李健++李智++馮曉磊

摘要：數(shù)字電子技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足其需求。我們針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的強(qiáng)實(shí)踐性，提出了基于協(xié)作學(xué)習(xí)的數(shù)字電子技術(shù)課程改革方法。在協(xié)作學(xué)習(xí)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)小組的方式使學(xué)生充分參與到學(xué)習(xí)中，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。我們采用老師指定的方式，將能力不同的學(xué)生分為一組，這樣可以避免程度好的學(xué)生聚集和程度不好的學(xué)生剩余的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；協(xié)作學(xué)習(xí)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）52-0082-02

“數(shù)字電子技術(shù)”是電子信息專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，具有教強(qiáng)的實(shí)踐性。傳統(tǒng)的教學(xué)方式注重的是“教”，是以老師講解為主，學(xué)生們僅僅是看和聽(tīng)，參與到教學(xué)過(guò)程中的學(xué)生很少。美國(guó)緬因州的國(guó)家訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室提出的學(xué)習(xí)金字塔，學(xué)習(xí)金字塔顯示增加學(xué)生參與度，是提高學(xué)習(xí)效率的一種方法。為了滿足數(shù)字電子技術(shù)較強(qiáng)的實(shí)踐性和提高學(xué)生的參與度，我們提出基于協(xié)作學(xué)習(xí)的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)方法。通過(guò)協(xié)作性學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

一、協(xié)作學(xué)習(xí)的實(shí)施

協(xié)作學(xué)習(xí)分為3個(gè)部分：小組劃分，學(xué)生參與講解和自選題目仿真，如圖1表示。

讓學(xué)生自由組合，容易出現(xiàn)以下的弊端：（1）程度好的學(xué)生很容易找到合作的人員，程度不好的學(xué)生經(jīng)常被剩下；（2）在合作完成任務(wù)的過(guò)程中，程度好的小組，他們會(huì)獨(dú)立地克服困難，很少進(jìn)行討論；而程度不好的小組則不知所措。針對(duì)這些現(xiàn)象，我們采用老師指定的形式[1]，指定能力不同的學(xué)生形成小組。程度好的學(xué)生在小組中充當(dāng)向?qū)У淖饔茫潭炔缓玫膶W(xué)生也在程度好的學(xué)生的指引下積極參與到任務(wù)當(dāng)中。我們?cè)谡n程開(kāi)始3周后，對(duì)講解的知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試。通過(guò)測(cè)試，將學(xué)生分成了A，B，C，D4個(gè)等級(jí)。分組規(guī)則是：①每個(gè)小組由4個(gè)來(lái)自不同級(jí)別的學(xué)生組成；②學(xué)生自己選擇組員和組長(zhǎng)。通過(guò)老師指定小組的形式實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的協(xié)作學(xué)習(xí)，主要有以下兩個(gè)方面：①學(xué)生協(xié)作參與部分章節(jié)的講解；②學(xué)生協(xié)作完成仿真和自選題目。通過(guò)這兩個(gè)方面協(xié)作學(xué)習(xí)，使學(xué)生們對(duì)理論知識(shí)有了更深刻的了解，使學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。協(xié)作學(xué)習(xí)具體實(shí)施流程如圖2所示。

1.學(xué)生協(xié)作參與部分章節(jié)的講解。數(shù)字電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但是實(shí)踐也離不開(kāi)熟練的理論知識(shí)。如果過(guò)分拋開(kāi)理論知識(shí)，使學(xué)生們?cè)趯?shí)踐中遇到許多的困難，將會(huì)嚴(yán)重影響積極性。通過(guò)讓學(xué)生們參與講解，能夠督促他們進(jìn)行深入的課前預(yù)習(xí)和培養(yǎng)他們的自學(xué)能力和理解能力。這里我們?cè)敿?xì)講解一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明我們是如何進(jìn)行的。教材的第5章-Tank Control Logical，分為4個(gè)部分：輸入使能端的控制邏輯分析及仿真；輸出使能端控制邏輯分析及仿真；溫度的控制邏輯分析及仿真；課件制作及講解。理論講解部分中組員協(xié)作的方式如圖2所示，其中①、②、③、④分別代表4個(gè)組員。

