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数字电子技术教学论文
高职《数字电子技术》课程教学设计的探讨
[摘 要] 《数字电子技术》课程作为电子类专业的主干技术基础课之一，其陈旧的教学内容，传统的教学方法和教学手段，已不适应现代高职教育培养目标的需要。在现代教学设计思想的指导下，对《数字电子技术》课程的教学内容、教学方法和教学媒体进行了精心设计和探讨，从该课程教学目标和高职教育教学基本原则的要求出发，正确把握教学内容的量与度；将理论教学与实践教学融为一体；积极采用多媒体教学技术，注重现代教学媒体与传统媒体的有机结合，从而激发了学生学习的积极性，调动了学生学习的主动性和创造性，培养了学生分析问题、解决问题的能力。改进提高了该课程的教育教学质量。
[关键词] 数字电子技术；教学设计；探讨
[中图分类号] [文献标识码] [文章编号]
教学设计也称教学系统设计。它是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程[1]。教学系统是由教师、学生、教学条件三个基本要素构成的，因此教学设计是一个系统化的过程，包括如何定位教学目标、如何进行任务分析、如何制定教学策略和正确选择教学媒体、如何编制教学评价标准等。具体来讲它主要包括教学内容、教学方法、教学策略、教学模式、教学媒体、教学评价等内容。传统的教学设计通常注重于教学过程的设计,具体体现为以教师为中心的教育模式，知识的传输方式是“教师→学生”的单向传递方式，学生是被动的知识接受者，称为“以教学过程为中心的教学系统设计。”而现代教学设计吸收了先进的教育教学理念，教学过程围绕各个实际问题展开，这些问题可以由教师提出，也可以由学生提出，学生主动参与教学过程的各个环节，体现为既发挥教师主导作用又充分体现学生认知主体作用的“主导—主体”教育模式，既注意教又注重学，称为“以教学问题为中心的教学系统设计”。如何把现代教学设计的思想应用到《数字电子技术》课程教学中，笔者做了初步的探索和尝试。旨在抛砖引玉，相互启发。
一．教学内容的设计：要突出高职教育特点，注重学生能力与综合素质的培养。
高职教育的培养目标是造就出适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型专门人才，它要求受教育者最终应“具备较快适应生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际工作能力。”高职教育教学基本原则要求：“基本理论教学要以应用为目的，以必需、够用为度。”要“加强实践能力培养。”{2}如何正确把握培养目标，根据培养需要从“广而博”的知识中选择、重构“少而精”的教学内容，是教学设计中首先要解决的问题。在新的教学模式下，学生的自学能力和应用知识能力的培养是一个关键问题。因此教学内容要围绕技术应用能力与素质培养这条主线来设计学生的知识、能力、素质结构，加强学生的专业技术应用能力与操作技能、综合实践能力能的培养。改革过去单纯的只注重理论知识上的完整性、系统性和严密性，忽视理论知识的实用性和实践性的弊端，从应用的角度选择教学内容。强调针对性、实用性、和先进性，删除陈旧过时、偏多偏深而又不实用的内容。
1．从课程的教学目标出发，选择教学内容，把握理论上的度。
《数字电子技术》是应用电子技术、信息工程、电子设备运行与管理等电子类专业的主干技术基础课程，其教学目标是通过本课程的学习使学生掌握数字电子技术的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法，训练学生数字应用电路制作与调试的基本技能；培养学生严谨的科学态度、科学思维方式以及创新意识和创新能力。为学习后续课程提供必要的理论基础知识和实践技能，为今后可能从事的职业打好基础。因此，基于本课程的教学目标和高职教育的培养目标，我们在教学内容的选择上突出了基本理论，基本分析方法和知识的应用，回避了繁锁的集成电路内部分析和数学推导。