教學(xué)模式探索提供有益參考。

關(guān)鍵詞" 應(yīng)用型人才;數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ);教學(xué)模式;師生共同授課;對(duì)分課堂;EDA

中圖分類號(hào):G642.0" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1671-489X(2024)15-00-04

DOI:10.3969/j.issn.1671-489X.2024.15.085

0" 引言

在當(dāng)前形勢(shì)下,高等教育正處于轉(zhuǎn)型階段,以往的傳統(tǒng)發(fā)展優(yōu)勢(shì)逐漸弱化,高素質(zhì)應(yīng)用型人才需求量急劇提升,人才供給與產(chǎn)業(yè)需求結(jié)構(gòu)矛盾亟須解決。高校作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主體,做了許多實(shí)踐和探索,現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)[1]、“校企合作”“技能競(jìng)賽”雙驅(qū)課程改革實(shí)踐[2]、科教產(chǎn)教融合金課建設(shè)[3]、產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式探索[4]、產(chǎn)教融合型課程建設(shè)[5]等,都為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)奠定了重要基礎(chǔ)。本文以人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)的教學(xué)過程為出發(fā)點(diǎn),以實(shí)踐性較強(qiáng)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程為例,分析教學(xué)模式以及課程特點(diǎn),探究在教學(xué)過程中如何促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力、知識(shí)轉(zhuǎn)化能力的提升,達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

1" 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)分析

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電子信息類專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程,概念性及實(shí)踐性均很強(qiáng),其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握數(shù)字邏輯電路最基本的分析方法、設(shè)計(jì)方法和常用數(shù)字器件的應(yīng)用技術(shù),以便為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和今后的工作打下基礎(chǔ)。由于數(shù)字技術(shù)發(fā)展迅速,特別是EDA技術(shù)日益成熟和完善,可編程邏輯器件已得到普遍應(yīng)用,使數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣,因此,該課程一直存在教學(xué)課時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法不同等方面的矛盾,這和當(dāng)前人才供給與產(chǎn)業(yè)需求不平衡的矛盾相呼應(yīng)。所以,如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生既能掌握好必備的基礎(chǔ)理論知識(shí),又能盡快入門并掌握實(shí)踐技能,是需要重視的問題。

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的理論知識(shí)主要由核心

內(nèi)容和必備基礎(chǔ)知識(shí)兩部分組成:核心內(nèi)容為組合

邏輯電路、時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法,

必備基礎(chǔ)知識(shí)為邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字器件(含門電

路、觸發(fā)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件)的

基本電氣特性。課程的實(shí)踐性主要體現(xiàn)在EDA軟件

的使用,會(huì)用EDA軟件對(duì)常用集成器件、典型的單

元組合電路、單元時(shí)序電路和綜合應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行仿

真實(shí)驗(yàn)與分析。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式

需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)條件制定,要在

教學(xué)過程中使學(xué)生逐步掌握EWB、Multisim、Max+plus、QuartusⅡ等EDA軟件的基本使用,學(xué)會(huì)查閱器件手冊(cè)的方法,增強(qiáng)對(duì)器件功能表及時(shí)序波形的認(rèn)識(shí),引導(dǎo)學(xué)生利用EDA仿真技術(shù)化解課程難點(diǎn),加深對(duì)典型單元電路及系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)方法的理解,最終要達(dá)到理論知識(shí)支撐實(shí)踐能力、實(shí)踐收獲反哺知識(shí)提升的效果,達(dá)成應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2" 師生共同授課教學(xué)模式及特點(diǎn)

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的組織或者教學(xué)可以根據(jù)課程內(nèi)容特性采取多種方式,可以選擇以數(shù)字器件為主線的教學(xué)模式,即介紹硬件電路后再介紹EDA的內(nèi)容;也可選擇以EDA設(shè)計(jì)方法為主線的教學(xué)模式,即采用中、小規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)和PLD設(shè)計(jì)相互融合、滲透的方法組織教學(xué)。無論采用哪種教學(xué)模式,理論教學(xué)都必須與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合,才能收到較好的效果。

當(dāng)下的教學(xué)模式大多是以學(xué)生為主體,采用對(duì)分課堂[6]、線上線下混合[7]等方式進(jìn)行授課,雖然相較傳統(tǒng)授課模式來說在一定程度上可以增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)轉(zhuǎn)化吸收效果,但仍然會(huì)存在覆蓋不全面、授課進(jìn)度拖慢的問題。例如:田亞男等[8]進(jìn)行基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐,學(xué)生參與度低的問題得到有效改善;司慧玲[9]通過項(xiàng)目式教學(xué)研究如何利用Proteus仿真軟件進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革,較好地提高了學(xué)生的積極性;彭朝琴等[10]基于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐,在學(xué)生課堂考核評(píng)價(jià)方面做了相關(guān)研究。這些探索實(shí)踐都提供了很好的思路,但是不可避免地會(huì)存在學(xué)生參與程度不均衡、部分環(huán)節(jié)授課用時(shí)太多等