前3部分的難易程度基本上是一樣的，只有最后講解部分，只需對(duì)知識(shí)進(jìn)行整合和梳理思路即可。組員之間溝通主要是讓大家了解不屬于自己負(fù)責(zé)的部分，這樣就會(huì)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。對(duì)于程度不好的同學(xué)也是一種學(xué)習(xí)和補(bǔ)習(xí)的好機(jī)會(huì)；而對(duì)于程度好的學(xué)生在給程度不好的學(xué)生講解的過(guò)程中，也會(huì)使自己對(duì)知識(shí)有更深一層的理解。第四部分讓程度不好的學(xué)生負(fù)責(zé)，只是對(duì)于前面3個(gè)部分的整理。程度不好的學(xué)生在整理的時(shí)候，對(duì)知識(shí)的理解也會(huì)有所加深。通過(guò)協(xié)作學(xué)習(xí)學(xué)生的參與度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)教學(xué)方式，大家對(duì)理論知識(shí)的理解會(huì)更深入。通過(guò)協(xié)作學(xué)習(xí)在理論知識(shí)講解部分的使用，有助于學(xué)生掌握好理論知識(shí)。

2.學(xué)生協(xié)作完成仿真練習(xí)。我們所用的教材[2]在部分章節(jié)后面有“理論知識(shí)實(shí)例化”和“系統(tǒng)應(yīng)用”。對(duì)于這部分，教材中詳細(xì)講解如何根據(jù)功能要求，設(shè)計(jì)電路的過(guò)程。學(xué)生在教材的指引下進(jìn)行仿真練習(xí)，進(jìn)一步了解數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)仿真練習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步參與到學(xué)習(xí)中，并且激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和興趣。我們指定每4個(gè)人為一個(gè)小組，根據(jù)每個(gè)仿真題目的內(nèi)容，將其分為幾個(gè)難易程度不同的部分，給學(xué)生分配任務(wù)。例如：教材[2]在第4章“系統(tǒng)應(yīng)用”部分重點(diǎn)講解7段共陽(yáng)數(shù)碼管的顯示問(wèn)題。在教材中，將7端共陽(yáng)數(shù)碼管顯示問(wèn)題分為“顯示邏輯”，“卡諾圖和BCD譯碼器”，“每段表達(dá)式”，“邏輯電路和仿真”4個(gè)部分。每個(gè)部分由1個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)。在共同完成仿真作業(yè)期間，組員們還是要隨時(shí)溝通。對(duì)于這樣常規(guī)的仿真練習(xí)，不需要講解，在交作業(yè)的時(shí)候，附上每個(gè)組員的分工和完成情況的表格。除此之外，還要寫一個(gè)簡(jiǎn)短的報(bào)告和總結(jié)，這里面包括遇到的問(wèn)題和最后的解決方案。

3.協(xié)作完成自選題目。了避免理論和實(shí)際應(yīng)用的脫節(jié)，在完成一些常規(guī)的仿真練習(xí)之后，特意增加了自選題目的練習(xí)。這個(gè)設(shè)計(jì)題目，讓他們自己從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后嘗試解決問(wèn)題。對(duì)于自選題目的作業(yè)則需要簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，然后通過(guò)仿真對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行可行性驗(yàn)證。每個(gè)小組需要完成電路設(shè)計(jì)、電路仿真、講解設(shè)計(jì)思路3項(xiàng)。我們主要通過(guò)“浴室刷卡系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)說(shuō)明如何協(xié)作學(xué)習(xí)。確定題目后，小組成員進(jìn)行分工。他們將刷卡系統(tǒng)分為3個(gè)過(guò)程：刷卡分號(hào)、驗(yàn)證入室、計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)。浴室刷卡系統(tǒng)的原理圖如圖3所示。小組成員的分工如下：第1個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)刷卡部分的設(shè)計(jì)及完整電路的仿真，第2個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)驗(yàn)證入室部分，第3個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)部分及課件制作，第4個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)部分。