着重外部逻辑功能的描述、分析和应用。强调外特性和主要参数。如在逻辑门电路一章中，改变了以74标准系列门作为典型电路分析逻辑功能和电气特性的传统，改用实际工作中运用的较多的CT74S系列门作为典型电路进行分析，进而介绍了CT74LS系列，还对TTL集成门电路各系列的主要电气参数进行了比较，使学生对各系列TTL集成门电路的特性都有一定了解。同时，还将TTL系列和CMOS4000系列门电路的主要电气参数进行了对比，使学生能根据实际工作要求正确选用数字集成电路。在时序逻辑电路一章中，在介绍计数器、寄存器和移位寄存器基本电路工作原理的基础上，直接介绍中规模集成计数器、移位寄存器功能表和使用。而没有讨论它们的内部逻辑电路。对于组合逻辑电路等中规模集成电路也采用了类似的处理方法。这不断突出了中规模集成电路的应用，同时也为增加技能训练时间创造了有利条件。
2．从培养能力出发，将理论教学与实践教学融为一体。
由于《数字电子技术》是一门应用性很强的技术基础课，其基本理论与实践技能是许多后续课程的基础，理论与实践的密切结合，在本门课程中显得尤为重要。因此，我们在各章都设置了相应的实践训练环节——技能训练。它包括基本性技能训练和设计性技能训练两部分。“基本性技能训练”所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关，充分体现课程的实践性。“设计性技能训练”是根据给出的实际问题，由学生自己设计实现逻辑功能的电路、选用芯片、进行安装调试、排除故障。同时还设置了理论与实践综合课程——课程设计内容，将理论教学与实践教学紧密结合。通过理论课程的学习和实训课程的实践，使学生基本掌握电子技术基础知识和基本技能，再通过相应的课程设计将理论用于实践，将设计和实现融为一体，使学生在课程设计中即能提高运用所学知识进行设计的能力，又能在这一过程中体会到理论设计与实际实现中的距离。从工程角度出发培养学生的工程思维方法、工作方法和应用所学知识解决实际问题的能力。使能力培养贯穿于教学的全过程。
为了培养学生分析和排队故障的能力，在教学内容提要的安排上，还先后介绍了《技能训练中故障的检查与排除》和《数字系统一般故障的检查和排除》等内容。使学生得到较为系统的故障诊断与排除的训练，从而提高学生解决实际问题的能力。
通过以上几种形式对教学内容的组合整编，使学生易学易懂，教师便于组织教学，有利于激发学生的学习积极性，培养学生的工程观念，训练学生工程实用技能。
二．教学方法的设计，要体现高职生的特点，调动学生学习主动性，激发学生创造性。
现代教学设计中，教学过程围绕学生的需求（问题）进行，学生从被动接受地位变为认识主体，成为知识的探索者。“解惑”成为教师的首要职责，“传道、授业”是第二位的，教师从知识传授者、讲解员转变为学生学习的指导者、帮助者、促进者、学习环境的创设者。要实现教师角色的根本转变，教师首先必须克服传统教育的思维定势和习惯心理的影响，改变过去教学过程习惯“三中心论”——即“以教师为中心，以教材为中心，以课堂为中心”的思想。根据学生多样化的需求开展教学，采用恰当的教学方法，重在培养学生对知识的广泛兴趣，激发他们的创造性。
教学改革的核心是教学方法的改革，教学方法要体现在整个课堂教学过程中。传统的教学模式过于强调教师的讲授，在一定程度上忽视了学生的积极参与，把学生头脑当成被动地接受知识的容器，严重的束缚了学生的个性和创造能力的发展，不利于培养学生知识迁移能力，难以适应未来社会发展的需要，为了改变这种状况，形成“以学生为主体，以教师为指导，以教学为主线”的新的教学模式，在教学方法上，基于高职学生底子薄、基础差、学习水平参差不齐的现状，我们力求避免单纯的注入式，改用启发式、讨论式、答辩式的教学方法。将课堂讲授、课内讨论、课外自学、技能训练等合理结合，把教学过程分为课题引入、设疑激学、讲练结合、精选例题、总结巩固等环节进行教学实践。
1．由设计实例或工程实际问题引入课题。