情況。

結(jié)合上述學(xué)者提出的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程授課模式的有益經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)生實(shí)際情況,提出師生共同授課的教學(xué)模式,主講人為教師與學(xué)生,且授課內(nèi)容各有分工,其特點(diǎn)為:教師引導(dǎo)、學(xué)生輔助、互換思考、共同授課。

1)教師引導(dǎo)。教師作為知識(shí)傳輸主體,應(yīng)占主導(dǎo)地位,需對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程加以引導(dǎo),主要體現(xiàn)在課前、課中和課后三方面。課前應(yīng)提前為學(xué)生梳理課程內(nèi)容大綱,使學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容有大致把握,提升學(xué)生自信;課中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思考,避免填鴨式授課,對(duì)學(xué)生描述不清的內(nèi)容加以引導(dǎo);課后應(yīng)基于授課內(nèi)容為學(xué)生布置針對(duì)性題

目,引導(dǎo)學(xué)生思考解題思路,對(duì)知識(shí)內(nèi)容產(chǎn)生自己的理解,而不拘泥于課本上的固定思路,避免學(xué)生成為解題機(jī)器。

2)學(xué)生輔助。學(xué)生作為知識(shí)接受方,不僅要學(xué)會(huì)理論知識(shí),還要思考為什么,要從內(nèi)容本身理解前因后果。在本模式下,教師將授課內(nèi)容分塊,部分模塊挑選學(xué)生講解,給予學(xué)生思考與準(zhǔn)備的時(shí)間,最后教師進(jìn)行總結(jié)。此時(shí)學(xué)生成為授課的另一主體,臺(tái)下學(xué)生會(huì)更加關(guān)注臺(tái)上學(xué)生講解時(shí)的思路與問題并加以思考,可以大幅提升學(xué)習(xí)積極性,保證授課進(jìn)度。

3)互換思考。在學(xué)生授課時(shí),教師可以通過學(xué)生授課情況和提問情況分析學(xué)生的理解難點(diǎn)在哪里,代入學(xué)生思想,思考學(xué)生的心理活動(dòng),思考如何更加通俗易懂地引導(dǎo)學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)。在教師作最后總結(jié)時(shí),學(xué)生可以明確地知道教師在強(qiáng)調(diào)什么,更容易找到問題的關(guān)鍵點(diǎn)。

4)共同授課。學(xué)生參與授課,不僅是接受知識(shí)的主體,也是分析問題、傳輸知識(shí)的主體,可以參與整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),真正做到以學(xué)生為本。

3" 授課案例

以課程內(nèi)容“常用中規(guī)模組合邏輯器件——顯示譯碼器”為例,解釋師生共同授課教學(xué)模式的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),課程的組織形式和實(shí)施步驟如下。

3.1" 課前準(zhǔn)備

授課教師在課前將本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容提前進(jìn)行分塊并下發(fā)給學(xué)生,同時(shí)將學(xué)生按學(xué)號(hào)分為五組,每組7~8人,各組學(xué)生按其負(fù)責(zé)模塊預(yù)習(xí)并準(zhǔn)備上講臺(tái)授課。每節(jié)課動(dòng)態(tài)調(diào)整分組順序與方式,避免學(xué)生在后續(xù)課程存留陳舊思維,只對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。圍繞課程內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)布置學(xué)生預(yù)習(xí)模塊,如表1所示。

3.2" 課堂過程實(shí)施

授課過程采用分組形式,學(xué)生按照分組就座,正式講授前為學(xué)生預(yù)留5分鐘時(shí)間討論預(yù)習(xí)結(jié)果,在小組內(nèi)意見統(tǒng)一后,開始內(nèi)容講授。首先由授課教師提出引導(dǎo)問題:譯碼器的作用是什么?譯碼器如何實(shí)現(xiàn)譯碼功能?挑選第一組中一名學(xué)生回答問題,之后選取第一組中兩名學(xué)生分別講解二進(jìn)制譯碼器與二—十進(jìn)制譯碼器的功能與使用方式,最后由授課教師進(jìn)行總結(jié),指出講解學(xué)生的疏漏之處,并讓全班學(xué)生進(jìn)行思考。

