基于建構主義的《數字電子技術》實訓教學探索

摘要: 本文作者探討了《數字電子技術》實訓教學基于建構主義的教學模式。由于建構主義學習理論和教學理論倡導以“學”為中心，符合當前培養實用型、創新型職業技術人才的要求，同時該課程本身的特點又適合采用建構主義教學模式，因此作者在教學中進行了建構主義教學模式的探索，教學效果良好。

關鍵詞: 《數字電子技術》實訓教學建構主義教學模式

一、前言

建構主義(constructivism)源自關于兒童認知發展的理論。由于個體的認知發展與學習過程密切相關，建構主義詳細說明了人類學習過程的認知規律。建構主義學習理論和建構主義學習環境強調以學生“學”為中心，不僅要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變為信息加工的主體、知識意義的主動建構者，而且要求教師由知識的傳授者、灌輸者轉變為學生主動建構意義的幫助者、促進者。可見在建構主義學習環境下，教師和學生的地位、作用和傳統教學方法相比已發生了很大的變化。這就意味著教師應當在教學中摒棄以教師為中心，一味向學生灌輸知識的傳統教學模式，采用以學生“學”為中心的全新的教學方法和教學設計思想。由于多媒體計算機和基于互聯網的網絡通信技術適合建構主義學習環境，能有效地促進學生的認知發展，因此基于建構主義的教學模式越來越被廣大師生接受。

二、《數字電子技術》實訓教學的特點和目前存在的問題

《數字電子技術》是高職高專電子類專業學生的一門重要的專業基礎課，課程內容主要包括組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大部分。學生既要精通數字電子技術理論，又要掌握電路設計、電路研究和調試技術。為達到這些要求，各院校均開設了實訓課程。通過實訓，學生能掌握實訓內容的基本理論、方法和操作技能，并具備一定的科學素養，養成良好的操作習慣和創新意識。該課程具有很強的工程性，各院校有必要采用適合該課程特點的建構主義教學模式。

目前由于高職院校的教學模式和教學手段還沒有完全達到職業教育的要求，因此《數字電子技術》實訓課的開展存在以下幾點問題:(1)平時學生動手做實驗，動手進行小制作的機會少，對硬件功能、特點和參數的認識、了解不多。學生往往依賴教師的講解，有的學生知其然不知其所以然，出現故障不會排除。(2)實訓內容完全由實訓指導書決定，學生在實訓過程中基本上是依葫蘆畫瓢。一次實訓下來，一些學生往往只會焊接，使其養成了惰性。(3)理論課進度往往落后實訓課，難度較大、綜合性較強的實訓往往沒辦法做，加之有些學生依賴性太強，實訓效果也達不到要求。為了改變目前的狀況，強調學生主動思考，主動解決問題，培養學生的主動建構意識，教師采用建構主義的教學方式來進行實訓課的建設勢在必行。

三、基于建構理論的《數字電子技術》實訓教學實例

建構主義學習理論提倡的方法是教師指導下的、以學生為中心的學習。在整個教學過程中，教師起組織、指導、幫助和促進的作用。教師可利用情境、協作、會話等學習環境要素充分發揮學生的主動性、積極性和創造精神，最終達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的。基于該課程的特點和多年的教學經驗，筆者在實訓教學過程中將“情境”、“協作”、“會話”、“意義建構”四要素有機地結合，最終達到了使學生最大限度地主動獲得知識的目的。

(一)創設情境，探究問題。

教師要想帶學生成功地完成一次《數字電子技術》的實訓，首先必須激發學生的探索興趣，讓他們有強烈的欲望積極參加實訓，而不會被復雜的電路和制作過程嚇倒。因此教師要為學生創設符合教學內容、要求的情境，提示新舊理論知識的聯系，幫助學生建構實訓內容當中所涉及的知識的意義，在學生的腦海中形成初步的意義建構。在教師的教學設計中，這一點非常重要。

下面以實訓課題之一——《智力競賽搶答器的設計》為例，介紹具體的實施方法。

在實訓開始的第一課，筆者通過多媒體讓學生觀看電視智力競賽搶答類的節目，讓學生仔細發現競賽中的每一個細節，讓其找尋搶答控制的規律。學生通過找尋每一個細節，提高了探索興趣，同時也找到了這次實訓任務的每一個設計要求。在這種情境中獲得的設計要求比教師直接給出設計要求效果要好。在學生對搶答器的工作順序有了初步認識的情況下，筆者把具體的設計要求用問題的形式展示給每個學生。筆者提出的每一個問題都是學生頭腦中即將形成的意義建構的概念框架的節點，隨著學生對問題探索的深入，意義建構的框架就會逐步形成。筆者對智力競賽搶答器提出的問題有:

1.參賽選手搶答時按下的按鈕是何種開關?它需要手動復位嗎?

2.幾位選手同時搶答時，為什么只有一個選手的搶答有效，指示燈亮并伴有音樂，而其他選手的搶答無效呢?

3.回答問題正確與否、加分還是減分由主持人決定，成績是如何顯示和調節的呢?

4.一輪搶答結束后，指示燈如何熄滅?該動作應如何控制?

