付 莉,付秀偉,陳玲玲,范浩宇

(吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院，吉林 吉林 132022 )

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐作為理論課程的知識的運(yùn)化、延伸和拓展環(huán)節(jié)，對課程建設(shè)起到至關(guān)重要的作用[1]。傳統(tǒng)實(shí)踐過程中，學(xué)生以規(guī)定時間完成設(shè)計任務(wù)，但由于學(xué)生專業(yè)知識儲備不同，各屆學(xué)生能力不同，固定式實(shí)踐教學(xué)不完全適合所有學(xué)生，導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足，影響課程學(xué)習(xí)效果以及后續(xù)課程學(xué)習(xí)信心。目前，在云技術(shù)、人工智能、5G技術(shù)發(fā)展的推動下，教育界掀起了云班課學(xué)習(xí)的浪潮，延伸了教育模式，也增加了課程靈活性。但對于線上自主學(xué)習(xí)模式，更需要學(xué)生有內(nèi)在動機(jī)。數(shù)字化教學(xué)過程中，線上知識傳授、鞏固，線下知識運(yùn)化、實(shí)踐，以提高教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。因此，本文以線上云班課、線下實(shí)踐作為課程載體，利用ARCS學(xué)習(xí)[2-3]動機(jī)模型對數(shù)電實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，激發(fā)并維持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，改善教學(xué)效果。

一、ARCS教學(xué)模型內(nèi)涵

ARCS模型始于20世紀(jì)80年代，是由美國John M Keller教授提出一種教學(xué)設(shè)計模型[4]。該模型關(guān)注于調(diào)動學(xué)習(xí)動機(jī)，從激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)到維持動機(jī)，從關(guān)注需求到渴望需求，從期望成功到獲得成功，從單次滿足到課程滿足。模型由層次化[5]：注意(Attention)、關(guān)聯(lián)(Relevance)、信心(Confidence)和滿意(Satisfaction)組成完整的動機(jī)模型。教師依據(jù)四個維度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計以促進(jìn)學(xué)生內(nèi)部動力，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，提升教學(xué)效果。其中，注意模塊是通過暖場、破冰的方式引起學(xué)生注意，同時維持學(xué)生注意力；關(guān)聯(lián)模塊是利用自身相關(guān)性、個人需求激發(fā)對知識的渴望；信心模塊是通過學(xué)習(xí)獲取成功的喜悅，自我價值的體現(xiàn)；滿意模塊則是感受學(xué)習(xí)過程樂趣，自我評價的過程。ARCS動機(jī)模型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 ARCS模型結(jié)構(gòu)圖

二、數(shù)電實(shí)踐ARCS教學(xué)設(shè)計

(一) 教學(xué)可行性分析

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐課程實(shí)用性很強(qiáng)[1]，涉及面較廣。傳統(tǒng)純講授式教學(xué)抑制了學(xué)生探索能力，教學(xué)效果并不理想，為提升教學(xué)效果，根源在于利用教學(xué)設(shè)計和模型調(diào)動學(xué)習(xí)動機(jī)。而ARCS教學(xué)內(nèi)涵則是激發(fā)內(nèi)部動機(jī)，根據(jù)模型引入數(shù)電生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生興趣，提倡自主連接電路，設(shè)計電路，探究問題，共同解決問題，開拓設(shè)計電路。針對性設(shè)計課堂目標(biāo)、課程目標(biāo)和專業(yè)目標(biāo)，學(xué)生以實(shí)踐成果、創(chuàng)新成果促自信心，構(gòu)建自我滿意度。因此利用ARCS教學(xué)模型應(yīng)用于數(shù)字電子實(shí)踐課程教學(xué)中是可行的。