第二模塊同樣由教師進(jìn)行引導(dǎo):如何將二進(jìn)制代碼表示的數(shù)字或字符等信息直觀地表示出來?第二組組內(nèi)討論后推選代表回答并進(jìn)行講解,小組代表講解之后,由小組間討論其解答是否正確,最后由教師給出正確答案并分析顯示譯碼器和普通譯碼器的聯(lián)系與區(qū)別。

第三模塊與第四模塊實(shí)踐性較強(qiáng),可以較好地鍛煉學(xué)生的分析能力,故采取完全由學(xué)生講解的形式,學(xué)生可以采用板書講解或者使用提前制作的PPT輔助講解,最后教師引導(dǎo)其他各組相互進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

最后一個(gè)模塊由授課教師提出問題:熄滅輸入與紋波滅零輸入有什么區(qū)別?為什么要設(shè)置這兩種信號(hào)輸入?引導(dǎo)全班學(xué)生思考,隨后第五組學(xué)生進(jìn)行解答。

整個(gè)過程各組得分計(jì)入期末平時(shí)成績(jī)。

師生共同授課的模式實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生身份的互換,教師更多地作為傾聽者去了解學(xué)生的心理動(dòng)態(tài),從而對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。其中,教師提問及總結(jié)環(huán)節(jié)占20%的課時(shí),學(xué)生講解占80%的課時(shí)。

3.3" 課后實(shí)踐

課后,為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的吸收程度,在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布實(shí)踐題目。實(shí)踐題目多基于EWB、Multisim、Max+plus、QuartusⅡ等EDA軟件

進(jìn)行仿真與信號(hào)分析。

4" 實(shí)施效果與分析

截至目前,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)模式改革已經(jīng)在太原學(xué)院智能與自動(dòng)化系持續(xù)進(jìn)行了三輪教學(xué)實(shí)踐,教學(xué)模式改革探索中的過程資料包括學(xué)生平時(shí)成績(jī)(由課堂考勤、課堂考核、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)四部分組成)、期末成績(jī)、學(xué)生評(píng)教結(jié)果等,均為教學(xué)模式的改進(jìn)提供了重要支撐。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程面向大二學(xué)生開設(shè),由于2019級(jí)學(xué)生為第一屆智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生,故采用傳統(tǒng)授課方法,對(duì)2020級(jí)學(xué)生授課時(shí)采用對(duì)分課堂教學(xué)模式,筆者所教2021級(jí)學(xué)生則采用本文所述的師生共同授課教學(xué)模式。

4.1" 實(shí)施效果對(duì)比

從反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的客觀(學(xué)生期末成績(jī))與主觀(學(xué)生評(píng)教詞條占比)兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

2019級(jí)、2020級(jí)及2021級(jí)學(xué)生人數(shù)分別為39人、42人和43人,對(duì)比三屆學(xué)生的期末考試成績(jī)及成績(jī)分布,結(jié)果如表2所示。

分析三屆學(xué)生成績(jī)情況可知,每屆學(xué)生期末成績(jī)均基本服從正態(tài)分布,但隨著教學(xué)模式的變化,其優(yōu)秀學(xué)生比例及不及格學(xué)生比例出現(xiàn)較大不同。具體來說,2019級(jí)無90分及以上的學(xué)生,2020級(jí)、2021級(jí)90分及以上學(xué)生人數(shù)分別為3人和5人,表明新型教學(xué)模式的實(shí)施對(duì)部分優(yōu)秀學(xué)生的學(xué)習(xí)有一定促進(jìn)作用;2020級(jí)采用對(duì)分課堂教學(xué)模式,但掛科學(xué)生人數(shù)明顯增加,學(xué)生自律能力不強(qiáng);同時(shí)可以發(fā)現(xiàn),使用師生共同授課教學(xué)模式的班級(jí)成績(jī)均分高于前兩種授課模式。

綜上可知,師生共同授課教學(xué)模式有正面效果,對(duì)班級(jí)成績(jī)提升有一定促進(jìn)作用。

期末學(xué)生評(píng)教表現(xiàn)了學(xué)生對(duì)于教學(xué)模式的主觀感受,一定程度上可以體現(xiàn)教學(xué)模式的實(shí)施效果。筆者從所教2021級(jí)學(xué)生評(píng)教結(jié)果中進(jìn)行關(guān)鍵詞篩選,主要從教學(xué)進(jìn)度、學(xué)習(xí)興趣、課堂參與度三個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析學(xué)生對(duì)于師生共同授課教學(xué)模式的評(píng)價(jià),結(jié)果如表3所示。

分析評(píng)教結(jié)果可知,師生共同授課教學(xué)模式極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度,同時(shí)在頻繁增加課堂互動(dòng)的情況下教學(xué)進(jìn)度仍可以基本保持正常。結(jié)合期末成績(jī)對(duì)比情況來看,師生共同授課教學(xué)模式收到較好的教學(xué)效果。

