“先行組織者”理論在《數字電子技術》課程教學中的應用

黃為勇，陳奎，高玉芹

摘要：針對我校應用型本科電子信息專業學生的實際情況和《數字電子技術》課程的特點，將奧蘇泊爾的“先行組織者”學習理論應用到課堂教學、課程實驗及電子電路設計的每個階段。教學實踐表明這是提高《數字電子技術》課程教學效果的一個有益嘗試，對提高學生的學習興趣，強化基礎知識與基本技能的掌握以及應用創新能力的培養具有較好的促進作用。

關鍵詞：數字電子技術；先行組織者；教學改革；應用型本科

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0075-02

一、引言

《數字電子技術》是我校應用型電子信息類本科專業的一門專業平臺課程，該課程對學生掌握電子技術的基礎理論、分析方法與設計方法以及培養專業素質和創新能力具有重要意義，在專業培養計劃中具有十分重要的地位。由于該課程的理論性與實踐性都比較強，如何在規定的學時內更好完成課程教學工作，提高學生的工程應用能力和實踐創新能力是一個需要我們認真探索的課題。近年來，我們在教學中始終遵循以培養學生工程素質和綜合應用能力為宗旨，圍繞如何將教學理念切實地轉化為教學行為，滲透到教學方法、教學內容等實際教學工作中，不懈改革與探索我校應用型本科專業《數字電子技術》課程的教學方法。針對《數字電子技術》課程理論性、實踐性與應用性都比較強的特點，為了引導學生積極學習以達到理想的教學效果，我們把整個課程教學為三個階段：第一階段為課堂理論教學階段，強調對電子技術基本理論知識的理解；第二階段為實驗教學階段，通過實驗強化對相關電子器件與相關知識的掌握；第三階段為電子電路設計階段，強調利用所學知識解決工程實際問題能力的鍛煉。同時將美國著名教育心理學家奧蘇泊爾（David·Ausubel）“先行組織者”學習理論應用到《數字電子技術》課程教學的每一個教學階段，教學實踐表明這對提高學生對課程的學習興趣，強化基礎知識、基本技能的掌握以及創新能力的培養具有較好的促進作用。

二、奧蘇泊爾“先行組織者”理論

“先行組織者”是奧蘇泊爾提出的一種新型學習理論。奧蘇泊爾認為，當學生面對一個新的學習任務時，如果學生原有的認知結構中缺少同化新知識適當的上位觀念或原有的觀念不夠清晰，則有必要設計一個先于學習材料呈現之前呈現一個引導性的材料。這個引導性的材料可以是一個概念、一條定律、一段說明文字，也可以是通俗易懂的語言或直觀形象的具體模型，在概括包容的水平上必須要高于要學習的知識或材料，一個與新舊知識發生聯系的橋梁，這種引導性的材料稱為“先行組織者”。“先行組織者”在學生學習較陌生的新知識，缺少必要的背景知識準備時，對學生的學習可以起到明顯的促進作用，有助于學生理解與掌握不熟悉的教學內容。

三、“先行組織者”理論在《數字電子技術》課堂教學中的應用

《數字電子技術》課程的理論性比較強，課堂教學階段的主要任務是使學生掌握大量系統的基礎理論知識，達到這一目的最有效的方法是接受式學習。這是因為采用接受式學習不僅可以使學生在短時間內學到大量的知識，而且可以充分發揮教師在教學中的主導作用。為避免傳統的“師講生聽”的滿堂灌的被動式和機械式的接受學習，我們在這一教學階段采用了奧蘇泊爾有意義的接受式學習方法。為了實現有意義的接受式學習，我們在選擇和安排教學材料時，充分考慮學習材料的邏輯意義及聯系，并盡可能與學生認知結構中的有關知識相聯系。在講授新知識前，先給學生提供包含范圍較廣，概括水平高的引導性材料，即“先行組織者”。由于先行組織者在學生已掌握的知識和需要學習的內容之間建立了聯系，從而使學生更有效地學習新的知識。例如，在講授含約束條件的邏輯函數化簡時，我們通過向學生講述他們熟悉的生活中具有約束條件的例子作為先行組織者進行類比說明，使學生不僅能夠深入了解非常難以理解的邏輯函數約束項的概念，明確了邏輯函數化簡的本質，而且使學生已有知識向學習目標有關知識的遷移，激發了學生學習的熱情，同時也對新的學習內容產生極大的期待，有效地提高了效果。