(二) 實(shí)踐教學(xué)設(shè)計

1.教學(xué)安排設(shè)計

數(shù)電實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節(jié)是課程理論聯(lián)系實(shí)際的重要部分，針對理論教學(xué)內(nèi)容安排設(shè)置層次性實(shí)踐環(huán)節(jié)，大體包括3個層次：基礎(chǔ)驗證實(shí)驗、綜合設(shè)計實(shí)驗和系統(tǒng)設(shè)計實(shí)驗。驗證性實(shí)驗針對基礎(chǔ)知識點(diǎn)、基本芯片、基礎(chǔ)測試內(nèi)容而設(shè)計，為學(xué)生扎實(shí)基礎(chǔ)服務(wù)；綜合設(shè)計針對幾個章節(jié)內(nèi)容，聯(lián)合多個集成芯片設(shè)計簡易實(shí)例，為學(xué)生工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)，建立設(shè)計思維，鞏固加強(qiáng)理論知識理解；系統(tǒng)設(shè)計是綜合課程所有知識完成的一種系統(tǒng)設(shè)計，構(gòu)建系統(tǒng)設(shè)計思維，建立創(chuàng)新意識，該任務(wù)的設(shè)計方案、指標(biāo)及運(yùn)用知識較多，起到承接數(shù)電知識，延伸構(gòu)建專業(yè)思維構(gòu)架的作用。

傳統(tǒng)教學(xué)過程中，實(shí)踐環(huán)節(jié)安排在理論課程之后，但在課程教學(xué)初期普遍學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論，學(xué)生對數(shù)電課程內(nèi)部驅(qū)動力不足，學(xué)習(xí)興趣不高，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，感官觸覺是最直接的方法。所以，基于ARCS激發(fā)動機(jī)原理，本文按照教學(xué)內(nèi)容層次性對實(shí)踐教學(xué)安排進(jìn)行設(shè)計，對于基礎(chǔ)驗證性實(shí)驗，挑選部分實(shí)驗安排于理論課程之前，安排學(xué)生在課外進(jìn)行預(yù)習(xí)，課內(nèi)操作實(shí)踐，體驗實(shí)體芯片的測試，真實(shí)感受實(shí)驗效果，同時記錄實(shí)驗過程中問題，待理論學(xué)習(xí)時分析原因，理解操作涵義。同時，考慮到學(xué)生操作失誤導(dǎo)致硬件設(shè)備損壞、操作不熟練影響自信心、教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度情況，通過云班課上傳微視頻、網(wǎng)址鏈接、操作手冊供學(xué)生學(xué)習(xí)，同時利用仿真軟件提前操作，觀察實(shí)驗結(jié)果并在線提交問卷、作業(yè)。

2.課內(nèi)教學(xué)設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐是理論具體實(shí)施驗證的過程，從實(shí)踐操作類型上分為硬件和仿真實(shí)驗，從知識結(jié)構(gòu)上分為驗證性、綜合性和系統(tǒng)工程型實(shí)驗。為了高質(zhì)量培養(yǎng)學(xué)生動手能力、認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力，每位學(xué)生單獨(dú)操作一個實(shí)驗臺，人數(shù)限制在20人以內(nèi)，小組實(shí)踐保證課內(nèi)教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合ARCS動機(jī)模型設(shè)計課內(nèi)教學(xué)，加強(qiáng)課程參與互動性，提升課程滿意度。

(1)A(Attention)：即引起學(xué)生關(guān)注[6]。通過課程要求及課前預(yù)習(xí)，學(xué)生已了解實(shí)踐內(nèi)容，但對于新的實(shí)驗器件、設(shè)備、實(shí)現(xiàn)效果腦海中仍有些模糊，另外，上課初期，學(xué)生思緒未平穩(wěn)，無法靜心實(shí)踐課題，因此，教師借助云班課智能教學(xué)，進(jìn)行前測摸底問答、頭腦風(fēng)暴，將學(xué)生迅速帶入課程主題中，亦可結(jié)合實(shí)驗操作臺，演示部分實(shí)驗，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題，延伸實(shí)驗內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)設(shè)計指標(biāo)和個人能力，依次完成實(shí)驗內(nèi)容。

(2)R(Relevance)：即課題關(guān)聯(lián)性。實(shí)驗實(shí)踐課程相對于理論課程的參與度較高，學(xué)生興趣也有所提高，但驗證性實(shí)驗僅訓(xùn)練學(xué)生熟悉芯片功能及芯片使用，經(jīng)過幾輪實(shí)驗部分學(xué)生早已輕車熟路，興趣度有所下降，實(shí)踐課程針對部分設(shè)計應(yīng)聯(lián)系生活實(shí)際，難度適中卻又具有設(shè)計性，例如：“組合邏輯電路分析和設(shè)計”實(shí)驗，針對邏輯函數(shù)變換鏈接集成芯片實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計方案完成目標(biāo)[7]，以往數(shù)電設(shè)計實(shí)例較少(交通燈、表決器、加法器)，本文在模型設(shè)計中增加實(shí)例場景設(shè)計和多重指標(biāo)(煙霧報警器、舉重表決器、娛樂搶答器等)，學(xué)生根據(jù)專業(yè)、興趣度，自由選擇設(shè)計題目和指標(biāo)，硬件條件不足時，利用仿真軟件擴(kuò)充設(shè)計思路，調(diào)試實(shí)驗箱驗證創(chuàng)新性設(shè)計正確性。源于生活卻又高于生活的設(shè)計不僅能引起學(xué)生注意，更維持了學(xué)生專注度。