4.2" 問題及解決策略

本文所述教學(xué)模式是在應(yīng)用型人才需求驅(qū)動(dòng)下提出的,從教學(xué)模式改革過程中的期末成績(jī)對(duì)比分析來看,已取得一定效果,但離高素質(zhì)應(yīng)用型人才產(chǎn)出還有一定距離。從學(xué)生評(píng)教結(jié)果來看,存在部分學(xué)生難以集中注意力、部分學(xué)習(xí)內(nèi)容無法全部理解等情況,這與學(xué)生自身特點(diǎn)、自學(xué)能力、自律程度以及學(xué)校教學(xué)條件等方面有著緊密的聯(lián)系。

在進(jìn)行學(xué)生分組時(shí),僅依據(jù)學(xué)號(hào)進(jìn)行分配難以全面顧及每位學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際。因此,在正式授課之前,與輔導(dǎo)員的深入溝通顯得尤為重要。需要提前綜合考量學(xué)生的多方面因素,包括但不限于他們現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)、興趣偏好、思維活躍度與模式、認(rèn)知發(fā)展水平及成長(zhǎng)規(guī)律;同時(shí),還需關(guān)注學(xué)生的生理與心理健康狀況、個(gè)性特征、發(fā)展現(xiàn)狀及未來潛力;進(jìn)一步地,學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、具體學(xué)習(xí)內(nèi)容、偏好的學(xué)習(xí)方式、時(shí)間管理能力及學(xué)習(xí)成效也是不可忽視的要素;此外,學(xué)生的生活背景、學(xué)習(xí)環(huán)境以及他們的最近發(fā)展區(qū)、學(xué)習(xí)過程中的情感體驗(yàn)、成就感等也是學(xué)情分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?;谶@些全面而細(xì)致的學(xué)情分析,制定個(gè)性化的教學(xué)策略,因材施教,從而科學(xué)合理地劃分教學(xué)小組,以促進(jìn)每位學(xué)生的全面發(fā)展與成長(zhǎng)。

此外,相較于對(duì)分課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式,師生共同授課教學(xué)模式的教學(xué)過程相對(duì)緊湊,但仍存在師生互動(dòng)頻次高的情況,若學(xué)生反應(yīng)較慢,不可避免地會(huì)出現(xiàn)拖慢教學(xué)進(jìn)度的情況,此時(shí)需要教師有較強(qiáng)的控場(chǎng)能力。

同時(shí),要優(yōu)化教學(xué)硬件條件和線上教學(xué)資源,實(shí)踐性強(qiáng)的課程對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力要求較高,學(xué)生在動(dòng)手過程中學(xué)習(xí)效率也會(huì)有較大提升,但往往高校無法提供足夠的實(shí)驗(yàn)室資源。針對(duì)學(xué)生部分內(nèi)容學(xué)習(xí)較慢的情況,考慮結(jié)合部分線上教學(xué)資源幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺,因材施教,讓學(xué)生體驗(yàn)“蹦一蹦才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn),增強(qiáng)學(xué)生自律及自學(xué)能力,促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)提升。

5" 結(jié)束語

師生共同授課教學(xué)模式在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中得到了良好的應(yīng)用實(shí)踐。師生之間、生生之間的頻繁互動(dòng)在增強(qiáng)課程趣味性的同時(shí)提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,這種模式更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位,避免了填鴨式教學(xué)的問題。學(xué)生直接參與課程內(nèi)容的講解,不僅可以更好地吸收知識(shí),還可以提前體會(huì)工作狀態(tài),滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。師生共同授課教學(xué)模式與數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)的結(jié)合是一次良好的嘗試,可以對(duì)其他課程的教學(xué)模式探索提供有益參考,對(duì)改善同類型的專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀具有積極意義。

6" 參考文獻(xiàn)

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*項(xiàng)目來源:2023年太原學(xué)院院級(jí)一流課程“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”;2023年山西省高等學(xué)校一般性教學(xué)改革創(chuàng)新立項(xiàng)項(xiàng)目“基于OBE的人工智能實(shí)踐課程教學(xué)模式研究——以Python課程為例”(項(xiàng)目編號(hào):J20231428);2022年度山西省高等學(xué)校科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目“基于矢量聽器微陣的多目標(biāo)定位算法研究”(項(xiàng)目編號(hào):2022L575)、“基于小波變換的通信信號(hào)光時(shí)域反射系統(tǒng)優(yōu)化算法”(項(xiàng)目編號(hào):2022L577)。

作者簡(jiǎn)介:籍明慧,助教;苗麗娟,講師;尚珍珍,博士,副教授。

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