方愷晴 錢(qián)彭飛 劉峰 徐成 張洪杰

摘要：以數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課為例，探討一種基于自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法，介紹其理念、自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)組織及指導(dǎo)方法、實(shí)驗(yàn)教材及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（含詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)運(yùn)行圖）、綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)管理方法、考核評(píng)價(jià)體系、，

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)；自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法；便攜式實(shí)驗(yàn)設(shè)備；考核評(píng)價(jià)體系

引 言

數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)是為數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)獨(dú)立開(kāi)設(shè)的實(shí)踐課，它的教學(xué)直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)其理論課知識(shí)的掌握，關(guān)聯(lián)到后續(xù)重要專(zhuān)業(yè)課程計(jì)算機(jī)組成原理、ASIC電路設(shè)計(jì)、微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等的學(xué)習(xí)，因此數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課的重要性不容置疑。

1 基于自主學(xué)習(xí)的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法理念

自主學(xué)習(xí)模式堅(jiān)持的理念是以學(xué)生做為主，教師干預(yù)為少，以應(yīng)用為本，讓學(xué)生寓學(xué)于做。該模式依托自制便攜式教學(xué)實(shí)驗(yàn)板，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，精編涵蓋認(rèn)知型、設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教材，以學(xué)生為主體，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行自主創(chuàng)新而不局限于實(shí)驗(yàn)教材。讓不同層次的學(xué)生不受時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備的限制，將傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)延伸到實(shí)驗(yàn)室之外的普通場(chǎng)所，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容、時(shí)間、空間上可自主進(jìn)行，教師集中管理、答疑，建立合理的考核與評(píng)價(jià)體系，考核注重的是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生自主性、知識(shí)運(yùn)用能力與探索思考能力，并從知識(shí)、能力和態(tài)度3方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考核評(píng)價(jià)。

2 基于自主學(xué)習(xí)的項(xiàng)日驅(qū)動(dòng)法的教學(xué)研究

2.1 自制便攜式實(shí)驗(yàn)板

利用信息學(xué)科的特點(diǎn)，我們針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生設(shè)計(jì)了低成本、攜帶方便、具備完成實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容要求的教學(xué)實(shí)驗(yàn)板。該實(shí)驗(yàn)板下載、通信與供電僅需一條UBS線，方便用戶隨時(shí)隨地與筆記本相連使用；平臺(tái)小巧輕便，面積比2張銀行卡還要小（約為12×8CIT12），操作簡(jiǎn)單、實(shí)用，成本低，可滿足學(xué)生人手一臺(tái)的需求，打破了傳統(tǒng)EDA實(shí)驗(yàn)箱體積大、成本高、尤法人手一臺(tái)的格局，為學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)并學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯等硬件類(lèi)課程提供了充分的實(shí)驗(yàn)條件。

2.2 實(shí)驗(yàn)組織及指導(dǎo)方法

依自主學(xué)習(xí)教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并掌握基本知識(shí)的同時(shí)挖掘其研究與創(chuàng)新潛力，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中以少講多做為原則，鼓勵(lì)學(xué)生以強(qiáng)帶弱，互幫互助，每班按強(qiáng)弱搭配原則分為6～7個(gè)大組，每個(gè)大組推選一名能力較強(qiáng)且負(fù)責(zé)的同學(xué)為組長(zhǎng)，周末任課教師抽時(shí)間集巾輔導(dǎo)各組組長(zhǎng)，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)協(xié)助教師指導(dǎo)并督促組員按時(shí)按質(zhì)按量完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。課堂上教師只是針對(duì)性、啟發(fā)性地講解部分內(nèi)容，學(xué)生按照給定的要求完成實(shí)驗(yàn)，教師配合測(cè)試嚴(yán)格驗(yàn)收。實(shí)驗(yàn)過(guò)程以綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目貫穿整個(gè)學(xué)期，提前安排學(xué)生查閱資料并以小組形式確定項(xiàng)目（綜合實(shí)驗(yàn)任務(wù)）一繪圖描述項(xiàng)目要點(diǎn)一討論分析并完善一制定工頁(yè)目計(jì)劃（相互討論）并開(kāi)題匯報(bào)一實(shí)施一中期檢查（互評(píng)）一實(shí)施一最后驗(yàn)收、展示、答辯、互評(píng)。

