多模態教學法在數字電子技術實踐課中的應用研究

王麗娟

（湖南文理學院 計算機與電氣工程學院，湖南 常德 415000)

1 多模態教學方法

“多模態教學”最早是由“新倫敦”小組的教育學家（美國、英國、澳大利亞）組成的教學研究小組提出的教學理論(1996 年）[1]。多模態通常是指各種具體的、可闡述的、可被感知的符號系統[2]。利用多模態，通過多種教學手段協同運作的教學方法通常被稱為多模態教學，在加深印象、強化記憶方面有較好的效果。后來，越來越多的學者加入該研究領域，根據多模態類型，通過不同的感官模式，對學生的學習類型進行了劃分，大致可分為視覺型、聽覺型、觸覺型、嗅覺型以及味覺型5種學習類型[3]，大量的實例證明，在“看、聽、讀、寫”四種學習模式中，后兩者的效率要高于前者，因為在讀和寫的過程中，需要多種感官協同，多種感官并用可以給學生帶來全方位體驗，獲得更多的回饋，可以激發學生多層次聯想。因此，在知識構建過程中，多模態教學模式能有效提高學生學習興趣和積極性。“多模態教學”模式最早應用在語言類課程的學習中，隨著多模態研究的進一步深入，模態的外延被極大擴充，很多學者認為多模態教學是指構建多種現代媒體與感官模式為一體的教學模式[4-5]，將多種模態融為一體，充分利用多感官學習強化學生的認知，增強學習的趣味性和靈活性，引導學生由被動學習變為主動學習，可有效提高學生的學習能力。因此，多模態教學也被逐漸應用到語言學習之外的其他課程學習領域。

2 數字電子技術的學習現狀

在很多人的印象中，電氣類的大學生有的甚至都不會換燈泡，所以會覺得數字電路重理論輕實踐，其實這是一種錯覺，數字電路課程一直是理論與實踐并重的，理論指導實踐，實踐反過來促進學生對理論知識進行更深層次的解構，相輔相成，才能夠真正學懂學透該門課程。在筆者多年來擔任數字電路課程主講教師的過程中，深感最近幾年在基于工程認證背景下，課堂的產出并不盡如人意，學生的動手能力很一般，理論知識的掌握也很浮于表面，數據化后的結果就是理論課和實踐課的考核成績均不太理想。歸根結底，是學生在學習的過程當中積極性不高，參與度不夠，很多學生對該門課程的學習幾乎完全是通過看書，上課都不愿意認真聽講，這樣子的學習可以說是只調用了視覺這一種感官，課堂上能夠認真聽講，課后又有認真看書和寫作業的部分同學，該門課程的考核成績一般都是比較優秀的，這部分同學調動了至少兩種感官，視覺和聽覺，并且在做練習的過程中實現了眼、手、腦的協同工作，對知識進行了進一步的整理和內化，自然掌握程度會更深刻，理解也會更透徹。

3 多模態教學方法在數字電路實踐教學中的應用

教學模式的多樣化可以有效提高學生學習興趣，激發學生學習熱情。在傳統的教學模式下，一般是以教師為中心、采用教師單向灌輸的方式，很大程度上忽視了學生學習的主動性。大量的教學改革研究成果表明，以學生為中心已經成為新教學模式下的共識，無論是案例式教學、引導型學習、翻轉課堂還是基于產出的教學模式，都要求更大程度發揮學生的主觀學習性，目前為止，課堂的融入感和趣味性還有待進一步提高。

蔡明山教授在《走近設備、生產線干什么？——（學生“參觀實踐”干什么？) 》一文中提出的看、聽、摸、聞、測等多種學習方式對數字電路的教學具有極大的借鑒意義。在學習中調用多種感官，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及眼、手、腦等多種感官協調一致工作，那么學習效果將產生1+1＞2的效果。

工程技術類專業大學生深入流程現場和設備、生產線進行認識（參觀）學習，才能使理論深入地、密切地與實踐相結合，這是對大學生進行實踐認知和技術培訓的必不可少的重要實踐教學環節。

通過接受現場講解，了解機械、電氣、計算機等技術在實際工程中的應用，增強對本專業的感性認識，了解未來的技術崗位和（技術）管理對象，明確學習專業課程的目的，提高學習專業課程的興趣。現場參觀實踐中的講授還能讓學生提前了解專業相關的管理等方面的知識和培養敬業樂業的工作態度。