(二)獨立探索，適時幫助。

問題的提出相當于給了學生一個探究的方向，接下來學生進入到自主學習、獨立探索的階段。鑒于數字邏輯電路的復雜性，教師完全放手讓學生獨立探索，會讓一部分能力有限的學生望而生畏，此時教師的適時幫助是有必要的。教師應當向學生提供解決問題的有關線索。比如應收集哪些硬件資料，從何處獲取有關信息，可以參考哪些相關電路知識，等等，教師給學生提供必要的支持。對于某些學生不懂的環節，教師還應當適時地對學生講解理論知識，將新舊理論知識進行連接。

進入到獨立探索階段，學生需要必要的支持，這包括硬件環境和軟件環境的支持。硬件環境指的是教學院系給學生提供實訓教學環境:1.配備有互聯網的多媒體教室，學生可查閱資料，還可以為協作討論提供便利。2.配備需要的硬件和工具，比如制作所需的元器件、芯片、電路板和操作工具。軟件環境指的是教學院系提供的計算機輔助設計、仿真分析、調試軟件，如EWB。

通過多方位分析和查找資料，學生對筆者提出的問題和設計思路有了一定的想法，形成了意義建構的初步框架。比如對于按鈕開關，學生查找了歐姆龍開關B3F，以及無抖動開關的工作原理;對于控制搶答的核心芯片，學生參閱了各類鎖存器，比較了它們的不同特點;對于顯示計分，學生查閱了十進制計分電路，各類集成加減法計數器、譯碼顯示器等硬件芯片的功能。在這個過程中學生不僅學會了多方面地利用現有的資源，而且能在學習中反復、主動地去理解以前學習的各個理論知識，以前在頭腦中的觸發器、組合邏輯電路、時序邏輯電路等知識點逐步連接在一起。通過EWB，學生可以將自己的設計隨時進行仿真、修改、調試，雖然許多學生的設計暫時會不成功，但這些感性和理性認識的交互進行，對學生自主學習能力的形成有很好的促進作用。

(三)協作學習，完成實訓。

建構主義教學理論強調“協作學習”與“會話”。協作發生在學習過程的始終。協作對學習資料的搜集與分析、設計的提出與驗證、學習成果的評價直至意義的最終建構均有重要的作用。會話是協作過程中不可缺少的環節。學習小組成員之間必須通過會話商討完成規定的學習任務，通過會話，每個學習者的思維成果(智慧)為整個學習群體所共享，因此會話是達到意義建構的重要手段之一。

學生經過前期的工作，邏輯電路設計初步完成。借助于多媒體教學工具，筆者根據具體情況，讓學生以個人或小組為單位進行設計展示，充分展示各自的觀點。鑒于數字電路的特點，同一邏輯可以采用多種方式完成，學生的設計也是各式各樣，但一定存在優劣差別。學生彼此相互交流、相互借鑒、取長補短，在筆者指導下對電路設計進行了優化。比如對搶答器核心芯片八D鎖存器74HC573的鎖存功能端子自動鎖存及解鎖的控制環節設計，很多學生的設計都存在各種矛盾，經過筆者和學生共同參與的協作會話環節，這個難題得以解決。

實訓設計最終要進行硬件的制作，如果僅僅只停留在計算機輔助設計和調試上，那就是“紙上談兵”。硬件的制作和調試是高職電子類學生的必需技能。在制作的過程中，協作學習同樣可以幫助學生應對各種實際問題。學生通過協商解決，不僅可以完成實訓，而且可以培養團隊精神。

通過這樣的協作學習環境，學生群體的智慧和思維可以被整個群體所共享，也就是整個學習群體共同完成對所學知識的意義建構，而不是其中的某一位或某幾位學生完成意義建構。

(四)意義建構、效果評價。

實訓設計和制作過程后，學生需要寫出詳細的實訓報告。筆者指明了實訓報告的項目和描述方法。通過詳細的整理報告，學生進一步理清了頭腦中與本次實訓有關的所有感性和理性的知識，再一次他們找到了各種感性和理性的知識之間的內在聯系，達到了對知識的完整意義建構的目的。

效果評價是實訓課程的最后環節，也是建構主義教學方式的一個環節。效果評價可以通過自我評價和集體評價兩種方式進行。自我評價采用在報告中寫出“實訓感言”的方式進行，筆者既能了解學生在本次實訓的收獲，又能了解學生對這種教學方法的具體看法，對筆者的建議，有些學生還及時向筆者反映仍未明白的知識點。這些都為今后教學改進提供了參考。集體評價筆者采用了小組交流的方式，評價內容重點包括:自主學習能力、對小組協作學習作出的共獻。筆者積極鼓勵那些努力探索的學生，激發他們學習創造的信心，也給其他一些存在依賴性的學生一些探索的經驗，鼓勵他們學會與同學合作，努力完成實訓。

四、結語

在《數字電子技術》實訓教學中，筆者將實訓的重點以問題探究的形式給出，以此激發學生的學習積極性，引導學生自主建構學習平臺，變被動學習為主動研究，筆者給予適時的幫助，從而達到提高學生的學習能力與學習質量的目的。這種教學模式依托于現代化的教學手段、良好的實驗條件，在國家大力扶持職業教育的政策下，各高職院校的實驗室建設日趨完善，相信這樣的教學模式會越來越受到學生的歡迎，收到更好的教學效果。

參考文獻:

[1]何克抗.建構主義的教學模式、教學方法和教學設計[J].北京師范大學學報(社會科學版)，1997，(5).

[2]胡曉光，王建華，崔健宗.基于建構主義的電子技術教學模式的研究與實踐[J].中國教育教學雜志(高等教育版)，2006，(12).

[3]袁維新.國外基于建構主義的科學教學模式面面觀[J].比較教育研究，2003，(8).

[4]劉儒德.基于問題學習對教育改革的啟示[J].教育研究，2002，(2).