三位一体化的数字电子技术教学模式改革研究

三位一体化的数字电子技术教学模式改革研究

何秉姣

（中南民族大学计算机科学学院，湖北武汉430074）

摘要：教学模式是有效完成教学任务的重要因素，是直接影响教学质量的关键一步。本文在分析数字电子技术课程传统教学模式存在问题的基础上，提出了三位一体化的教学模式，并从这种新型教学模式的具体对象和内容方面予以研究分析，结合实际工作实验，收到一定的效果。对培养学生动手能力、自学能力和与人协调沟通能力等方面具有极大的价值。

关键词：教学模式；数字电子技术；三位一体化

自高教改革近多年来，本课程的教学模式进行了一系列的改革，在教学内容、教学平台、教师培训及其实验平台和考核方面也取得了一定的成效。但随着计算机技术的日新月异，和社会对计算机类人才实践能力、运用知识等综合能力不断提出更新更高的需求，这些需求倒逼着对本课程教学模式的改进和创新。需要教师进一步在教学内容、教学方法等合理调整、提高教师能力、遵循教学规律来加强学生实验实践能力，和课程考核等方面予以研究。

一、数字电子技术课程传统教学模式存在问题的分析

本课程传统教学模式在教学内容方面主要包括理论教学和实验教学。理论教学以课堂教学形式进行，学生被动接纳知识。实践教学以验证性实验为主，起到巩固课堂学习的目的，最后进行书面试卷的形式考核。结合社会人才的新需求，传统教学模式存在一定的问题。

（一）教学内容细化分类不够，教学平台单一

一般采用简单教学模式，没有充分利用先进齐全的实验室设备，没有合理分配和使用课程学时，把抽象的理论性强逻辑强的知识，用直观的模式予以表达。另外由于专业学时压缩的需要，一般高校处理方式不是简单缩减理论和实验学时，就是干脆删掉本课程，这是一种消极适应的处理模式。

（二）强调教师遵循成人学习规律不够，没及时提供大学生动手的机会，增强学生的感性认识，激发学生的兴趣，从而慢慢消除学生惧怕计算机硬件的心理困惑，不再逃避类似课程的学习

多年应试教育下来，学生还没有养成有效自我管理的好习惯和能力，[1]导致不少大学生课堂不上老师进度，或者没兴趣听课，玩手机，大把的课余玩游戏或者无所事事。几年下来，专业没学好，就业难，还养成很多不好的习惯。所以遵循成人学习规律，结合课程引导学生进行自我管理好习惯的积累，培养自学能力，通过布置个性化有针对性的作业，引导学生思考、讨论，消除学生抄袭作业的可能。[2-4]

（三）考核形式单一

传统考核模式难以调动学生的学习激情，分数至上的模式引导的是重视理论学习，轻视实践动手能力。

二、优化教学模式对促进教学工作、提高教学质量的作用和意义

（一）完善本课程教学模式，提升教学质量

从多方面完善教学模式，提升学生学习兴趣，消除学生面对惧怕逻辑性强抽象性强知识，通过课外作业，和课内及时有效动手，引导学生自主学习，激发学生学习兴趣和潜力。这是教育的根本目的。[5]

（二）提升了教师的理论水平和引导学生动手的能力

引导学生掌握Quartus II仿真软件。老师课内引导为辅，学生合理利用课外时间为主，鼓励同学们讨论、自学，熟练实现数字逻辑电路图和VHDL编程两种输入模式。在仿真平台上加强本课程知识的学习和深入理解。这也为组成原理等后续课程学习提供更多学习平台。

（三）强调学生实践

更多提供学生理论与实践相结合的机会。这符合社会的实践能力基本需求。

（四）通过分组协作完成课题

培养学生整合知识、收集整理资料的能力，训练学生组织能力、合作与协作能力，写作和表达能力

在以上系统教学训练下，兼顾理论知识掌握的好坏和实践动手能力来考核评价学生，符合培养人才基本方向。在此基础上，本文针对本课程提出三位一体化的课程教学模式来完善教学。

三、三位一体化的数字电子技术课程教学模式

（一）具体研究对象和内容

1.具体研究对象。在数字电子技术课程学时极其有限的情况下，进一步细化分类教学内容，提升教师专业水平和与学生互动能力，将传统的简单理论加实验课程教学模式改革，研究形成理论、实验和实践一体化，课堂教学、实验室教学和课外自主学习一体化课程教学模式。

2.研究内容。在符合教学大纲教学要求与内容的前提下，把原有理论加实验机械分开教学的模式，有机整合成三位一体化的教学模式。本课程基本概念、数字逻辑代数和基本经典的方法、习题的解答在教室授课，大约20学时。具体数字电路的分析和设计验证性的知识在实验室授课，在老师引导下演示，学生照着学会用仿真平台实现功能部件的分析与设计，大约34学时。引导学生合理利用课外时间自学掌握QuartusII仿真软件的使用。较大复杂度和难度的课题，将分组来实现，大约12学时。每组分工严格，各行其值，各有收获，并集中演示请学生讲解课题实现的完整过程、体会和收获。