整學(xué)期實(shí)驗(yàn)堅(jiān)持以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的原則，擺脫學(xué)生依賴?yán)蠋煹膽T性。為他們提供寬松的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生有充分自主權(quán)，啟發(fā)他們主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

2.3 實(shí)驗(yàn)教材與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制定

實(shí)驗(yàn)教材是依據(jù)10多年的實(shí)踐教學(xué)研究總結(jié)歸納并重新整合編寫(xiě)而成的。遵循項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的自主學(xué)習(xí)教學(xué)理念，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依據(jù)課程理論知識(shí)與最新應(yīng)用技術(shù)而設(shè)計(jì)，并將學(xué)生應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)與最新技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法糅合到各個(gè)實(shí)驗(yàn)中。針對(duì)不同生源的預(yù)期效果，靈活搭配，制定服務(wù)于不同層次學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃。項(xiàng)目之間因相互銜接，知識(shí)點(diǎn)可多次嵌套運(yùn)用。這樣學(xué)生依次完成實(shí)驗(yàn)，將聽(tīng)讀學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中從而達(dá)到寓學(xué)于做的做中學(xué)效果。教材《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程》于2012年3月由清華大學(xué)出版社出版發(fā)行。

詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)見(jiàn)表1，學(xué)生依據(jù)運(yùn)行表按要求完成任務(wù)。

2.4 綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)管理方法

本期實(shí)驗(yàn)是以綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)貫穿整個(gè)學(xué)期。首先，開(kāi)課第一周教師花一次課的時(shí)間要學(xué)生以小組形式并結(jié)合他們各自經(jīng)歷參與討論，給其講述項(xiàng)目的本質(zhì)與特征、項(xiàng)目為本的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、項(xiàng)曰的計(jì)劃與實(shí)施、學(xué)生做項(xiàng)目常見(jiàn)弊端、項(xiàng)曰完成過(guò)程中經(jīng)歷的幾種處境、項(xiàng)目選題、設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)與資源分配等問(wèn)題。讓學(xué)生對(duì)最后的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始就關(guān)注、查資料、思考。其次，把做綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目常需用到的特定模塊以及用Quartusll軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的多種實(shí)驗(yàn)方法穿插于各個(gè)分實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)都以組長(zhǎng)帶動(dòng)組員的形式完成，每周末集中各組組長(zhǎng)輔導(dǎo)答疑，并提前驗(yàn)收組長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，以便下次課上組長(zhǎng)能協(xié)助教師輔導(dǎo)組員掌握并盡快完成實(shí)驗(yàn)；答疑輔導(dǎo)階段給予學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題幫助并關(guān)注其進(jìn)展，時(shí)時(shí)督促；實(shí)驗(yàn)中期抽時(shí)間讓各組組長(zhǎng)登臺(tái)匯報(bào)各自的選題情況，指導(dǎo)各組組長(zhǎng)有效地安排和管理各組成員的任務(wù)；后期則是各組組長(zhǎng)有序組織組員按各自進(jìn)度完成設(shè)計(jì)、調(diào)試并記錄日志；最后一周安排各班各組答辯與驗(yàn)收。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，我們是以自制便攜式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為依托，從第一周開(kāi)始學(xué)生就可借用此便攜板.方便學(xué)生在課堂以外使用與學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，以引導(dǎo)學(xué)生迅速入門(mén)并順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。

2.5 基于自主學(xué)習(xí)的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法的考核評(píng)價(jià)體系

考核評(píng)價(jià)體系是自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要研究部分，前面做得再好，落實(shí)不到位，只能讓少數(shù)學(xué)生受益而達(dá)不到預(yù)期效果。引導(dǎo)、鼓勵(lì)能對(duì)想學(xué)的自覺(jué)學(xué)生發(fā)揮作用，但很多學(xué)生仍缺乏主動(dòng)性，惰性思想較重，因此如何落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)、如何監(jiān)督到位、檢查到位是一個(gè)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，工作開(kāi)展如下。

（1）在自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，對(duì)學(xué)生日常實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開(kāi)展調(diào)查，分析在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中，學(xué)生、教師所扮演的不同角色，組織教師和學(xué)生分別對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行討論，參考計(jì)算機(jī)與電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，探討在學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、教師集中管理的新模式下如何制定實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方案。