(3)C(Confidence)：建立自信心[8]。在動機(jī)模型中自信心是動機(jī)模型環(huán)路中至關(guān)重要的連接模塊，通過學(xué)生關(guān)注，興趣驅(qū)動，知識掌握后學(xué)生才會有信心，而自信心也會再次驅(qū)動學(xué)習(xí)動機(jī)，達(dá)成學(xué)習(xí)效果。根據(jù)耶克斯一多得森定律(The Yerks-Dodson Law)，學(xué)習(xí)效果只有在學(xué)習(xí)動機(jī)適中時才表現(xiàn)最好，學(xué)習(xí)動機(jī)過高時學(xué)習(xí)效果反而下降，所以依據(jù)云班課課前反饋、師生溝通、專業(yè)水平等情況，實(shí)踐期望目標(biāo)需設(shè)置恰當(dāng)。本課程實(shí)現(xiàn)驗證性實(shí)驗的同時延伸專業(yè)設(shè)計指標(biāo)，利用云班課先搶答、前測，給以獎勵分值，對具有難度系數(shù)設(shè)計任務(wù)給予提示或簡易講解。例如：“選手搶答器”設(shè)計以往利用單一聲光顯示，建議同學(xué)利用數(shù)碼管顯示搶答成功選手號，聯(lián)系組合電路其他芯片如74LS48、數(shù)碼管等芯片，在難度系統(tǒng)中等的情況下，保證多數(shù)同學(xué)完成任務(wù)，增加自信心。實(shí)踐改革中通過多樣網(wǎng)絡(luò)活動形式的融入，結(jié)合課堂實(shí)踐活動，刺激課堂焦點(diǎn)話題的注意度，增強(qiáng)學(xué)生自信心，維持自驅(qū)動力。

(4)S(Satisfaction)：具有成就感。課內(nèi)實(shí)踐的成就感源于三個部分：知識技能、認(rèn)知能力和情感反饋。以往學(xué)生的成就感基本靠教師給以考核成績獲取，但最后的考核只能反應(yīng)學(xué)生部分水平，在智慧教學(xué)發(fā)展的推動下，云班課輔助教學(xué)考核作用較大。滿意度模塊設(shè)計中，教師開展多樣實(shí)踐(例如：測試芯片、糾錯電路、互助小組)活動調(diào)動學(xué)生積極性，也有各種測試、調(diào)查、搶答環(huán)節(jié)，系統(tǒng)測評時，小組學(xué)生亦可互評，均以一定比例作為課程考核成績。成績不僅體現(xiàn)技能掌握情況，更多是解決問題過程，思維拓展能力，綜合評定學(xué)生成績。在情感目標(biāo)方面，學(xué)生對知識、課程、專業(yè)具有良好的學(xué)習(xí)動力、熱愛情感也是課程的滿意度[9]。

3.課外教學(xué)設(shè)計

為保證課內(nèi)教學(xué)時效性，課外實(shí)踐必不可少。實(shí)踐活動是學(xué)生加深理論知識，深化認(rèn)知工程的過程，僅通過短暫課內(nèi)時間無法滿足每位同學(xué)學(xué)習(xí)強(qiáng)度，確保課外實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量對培養(yǎng)工程實(shí)踐人才毅然重要。本文同樣以ARCS模型設(shè)計課外實(shí)踐，面向激發(fā)動機(jī)、維持動機(jī)[10]，以課外學(xué)習(xí)、調(diào)研、實(shí)踐、調(diào)試、反思、實(shí)現(xiàn)作為學(xué)習(xí)動機(jī)的表現(xiàn)形式。