《数字电子技术》本身具有很强的实践性和应用性，因此在介绍一些重要章节前，列举一个设计实例或工程实际问题，通过分析、设计、引入相关知识和理论。例如：在学习中规模集成组合逻辑电路一节时，先让学生用已学过的SSI组合电路的设计方法“设计一个交通灯故障报警电路。交通灯有红、黄绿三色。只有当其中一只灯亮时为正常，其余状态为故障，要求用与非门实现。”3然后提出问题，“用SSI组合电路进行设计时，是以门作为电路的基本单元，我们能否用其它逻辑部件来实现这个电路的设计呢？”在给予学生一定的思考时间后，教师可以直接给出总是的答案：“本节将要学习的内容中，译码器、数据选择器这两种中规模逻辑器件都可以完成上述电路的逻辑功能”。同时画出相应的设计电路。这样学生的兴趣马上被调动起来，并产生疑问：什么是译码器、数据选择器？为什么它们也能实现上述电路设计？等等。在学习了译码器、数据选择器的原理及逻辑功能和用它们实现组合逻辑电路的方法后，学生的疑问终于得到解决。同时也使学生学会了采用多种方案实现同一逻辑要求的方法。提高了学生学习兴趣，调动了学生学习的主动性和创造性。
2．设疑激学
古人云：“学贵知疑，小疑则小进，大疑则大进，疑者觉悟之机，一番觉悟，一番长进” 。只有不断提出问题，才能探究解决问题。设疑激学，就是教师用问题来启发学生思考，培养学生“生疑、质疑和释疑”的能力。提问方式的设计包括“何时提问”、“提哪些问题”、“如何提问”等等。这些问题可以是教师事先设计好的，也可以是学生提出的对学生共同感兴趣的问题。将相关知识有机地组织起来，进行探讨，激发学生的思维活动，引导他们分析解决问题。
3．现场教学，讲练结合
将课堂讲授与技能训练合理结合，有些教学内容可以安排在实验、实训中进行。边讲边练，讲练结合。边讲边练主要用于介绍集成电路工作原理后，由学生对电路的功能及外部特性进行测试：练讲结合则是由学生根据集成电路的功能表对电路进行测试。而后由老师和学生对测试结果进行讨论，归纳总结，以加深对理论的理解。这样，将教学过程放在实验、实训中，有利于学生实现由感性到理性的自然过渡。在边学边练中更深刻地领会所学知识，在头脑中建立起理论与实际的联系，使学生逐步提高学习能力和实践技能。引导学生将基本理论、基本分析方法应用于解决实际问题。
4．精选例题
在《数字电子技术》课程教学中，主张“精讲多练”的原则，“精讲”是指对重要的概念和原理及相关知识点要讲深、讲透。“多练”是指在解题思路和设计方法上要勤于练习，要学会创造性作业，学会一题多解。为此，教师必须精选具有代表性并联系工程实际的综合性和设计性例题，在课堂上多讲设计思路和方法，少讲具体知识。引导学生由求同思维“为什么这样？”转向求异思维“不这样行吗？”、“还有没有更好方法？”。着重于培养学生的综合能力和激发创造性。
5．总结巩固
学生在学习过程中获取的大量知识，是惰性的、僵化的、零散而非结构化保存的，这些知识没有形成相互间有机的联系。不利于访问、提取和综合应用。为解决这个问题，教师应当指导学生适时对知识进行总结和分类，使其系统化，掌握各知识要素之间的多重链接方式。
三．教学媒体的设计，要注重现代与传统媒体的有机结合，提高课堂教学效果。
不同的教学媒体在传递教学信息时，其功能和作用是不同的，各种教学媒体都有其优势和不足，同一教学媒体在不同的教学环节中使用其效果也是不同的。研究表明，合理运用各种教学媒体，有利于调动学生多种感官对知识的感知，实现信息传递的多渠道化，从而加强学生对知识的感知度，提高学生对知识的吸收率。促进由知识向能力的转化。要取长补短，根据教学内容和教学目标科学选择和组合教学媒体，找准教学的最佳结合点，达到事办功倍的教学效果。
笔者在教学中，利用先进的多媒体软件技术，精选适合于课堂教学的多媒体软件，根据教学内容和教学要求，制作了该课程的多媒体教学课件（即CAI），开展以CAI辅助教学。与传统板书教学相比，CAI教学无疑存在很多优势。
