基于協(xié)作學(xué)習(xí)的數(shù)字電子技術(shù)課程改革

李健++李智++馮曉磊

摘要：數(shù)字電子技術(shù)是一門實踐性較強的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足其需求。我們針對數(shù)字電子技術(shù)課程的強實踐性，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)過程中，通過小組的方式使學(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：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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，具有教強的實踐性。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，參與到教學(xué)過程中的學(xué)生很少。美國緬因州的國家訓(xùn)練實驗室提出的學(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)較強的實踐性和提高學(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)的實施

協(xié)作學(xué)習(xí)分為3個部分：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)的過程中，程度好的小組，他們會獨立地克服困難，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。我們在課程開始3周后，對講解的知識進(jìn)行簡單測試。通過測試，將學(xué)生分成了A，B，C，D4個等級。分組規(guī)則是：①每個小組由4個來自不同級別的學(xué)生組成；②學(xué)生自己選擇組員和組長。通過老師指定小組的形式實現(xiàn)學(xué)生間的協(xié)作學(xué)習(xí)，主要有以下兩個方面：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。通過這兩個方面協(xié)作學(xué)習(xí)，使學(xué)生們對理論知識有了更深刻的了解，使學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實踐中。協(xié)作學(xué)習(xí)具體實施流程如圖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)有很強的實踐性，但是實踐也離不開熟練的理論知識。如果過分拋開理論知識，使學(xué)生們在實踐中遇到許多的困難，將會嚴(yán)重影響積極性。通過讓學(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。這里我們詳細(xì)講解一個例子來說明我們是如何進(jìn)行的。教材的第5章-Tank Control Logical，分為4個部分：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，只需對知識進(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，這樣就會有一個整體的認(rèn)識。對于程度不好的同學(xué)也是一種學(xué)習(xí)和補習(xí)的好機會；而對于程度好的學(xué)生在給程度不好的學(xué)生講解的過程中，也會使自己對知識有更深一層的理解。第四部分讓程度不好的學(xué)生負(fù)責(zé)，只是對于前面3個部分的整理。程度不好的學(xué)生在整理的時候，對知識的理解也會有所加深。通過協(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，大家對理論知識的理解會更深入。通過協(xié)作學(xué)習(xí)在理論知識講解部分的使用，有助于學(xué)生掌握好理論知識。

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“理論知識實例化”和“系統(tǒng)應(yīng)用”。對于這部分，教材中詳細(xì)講解如何根據(jù)功能要求，設(shè)計電路的過程。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)計過程。通過仿真練習(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個人為一個小組，根據(jù)每個仿真題目的內(nèi)容，將其分為幾個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”部分重點講解7段共陽數(shù)碼管的顯示問題。在教材中，將7端共陽數(shù)碼管顯示問題分為“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個部分。每個部分由1個同學(xué)負(fù)責(zé)。在共同完成仿真作業(yè)期間，組員們還是要隨時溝通。對于這樣常規(guī)的仿真練習(xí)，不需要講解，在交作業(yè)的時候，附上每個組員的分工和完成情況的表格。除此之外，還要寫一個簡短的報告和總結(jié)，這里面包括遇到的問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)。這個設(shè)計題目，讓他們自己從生活中發(fā)現(xiàn)問題，然后嘗試解決問題。對于自選題目的作業(yè)則需要簡單的設(shè)計，然后通過仿真對設(shè)計進(jìn)行可行性驗證。每個小組需要完成電路設(shè)計、電路仿真、講解設(shè)計思路3項。我們主要通過“浴室刷卡系統(tǒng)”的設(shè)計說明如何協(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個過程：刷卡分號、驗證入室、計時計費。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個同學(xué)負(fù)責(zé)刷卡部分的設(shè)計及完整電路的仿真，第2個同學(xué)負(fù)責(zé)驗證入室部分，第3個同學(xué)負(fù)責(zé)計時部分及課件制作，第4個同學(xué)負(fù)責(zé)計費部分。

對浴室刷卡系統(tǒng)工作原理詳細(xì)分析如下：第1個同學(xué)對刷卡分號原理分析如下：浴位分為2種，可用與不可用，分號時選擇可用浴位。第2個同學(xué)對驗證入室部分原理分析如下：每間浴室有臺計時計費機，每臺機器上有編號，對應(yīng)其浴位，如：1號。在刷卡時卡中也會置一個編號。當(dāng)機器上的編號和卡中編號一致時，通過比較器，會輸出一個信號，開始通水，如果編號不匹配，不通水。第3個同學(xué)對計時部分的分析為：通水后，開始計時計費。計時采用555計時器。第4個同學(xué)分析了計費方式：分段計費，前10分鐘，1元起價；超過10分鐘，每分鐘1角。原理分析完成之后，開始原理圖的設(shè)計。原理圖的設(shè)計涉及到元件的選擇。在作業(yè)的附件中，列出所使用元件。用到的元件有555計時器，74LS147，74LS194，74LS145，74LS85，74LS161，74LS47，74LS192，74LS112。然后用這些元件搭建電路，并用multisim對設(shè)計出的電路進(jìn)行了仿真分析。學(xué)生通過用所學(xué)過的芯片，對這些芯片的功能有了更深入的了解；在解決實際問題的過程中，是對理論知識的復(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)生們真正感覺到數(shù)字電子技術(shù)這門課程并不是紙上談兵。通過自選題目的協(xié)作過程，讓學(xué)生們能夠感受到團(tuán)隊合作的重要性。

二、學(xué)生的評估反饋

為了對我們的教學(xué)改革進(jìn)行評估，除了正常的考試之外，我們還增加了學(xué)生的評估反饋環(huán)節(jié)。每個學(xué)生寫一篇不記名的對于教學(xué)改革方法的意見。我們對反饋意見進(jìn)行了統(tǒng)計，現(xiàn)將統(tǒng)計結(jié)果總結(jié)如下：（1）大多數(shù)對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）他們覺得自己學(xué)到了很多的東西，不僅僅是課本上的理論知識，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踐性的題目。有學(xué)生也提出在協(xié)作學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的一些問題。比如，4人一組，成員有點多，存在“打醬油”的同學(xué)；對于自選題目，開始有點晚，布置一次有點少；還有其他的一些問題。針對這些問題，我們會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。由于實踐必須靠學(xué)生參與來實現(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)。實踐離不開理論的支撐，因此也不能過分拋棄理論。我們在理論部分和實踐部分都采用了協(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)：

[1]李倩.分組教學(xué)形式的模式研究[J].教育研究，2011.

[2]Thomas L.Floyd.Digital Fundamentals.Tenth Edition，Phoe-

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