(1)A(Attention)課外關(guān)注度，對于大二學(xué)生而言，實(shí)踐基礎(chǔ)并不堅實(shí)，首先令學(xué)生有感官的沖擊和認(rèn)識是必要的，通過云班課上傳教學(xué)視頻、微視頻、網(wǎng)絡(luò)鏈接、PPT等資源，學(xué)生提前學(xué)習(xí)操作步驟，注意事項以及操作規(guī)則，并自主調(diào)研相關(guān)資料，一則減少設(shè)備損壞率，二則為學(xué)生提供課程目標(biāo)；另外，為監(jiān)管課外云班課理論學(xué)習(xí)，學(xué)生觀看視頻后需做通關(guān)測試以獲取相應(yīng)預(yù)習(xí)分值，提升學(xué)習(xí)趣味性的同時也確保了預(yù)習(xí)質(zhì)量，為課內(nèi)實(shí)踐順利進(jìn)行打下鋪墊。

(2)R(Relevance)課外關(guān)聯(lián)性是教師對課外課題實(shí)踐認(rèn)知的設(shè)計。目標(biāo)定向：課內(nèi)時間，學(xué)生可完成基本驗證設(shè)計內(nèi)容，而類型設(shè)計部分多數(shù)同學(xué)難以完成，導(dǎo)致課程滿意度不高，故在課外教師可安排學(xué)生根據(jù)自身情況完成不同設(shè)計指標(biāo)，分等級在線上給予實(shí)踐分值；動機(jī)匹配：為增加課程實(shí)踐靈活性，可操作性，學(xué)生針對每個課題的不同方案、選擇不同芯片，通過仿真平臺驗證設(shè)計可行性；熟悉度：針對內(nèi)驅(qū)力、工程實(shí)踐能力較強(qiáng)的同學(xué)，難度系數(shù)低的實(shí)驗卻降低了學(xué)習(xí)興趣，為維持學(xué)習(xí)動力，根據(jù)以舊促新知思路，鼓勵學(xué)生完成創(chuàng)新性設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容聯(lián)系多元專業(yè)知識，引入專業(yè)知識前言學(xué)習(xí)內(nèi)容。

(3)C(Confidence)學(xué)生從實(shí)踐課程獲取最大的信心途徑就是實(shí)現(xiàn)完成設(shè)計任務(wù)，而學(xué)生之間基礎(chǔ)有差異，能力程度不同，課內(nèi)完成情況更是不同，課內(nèi)獲取的自信心程度略有不同，而自信心的個體差異也間接影響著后續(xù)學(xué)習(xí)、其他學(xué)科學(xué)習(xí)的個體心理。為保證學(xué)生在不同程度獲取自信心，課外實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置多種類型，多重設(shè)計指標(biāo)，多種實(shí)現(xiàn)途徑的課題供學(xué)生選擇；除此以外，教師可通過云班課提出實(shí)踐設(shè)計方案、方法，供同學(xué)們參考和思考，對一些關(guān)鍵性問題，以提問的方式進(jìn)行測試以引起同學(xué)注意，學(xué)生通過仿真軟件驗證線上提交作業(yè)。

(4)S(Satisfaction)學(xué)生對課內(nèi)實(shí)踐的滿意度時效較為短暫，而持久的滿意度需通過“內(nèi)外兼修”獲取。有效輔導(dǎo)：學(xué)生在課外實(shí)踐過程中遇到眾多問題，如不及時解決，直接影響學(xué)習(xí)動機(jī)維持度，根據(jù)斯坦福大學(xué)教育學(xué)教授Carol Dweck的理論：成長型思維可推進(jìn)人的不斷進(jìn)步、創(chuàng)新，有效溝通可以輔助建立成長型思維。所以，在數(shù)字化教學(xué)平臺的發(fā)展下，師生、生生利用云班課及時便捷的討論、溝通，加快問題解決，輔助課外教學(xué)順利進(jìn)行；強(qiáng)化成功：學(xué)生的成功需要得到認(rèn)可，對于本實(shí)踐課程，教師對完成難度系數(shù)高、創(chuàng)新性設(shè)計的學(xué)生應(yīng)給以額外分值，給予肯定和支持，對于課程以外，鼓勵學(xué)生參加競賽、工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)以致用獲得更高滿意度；分享成功：學(xué)生在實(shí)踐過程中逐一解決問題完成設(shè)計后，可分享自身實(shí)踐過程，體現(xiàn)對自己的滿意度，另一方面，其分享內(nèi)容也為教師教學(xué)提供反饋參考。