（2）通過(guò)針對(duì)性較強(qiáng)的教學(xué)案例的引導(dǎo)和自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，從實(shí)驗(yàn)開(kāi)展、答疑及考核問(wèn)答等各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的自主性和將知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤為主的單一考核方式，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（3）整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中穿插2次測(cè)試，重點(diǎn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)最重要的2個(gè)基本技能，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)的5個(gè)基本流程及仿真基本技能，確保每位同學(xué)都掌握。

本期實(shí)驗(yàn)考核具體內(nèi)容如下：

（1）總成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（40%）+綜合實(shí)驗(yàn)（30%）+測(cè)試（30%）：

平時(shí)成績(jī)：綜合考核實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收、文檔報(bào)告的實(shí)驗(yàn)過(guò)程情況。

（2）綜合實(shí)驗(yàn)考核流程及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：

第一項(xiàng)：主持人宣布開(kāi)始。

第二項(xiàng)：推選兩位同學(xué)為唱票以及計(jì)票員。

第三項(xiàng)：分組報(bào)告，抽簽決定匯報(bào)順序。

各小組投影選題報(bào)告，每位成員均須匯報(bào)個(gè)人工作（舉例說(shuō)明：什么情況下，什么任務(wù)，解決方法成效），不匯報(bào)者作自動(dòng)棄權(quán)處理。

作品演示（視頻）。

第四項(xiàng)：投票互評(píng)。

投票環(huán)節(jié)：每個(gè)小組總共可以對(duì)表現(xiàn)最好的3個(gè)組投票，投票目標(biāo)不能重復(fù)，不能多投不能少投，否則投票作廢。老師兩票，進(jìn)行不記名投票。

互評(píng)環(huán)節(jié)：全班每位同學(xué)對(duì)印象最深的一組或題目寫(xiě)其可借鑒之處和課程意見(jiàn)。

第五項(xiàng)：唱票計(jì)票，公布“小組票數(shù)匯總表”，上交“互評(píng)表”。 收集小組資料（匯報(bào)PPT、作品演示視頻、工程文件），由班長(zhǎng)或?qū)W習(xí)委員收齊之后上交。

最后評(píng)分以得票情況為標(biāo)準(zhǔn)，參考如下：

得票數(shù)由高到低排序，票數(shù)最高者五票及以上得分為30，4票得分為25，3票得分為21，2票得分為18，1票及以下得分為12。

針對(duì)自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式建立合理的評(píng)價(jià)體系，注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生是否正確運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)及學(xué)生的探索思考能力，從知識(shí)、能力和素質(zhì)3個(gè)方面對(duì)學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面的考核評(píng)價(jià)，盡可能以科學(xué)合理考核評(píng)價(jià)體系對(duì)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，從而最大化挖掘其潛能。

3 結(jié)語(yǔ)

本期實(shí)驗(yàn)教學(xué)圓滿完成，很欣慰看到學(xué)生積極參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)并在最后綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目答辯中的精彩表現(xiàn)。課程結(jié)束后我們進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為這門(mén)實(shí)驗(yàn)課把新技術(shù)以及各種實(shí)驗(yàn)方法糅合到各個(gè)小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，內(nèi)容由淺人深，而以學(xué)生為主的寓學(xué)于做的自主學(xué)習(xí)法讓學(xué)生真正在每次實(shí)驗(yàn)中掌握了新方法，每完成一次實(shí)驗(yàn)都非常有成就感，而項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從頭到尾的貫穿吸引著他們一步步深人直至最終圓滿完成。當(dāng)最后調(diào)試出各自的選題設(shè)計(jì)時(shí)，那種喜悅的心情無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)；學(xué)生反映這門(mén)實(shí)驗(yàn)課是他們投入最多，印象最深，學(xué)到的知識(shí)與實(shí)驗(yàn)方法最多、最牢的一門(mén)課。提高了他們對(duì)理論課的興趣，加深了對(duì)理論的理解；同時(shí)也提高了分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。總之，學(xué)生感覺(jué)這門(mén)實(shí)驗(yàn)課收獲很大，鍛煉了他們的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了獨(dú)立思考及相互協(xié)作的能力。正如大多數(shù)同學(xué)說(shuō)的那樣：“認(rèn)真投入了這門(mén)實(shí)驗(yàn)課才體會(huì)到從實(shí)踐中學(xué)知識(shí)的樂(lè)趣?！?/p>