對(duì)浴室刷卡系統(tǒng)工作原理詳細(xì)分析如下：第1個(gè)同學(xué)對(duì)刷卡分號(hào)原理分析如下：浴位分為2種，可用與不可用，分號(hào)時(shí)選擇可用浴位。第2個(gè)同學(xué)對(duì)驗(yàn)證入室部分原理分析如下：每間浴室有臺(tái)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)機(jī)，每臺(tái)機(jī)器上有編號(hào)，對(duì)應(yīng)其浴位，如：1號(hào)。在刷卡時(shí)卡中也會(huì)置一個(gè)編號(hào)。當(dāng)機(jī)器上的編號(hào)和卡中編號(hào)一致時(shí)，通過(guò)比較器，會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)，開(kāi)始通水，如果編號(hào)不匹配，不通水。第3個(gè)同學(xué)對(duì)計(jì)時(shí)部分的分析為：通水后，開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)。計(jì)時(shí)采用555計(jì)時(shí)器。第4個(gè)同學(xué)分析了計(jì)費(fèi)方式：分段計(jì)費(fèi)，前10分鐘，1元起價(jià)；超過(guò)10分鐘，每分鐘1角。原理分析完成之后，開(kāi)始原理圖的設(shè)計(jì)。原理圖的設(shè)計(jì)涉及到元件的選擇。在作業(yè)的附件中，列出所使用元件。用到的元件有555計(jì)時(shí)器，74LS147，74LS194，74LS145，74LS85，74LS161，74LS47，74LS192，74LS112。然后用這些元件搭建電路，并用multisim對(duì)設(shè)計(jì)出的電路進(jìn)行了仿真分析。學(xué)生通過(guò)用所學(xué)過(guò)的芯片，對(duì)這些芯片的功能有了更深入的了解；在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，是對(duì)理論知識(shí)的復(fù)習(xí)；培養(yǎng)了學(xué)生查找資料的能力和自學(xué)能力，使學(xué)生們真正感覺(jué)到數(shù)字電子技術(shù)這門課程并不是紙上談兵。通過(guò)自選題目的協(xié)作過(guò)程，讓學(xué)生們能夠感受到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。

二、學(xué)生的評(píng)估反饋

為了對(duì)我們的教學(xué)改革進(jìn)行評(píng)估，除了正常的考試之外，我們還增加了學(xué)生的評(píng)估反饋環(huán)節(jié)。每個(gè)學(xué)生寫一篇不記名的對(duì)于教學(xué)改革方法的意見(jiàn)。我們對(duì)反饋意見(jiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)將統(tǒng)計(jì)結(jié)果總結(jié)如下：（1）大多數(shù)對(duì)于這樣縮減理論講解、增加仿真練習(xí)和自由題目的作業(yè)的教學(xué)方式都是很滿意的。（2）他們覺(jué)得自己學(xué)到了很多的東西，不僅僅是課本上的理論知識(shí)，而且讓他們的思想不受束縛。（3）他們希望我們能夠布置更多的實(shí)踐性的題目。有學(xué)生也提出在協(xié)作學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題。比如，4人一組，成員有點(diǎn)多，存在“打醬油”的同學(xué)；對(duì)于自選題目，開(kāi)始有點(diǎn)晚，布置一次有點(diǎn)少；還有其他的一些問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，我們會(huì)在下一步的改革中采取相應(yīng)的措施，盡量讓大家都能夠愉快有效地進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)。

在這里，我們提出了一種基于協(xié)作學(xué)習(xí)的數(shù)字電子技術(shù)課程改革的方法。由于實(shí)踐必須靠學(xué)生參與來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此我們從增加學(xué)生參與度出發(fā)，在教學(xué)改革中采用協(xié)作學(xué)習(xí)。實(shí)踐離不開(kāi)理論的支撐，因此也不能過(guò)分拋棄理論。我們?cè)诶碚摬糠趾蛯?shí)踐部分都采用了協(xié)作學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生們充分地參與到這門課程中。在反饋意見(jiàn)中，學(xué)生的支持也證明我們的教學(xué)改革方法是有效的。

參考文獻(xiàn)：

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