教学内容分成三部分：一是在课堂教室里，把逻辑推理性强的知识用多媒体设备演示和黑板逐一推导，构建知识的整体框架。习题的解答也在教室进行。二是需要立马验证辅助理解的抽象知识在实验室进行，结合实验室多媒体设备和实验设备，老师先讲解一般方法，经典例题，学生立马练习相关习题，予以验证理解。老师可以及时通过实验等方式解答学生的疑惑。其优点就是学生有机会动手参与，调动了学生学习的主动性，符合成人学习特点。以上两部分的学时就是传统教学模式的理论学时，但新的教学模式既完成了理论知识的传授，也完成的基本验证性实验的任务。三是利用传统实验的12学时，完成课程设计的实践内容，增强学生运用知识的机会和能力。基本原则：学生为主、标准统一、过程透明、均有收获。通过合理分组，引导学生运用学到的知识完成复杂度难度较大的课题。从课题验收标准学生分组、课题的选择、任务的划分、过程管理、课题完成到文档整理、演示评价，都严格管理，培养学生自我督促，互相激励的机制。这可以充分调动学生主动用好课外时间，也可以培养学生互相协调沟通能力、文档的撰写能力。对于课程设计实践中遇到的问题，老师在实验室予以一对一指导解答。

（二）研究拟达到的目标

1.形成系统完善的本课程教学模式。任课教师授课水平和与学生互动能力大大提到，受到学生认可和好评。以本学院为样本，形成完整合理的新的教学模式，整理完整的相关文档。

2.引导学生掌握Quartus II仿真软件，熟练实现数字逻辑电路图和VHDL编程两种输入模式。引导学生不仅理性掌握数字电子技术课程的基本概念和基本方法，通过基本验证性实验和课题实践还能感性了解计算机底层电路的分析与设计，做到理论与实践的有机结合。

3.通过课外作业，和课内及时有效动手，引导学生自主学习，激发学生学习兴趣和潜力。通过分组协作完成课题，培养学生整合知识、收集整理资料的能力，训练学生组织能力、合作与协作能力，写作和表达能力。

（三）拟解决的主要问题

1.激发学生的学习兴趣，引导他们充分合理利用课余时间的好习惯，逐步熟练掌握Quartus II仿真软件的使用。

2.规划好衔接好教室课堂讲授、实验室讲授和学生分组实践的内容与进度。实时关注学生理解掌握知识的程度，做动态调整。

3.课题分组时，结合学生具体情况有机搭配，做到每个同学都有相应的收获。

本项目预期首先在本校推行实施，通过一段时间验证完善之后，将整理出来的各种资料成果进一步在湖北省计算机类专业人才培养的七校联盟，和相关高职高专类学校推行实施。另外，一旦该教学模式在本课程中运作成熟后，还能推广到其他课程，共同实现强化学生实践动手能力的培养，激发学生的学习兴趣和逐步养成较强的自学能力、协调合作能力。

四、本教学模式的特色、创新

（一）以人为本，遵循成人学习多元理论规律，多模式有机结合教学模式

（二）强化提高学生实验和实践动手能力

（三）有效解决课时不足的问题

教改以来，本课程的学时从96减少到88，再减少到72，还减少到66。但除基本概念、基本方法等内容是必须要讲解外，还要介绍本课程的最新发展，例如新的实现平台等内容。一少一多的矛盾，用本项目提出的教学模式能主动有效解决。

（四）激发学生学习兴趣和自信，为后续课程打下坚实基础

激发了学生的学习兴趣，消除了学生对硬件课程的恐惧，额外掌握了仿真软件的使用，对后续计算机组成原理、计算机接口技术以及单片机等课程的学习打下基本知识和学习自信等多方面的基础

五、小结

本教学模式不仅完成基本教学任务，还额外培养了学生积极参与、自我管理，主动自信学习以及与人协作互动的能力，实现了教育本质就是增强人的自信，提升人的能力。通过一个学期的实验性实施该教学模式，获得绝大部分学生的好评。另外。再通过不断完善该模式的基础上，可以把研究成果在本学校、兄弟院校予以推广，共同达到多层次培养学生的目的。

（注：本文系中南民族大学校级教研项目）

参考文献：

[1]何秉姣.基于管理能力为导向的信息安全专业课程设置建议[J].教育教学论坛，2012，（10）：45-46.

[2]何秉姣.实现善用自律降低信息安全威胁的举措[J].湖北经济学院学院（人文版），2012，（6）：26-27，132.

[3]方宏建.大学生人格培育应从典型行为入手[J].高教理论战,2012，（3）：42-46.

[4]霍佳静.全面优化教学环节活动机制探析[J].科技资讯，2011，（2）：153-154.

[5]何秉姣.“数字电子技术实践教学的研究与实施”[J].计算机教育，2009，（2）.