四、“先行組織者”理論在《數字電子技術》實驗教學中的應用

《數字電子技術》課程實踐性比較強，傳統的依附于課堂理論教學的實驗課程基本采用缺乏彈性的實驗教學模式，內容更新緩慢且主要以電子器件功能驗證性實驗為主。實驗過程中，學生只要按照實驗指導書操作，并不需要較深入地思考就可以完成實驗任務。這種實驗教學模式使得作為教學主體的學生對實驗課程的興趣大大降低，缺乏對學生主動探索精神與獨立動手能力的培養，也不能滿足對學生創新能力培養的需求。為了提高教學效果，根據奧蘇泊爾的“先行組織者”理論，我們在《數字電子技術》實驗課程教學過程中，首先講述一些實際工程應用中的典型實例，并以此為背景從復雜的工程應用系統中提練一個相對簡單的數字電路實驗，并給學生創造基本的實驗環境，使學生在實驗室能夠在規定的時間內完成該實驗。例如，我們在數字鐘實驗課中首先講解定時器/計數器在計算機系統及電子系統中的重要作用和功能，然后從中提練一個較為簡單的數字鐘，由學生根據自己不同的生活體驗，設計一個應用于不同場合及不同功能的數字鐘，并由學生自己提出不同的實驗目的與實驗要求，在此基礎上選擇相關的器件自主設計，最后在實驗室中完成器件測試、電路搭建以及功能測試等任務。教學實踐表明，這有效地提高了學生的學習興趣，學生主動獲取相關電子器件與應用相關知識的積極性明顯高漲，教學效果良好。

五、“先行組織者”理論在電子電路設計教學中的應用

為了全面培養學生的工程應用與創新能力以及與后續的各類大學生電子設計競賽相銜接，我們在《數字電子技術》課堂教學結束后，要求學生設計一個綜合性并具有實際應用功能的電子電路，完成電子電路系統的設計、裝配、調試、測試以及設計報告的撰寫等全部工作。針對目前電子電路設計的教學內容陳舊、缺乏新意，與實際工程需求脫節，學生自主學習能力差以及學生過分依賴老師等問題，我們把“先行組織者”理論也引入這一教學階段。鑒于各類大學生電子設計競賽具有理論與實際緊密結合，競賽內容中既有理論設計又有實際制作，是全面檢驗和加強學生的理論基礎和實踐創新能力有效的引導性材料，我們以歷年各類的競賽題目為原型，將比賽的真題作為“先行組織者”，由學生自行獨立地進行電路原理設計、硬件制作與調試、設計報告撰寫、現場調試與答辯并撰寫設計報告。這不僅有效地提高了學生的學習興趣，有利于培養學生的自主學習習慣和創新思維能力；也變過去傳統的以“老師當演員，學生當觀眾”的教學模式為“學生當演員，老師當導演”的強調以學生為主體的新型教學模式，極大激發了學生的創新欲望；同時也為學生參加全國和省電子設計競賽、畢業設計以及參加教師的科研活動奠定了堅實的基礎。教學實踐表明，這是應用型本科高校強化電子信息類學生的工程實踐能力培養和應用型創新人才培養的一種有效手段。

根據我校應用型本科專業學生的實際情況、《數字電子技術》課程的特點以及創新型應用型人才的培養目標，把美國著名教育心理學家奧蘇泊爾的“先行組織者”學習理論應用到《數字電子技術》課程的課堂教學、實驗教學及電子電路設計的每一個階段，極大地提高了學生對數字電子技術課程的學習興趣，強化了基礎知識、基本技能以及工程應用能力的培養，達到了較好的教學效果，近年來我校在全國及江蘇省大學生電子設計競賽、“飛思卡爾”杯大學生智能車比賽以及工信部全國電子專業人才設計與技能大賽中都取得了較好的成績。

參考文獻：

[1]姜雪平.先行組織者教學策略在美術教學中的應用[J].教育理論與實踐，2012，32（12）：61-62.

[2]黃為勇.奧蘇泊爾及布魯納學習理論在“數據結構”教學中的應用[J].理工高教研究，2005，24（6）：9-10.

[3]黃皓，齊真.先行組織者教學策略在紡織專業課程中的應用[J].職教通信，2010，（12）：57-58.

作者簡介：黃為勇（1963-），男，江蘇揚州人，博士，副教授，主要從事電子與信息技術的教學與科研工作；陳奎（1971-），男，江蘇徐州人，博士，副教授，主要從事電子與信息技術的教學與科研工作；高玉芹（1964-），男，江蘇徐州人，副教授，主要從事電子與信息技術的教學與科研工作。