通过CAI可将一些晦涩难懂,抽象枯燥,在传统教学中难以用语言表达,常规方法无法演示或不易演示、演示观察不清的现象模拟出来；能将现实中原本以动态，而在教材中只能静态描述的内容重新以动态的方式显现出来；能直观地观察电路的动作过程和元件状态变化的细节，精确做图，进行图解分析。并能方便地多次重复再现整个分析过程；能将大量的电路、图形、表格预先储存在计算机中，可以大大降低老师在课堂上的简单劳动时间。可以融视、听、说于一体。把声、形、光、色、情等安排在不同界面上进行组合流通，达到了抽象概念具体化。微观概念宏观化的良好效果。可以帮助教师在课堂上根据学生的反馈信息，快捷调出各类信息资料，进行现场分析和答疑，以人机对话方式，灵活方便地进行启发式教学。
但是，由于CAI本身特殊性，使得CAI教学存在着一定的局限性。为了有效结合传统教学和CAI教学各自优势。提高教学效率和教学质量，我们采用了以下措施：
1．加强师生间的交流互动。
在CAI教学中，学生直接面对的是投影屏幕，多数情况下无法注意到教师的表情、动作和眼神等肢体语言。容易造成教师成为多媒体课件的放映员，学生成为缺乏活力的观众。课件成了简单的电子讲稿，难以实现师生间面对面的直接情感交流，不利于实现师生互动，影响学生对知识的感知和接受。
为此，教师应当站着授课，面对学生尽量让学生注意到教师的表情和动作；教师讲课时，要讲究语言的艺术性，注意抑扬顿挫，讲到重点内容时，要靠声音的变化吸引学生，还要控制讲话的速度，善于使用停顿增强语言的力度和肯定意味，便于学生对费解知识的消化和理解；同时，教师还要注意体态的变化，适当配合一定的手势，提高吸引力和说服力；老师的视线要注意经常扫描整个教室，来汇集学生视线，把师生联系成一个整体，以加强师生间的互动交流。
2．控制教学进度，做到张弛有度。
CAI教学中由于课堂的信息量较大、教学速度较快，学生大脑始终处于高度紧张状态，不能得到有效的休息，易产生的视觉疲劳和思维疲劳。难以为学生对知识的掌握提供一个回味、思考、整理和再加工的过程。因此，教师要认真备课，深入了解学生，根据学生的知识水平和接授能力，合理安排课堂教学内容，把教学内容分解成一系列台阶，使学生沿着台阶提高认识。要随时观察学生，及时搜集学生的反馈信息，合理控制讲课速度，让学生有进行回味和思考的时间。针对性的设计一些与课堂内容一至的综合训练题，以提问的方式引导学生一起分析，共同完成。还可以采取一段音乐的方式来转换大脑思维，消除大脑思维疲劳，使课堂教学有张有弛，张驰适度，提高学生的学习效率。
3．加强扳书与CAI的有机结合
在CAI教学中，由于教师必须事先将自己的教学设计以软件的形式固化，这种固化的结果，使得课堂教学的内容和进程必须按照原有的设计进行。不利于在实际课程教学中由学生的反馈信息来及时加以调整。特别是对一些公式推导、解题过程、电路分析过程和设计过程，一旦固化就会失去原有的灵活性。使教学变得死板而教条[4]。因此，就需要通过板书讲解来进行补充，为了消除学生长时间看投影屏幕引起的视觉疲劳，笔者认为选择黑板的方式较为合适。由教师引导学生共同讨论，边分析边书写边画图，使学生见闻一致，一方面节省时间，一方面使有声语言和书面语言相互补充，给学生以较深刻的印象，实现传统教学与CAI的有效结合。
结束语：从现代教学设计理念出发，我们对《数字电子技术》课程的教学内容，教学方法和教学媒体的设计进行了探索，积累了一些实践经验，也取得了一些成效。但是，探索和尝试是初步的，教学设计还有一些方面我们还没有涉猎到，通过教学设计如何来解决《数字电子技术》课程与工程实际相脱节，与职业资格证书考试相脱节的问题，我们也未涉及到。上述未解决的问题，我们期待与大家共同一道探索。
[参考文献]
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[3]. 唐德洲 编 《数字电子技术》[M]重庆大学出版社 2003.7 99
[4]. 周茜 徐亚宁 编 《电路分析基础》课程教学设计的创新与实践 [J]桂林电子工业学院学报2004.8第4期 115-116
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