三、教學(xué)設(shè)計關(guān)注問題

基于云班課的ARCS動機(jī)模型使數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐過程得到了更好的延展性[11]，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，學(xué)習(xí)過程中獲得了自信心和滿意度，但在實(shí)施改革過程中也需面對眾多挑戰(zhàn)、關(guān)注問題。

(一) 課題類別層次性方面

教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計直接影響著教學(xué)效果，數(shù)字電子技術(shù)面對的授課對象較廣，專業(yè)較多，涉及面較大。所以，需根據(jù)專業(yè)設(shè)置不同的設(shè)計課題，引導(dǎo)學(xué)生建立專業(yè)知識思維，提升工程實(shí)踐能力。另外，每一屆學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)略有不同，教師在推送云班課資源時，需適度調(diào)整，激發(fā)興趣，引起學(xué)生思想共鳴，保證課前教學(xué)完成質(zhì)量。

(二) 參與度互動方面

教學(xué)的主體是學(xué)生，引導(dǎo)者是教師，實(shí)踐課程更加重視學(xué)生參與互動、提出問題、解決問題。實(shí)踐活動是理論知識運(yùn)化深入到實(shí)踐工程的過程，將知識最大程度應(yīng)用于實(shí)際生活實(shí)踐，改革的實(shí)踐課程應(yīng)讓學(xué)生親身體會到知識的趣味性，完成任務(wù)的成就感，具有評估達(dá)成目標(biāo)的信心。無論是硬件實(shí)現(xiàn)或是仿真測試，線上互動或是線下調(diào)研，課外小組還是課內(nèi)實(shí)踐，每項參與程度均是影響教學(xué)效果的決定因素。

(三) 師生溝通方面

良好的師生溝通互動是提升教學(xué)質(zhì)量的助燃?xì)?。ARCS教學(xué)模式的核心是激發(fā)學(xué)習(xí)動力，維持學(xué)習(xí)專注度，對于工程實(shí)踐課程學(xué)生遇到最大的困難就是解決思路不開闊，解決方法不恰當(dāng)，如不及時解決，學(xué)習(xí)動力則會迅速遞減，影響后續(xù)實(shí)踐過程。因此，師生、生生的及時溝通互動是課外小組工程實(shí)踐順利進(jìn)行的重要保障；另外，通過云班課課前師生互動反饋結(jié)果為教師課內(nèi)前測摸底工作提供參考依據(jù)，教師可根據(jù)本班級學(xué)生實(shí)際情況設(shè)計教學(xué)技術(shù)目標(biāo)，完成課內(nèi)教學(xué)滿意度。

(四) 滿意度方面

滿意度是維持學(xué)習(xí)動機(jī)的重要因素[12-13]。當(dāng)學(xué)習(xí)結(jié)果與學(xué)生期望相匹配時，滿意度油然而生，實(shí)踐課程滿意度不僅僅局限于課內(nèi)實(shí)踐，還有課外實(shí)踐及線上互動。教學(xué)設(shè)計實(shí)施過程中需遵循“焦點(diǎn)討論法”(ORID)的事實(shí)、體驗、理解、實(shí)踐四個層次進(jìn)行，保證學(xué)生課前預(yù)習(xí)充分、課內(nèi)操作順利、課后實(shí)踐自信。

(五) 考核方面

考核結(jié)果是評價學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，也間接影響學(xué)生的自信心。傳統(tǒng)實(shí)踐考核一般以某項設(shè)計作為測評結(jié)果，卻無法客觀反映整個實(shí)踐過程中課程表現(xiàn)、操作能力、解決問題能力。認(rèn)知能力及協(xié)作能力，因此借助云班課積分系統(tǒng)配合線下教學(xué)，綜合考核課前自主學(xué)習(xí)、課內(nèi)互動及操作、課后層次性實(shí)踐、綜合測評等環(huán)節(jié)，給予考核成績。有利于客觀評定學(xué)生，提高教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié) 語

基于ARCS動機(jī)教學(xué)模式對數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐課程進(jìn)行改革，闡述了ARCS模型內(nèi)涵，并通過教學(xué)安排、課內(nèi)教學(xué)、課外教學(xué)三部分對課程進(jìn)行研究和設(shè)計，分析其實(shí)施過程中面臨的挑戰(zhàn)。在實(shí)踐教學(xué)中利于現(xiàn)代數(shù)字化教學(xué)云班課以促進(jìn)激活學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，輔助提升教學(xué)效率和效果，為電子類實(shí)踐教學(xué)改革提供一定參考和借鑒。