數(shù)字電子技術課程教學模式論文

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一、引言

我國于2005年開始進行CDIO模式的高校工程教育改革，改革目標是通過注重培養(yǎng)學生系統(tǒng)工程技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發(fā)和實施能力以及較強的自學能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力，吸收世界先進的工程教育理念，建立符合國際工程教育共識的課程體系。目前，CDIO教育理念已應用于人才教育模式和課程體系建設等方面的教育或教學改革，而這些改革都是以使學生具有較強的設計和建造的能力、創(chuàng)新能力、較強的團隊精神和領導能力為目標?！?a href="http://www.ushengzhilian.com/lunwen/jxztlw/jxmslw/201503/593448.html" target="_blank">數(shù)字電子技術”是電類專業(yè)一門核心主干基礎課程，其教學內(nèi)容抽象、理論性強、實踐要求高。而本課程的教學效果不甚理想，體現(xiàn)在以下方面:學生普遍感覺比較枯燥，學習興趣很難持久;學生了解邏輯門電路的功能和原理，卻不清楚在現(xiàn)實生活中如何應用;學完課程后只會設計幾個功能簡單的數(shù)字邏輯電路，缺乏實際運用能力，無法完成一個完整實際電路的分析和設計。為了擺脫目前教與學的困境，本文借鑒CDIO教育理念，重構“數(shù)字電子技術”課程的教學模式。

二、基于CDIO教育理念的“數(shù)字電子技術”課程教學模式重構

1．課堂授課策略的重構

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

2．教學內(nèi)容的重構

“數(shù)字電子技術”原有課程教學內(nèi)容以數(shù)字邏輯電路的基礎知識和原理為主線，教學目標主要是讓學生了解或驗證相關的知識點。在現(xiàn)有教學內(nèi)容和目標的框架下，學生雖然能夠掌握單一的知識點及其應用技巧，但不清楚如何在整個項目中合理地使用各類技術，形成“只見樹木，不見森林”的認知習慣，造成學生知識結構的單一性和淺薄性。筆者在教學過程中，經(jīng)常遇到學生反映教學內(nèi)容枯燥難懂，在未來工作中又沒有實際意義，由此形成了教學主客體的雙重尷尬局面。在CDIO特色的教學內(nèi)容體系下，通過項目設計將整個課程體系有機、系統(tǒng)地融合起來，所有的教學內(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”教學內(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，幫助學生理清課程中各種內(nèi)容之間的關系，從而凸顯設計和應用，改變過去重視原理、忽視設計、忽視應用的狀況?！皵?shù)字電子技術”課程教學內(nèi)容以原理、設計和應用為主線，將課程教學內(nèi)容劃分成與之對應的三個部分:(1)數(shù)字電子技術原理部分，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)字電子技術應用部分，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”教學內(nèi)容體系，如圖1所示，虛線框的內(nèi)容代表教學內(nèi)容，實線框的內(nèi)容代表教學內(nèi)容相應教學的作用。

3．教學評價模式的重構

在傳統(tǒng)教學評價模式中，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生對理論知識的掌握程度，很難體現(xiàn)學生的實踐能力和工作態(tài)度;此外，這種只關注結果的考核評價具有較濃的功利色彩，學生也僅僅為考試而學習，沒有主動參與學習過程的熱情，根本體會不到學習的樂趣，更談不到創(chuàng)新能力的提高。CDIO創(chuàng)新教學模式的愿景是要為工科學生提供一種強調(diào)工程基礎、建立在實際工程上產(chǎn)品的C—D—I—O過程的環(huán)境基礎上的工程教育;而基于CDIO的教育理念構建的課程考核評價方式，應將培養(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生考核的主要目標。因此，我們擬建立以教師、實驗師和學生三方為主體，結合學習過程、項目結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“結果性”考核與關注學生在學習過程中體現(xiàn)出的態(tài)度、素養(yǎng)、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力等“過程性”考核相結合的模式來決定。減少“結果性”期末理論考核在總評中所占比例，設定比例為35%，重點考查學生的知識和技術。加強“過程性”考核的力度，提高平時考核所占比例，學習過程和項目結果占的比例為65%，重點考查學生的能力和態(tài)度。學習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)，學生互評協(xié)作成績;項目結果考核中項目質(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)對項目的貢獻程度由學生互評得出，既能使成績總體上取決于團隊成績，使學生重視團隊協(xié)作，又能衡量在一個項目組內(nèi)各學生對項目貢獻的大小。然而，項目設計的結果往往不是唯一答案，因此，要重點關注有特點、亮點的設計方案，并給予大力鼓勵與表揚?？傊?，“結果性”和“過程性”課程的考核評價不僅注重知識和技術的評價，而且要注重能力和態(tài)度的評價。

三、結語

“數(shù)字電子技術”是一門非常重要的電類專業(yè)技術基礎課程，是研究數(shù)字邏輯電路及其應用的重要學科，本課程的教學目的是培養(yǎng)高素質(zhì)的電子類學科的應用性復合型人才。CDIO教學理念是工程教育領域的系統(tǒng)化教育模式，它將專業(yè)基礎知識、個人能力、團隊協(xié)作能力及系統(tǒng)構建能力“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”課程的教學中，引入CDIO工程教育模式，旨在激發(fā)學生學習的積極性和主動性，使學生在工程思維方式的指導下，逐步掌握數(shù)字邏輯電路設計的思想和基本方法，同時通過CDIO教學理念的實施過程，充分發(fā)揮學生團隊協(xié)作的精神，調(diào)動學習的積極性和主動性，培養(yǎng)學生的學習策略和自主學習能力，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