當然，隨著專業知識、技術的學習，以及未來各類專業實踐、畢業實習、崗位見習等環節的實施，學生能掌握的工作職責和對專業知識與專業技術技能的了解將會更加豐富，理解也會更加深入，學到的東西也會更加“接地氣”而致“現學現用”。

“多模態教學”或者說“多感官協同學習”可以用幾個關鍵詞來大致概括。

1) 看。①看指示燈，了解實驗設備運行狀況。特別是有沒有故障/警報顯示（往往是紅色指示燈。有指示燈及其相關控制）；②看有沒有冒煙、燒煳的痕跡；③看測量儀表指示是否在合適范圍內，儀表本身是否正常工作等。“看”是電路學習中非常重要的一個環節，對于一般人來說，看見燈亮了，無非能區分亮的是紅燈還是綠燈，對于電氣工程專業的學生來講，眼中看到的是亮了紅燈或綠燈，但是亮燈背后的邏輯關系也要一清二楚。例如：亮綠燈表明電路在正常工作，那么正常工作狀態下電路應該完成一個什么樣的邏輯功能？亮紅燈表明電路工作出現了異常，那么，聯系電路的其他狀況，要能夠迅速分析出電路出問題的原因，是給了錯誤的輸入，還是電路的結構出現了故障。對于各種儀表也要多看、會看，通過儀表上的數據，對某些功能電路進行更深入地掌握，例如：在不同的電路參數下，電路的性能存在什么樣的偏差，通過分析，可以得出電路正常工作狀況下的最佳參數，從而為日后的進一步學習打下牢固的基礎。再一個，看也是電氣工程師需要保持的一種高度職業敏感性，電路尤其是某些精密電路，對工作環境的要求很高，環境溫度、濕度、靜電等都會對電路產生損壞，所以需要能通過“看”來作出判斷并能指導改進。

2) 聽。①在機房門口，或走進機房，整體上，或對局部環境、具體設備，從聲音綜合的角度，判斷總體或局部范圍/區域以及具體設備的運行狀況，發現異常；②積累操作技巧，針對性地聽具體設備或設備的特殊部位，判斷雜音、振動、不均衡、不穩定及連接松動等現象。通過聲音辨別或提前感知設備儀器異常甚至隱患，這些方面需要長期訓練，積累經驗，要能從嘈雜的組合聲音中辨別故障及其隱患。在數字電路的學習中，聽也是一個必不可少的環節，它可以讓人們深入了解電路內部的工作狀況，但是聽比看難度要大，要通過有意識的大量訓練才能夠聽到不一樣的聲音。例如：有經驗的工程師通過聽就知道電路或者機器處于一種怎樣的工作狀態，正常工作的電路聲音是平穩均勻的，當電路出現異常聲音會發生改變，通過聲音的大小強弱變化，分析電路出故障的環節，電路是否工作在超負荷狀態、是否某些二極管、三極管或者是電容等元件出現了損壞不能正常工作等，再結合其他方面的情形，可以對電路的狀況進行準確地把握。

3) 摸。在可以并需要用（肉）手感受的地方，摸一摸，感受溫度是否正常，運行是否均勻，振動是否異常，連接是否松動，松緊是否均勻/力度是否合適。等。此處需要特別注意，不可簡單判斷：即人手感覺燙就有問題，如，100℃以上的“高溫”。需要考慮的關鍵點是溫升，也就是說，不同環境溫度下額定工作狀態時的實際溫度上限不一樣，不一定人所感知的所有“高溫”都是故障。準確判斷是否“故障”的標準是，是否超過環境溫度+允許溫升（常常超過100℃仍是正常的）。對于電路，人們有一種天生的敬畏感，對于普通人來講，用電安全是第一要務，但是，電氣類專業的學生在保持敬畏的同時，也不能“因噎廢食”，在學習的過程中，在保證安全的前提下，要能夠更多地去感受能感受到的部分，獲得第一手的信息，這樣，才能夠更深刻地理解電路以及相關的附屬設備的運轉情況，才能給予普通用戶更多的指導。

4) 聞。在機房門口、走進機房，甚至有針對性地在特定設備身邊，或者就是沖著某個設備去，聞氣味，了解設備運行狀況，確定是否有漏油、漏氣、漏劑（如潤滑劑、冷劑等）、燒糊、軸承磨損、滑油變質等，甚至空氣是否新鮮（如空調）等，判斷設備運行狀況或管理是否恰當。在電路的學習過程中，很多時候人們都忽略了嗅覺這個感官，實際上，一個老練的電氣工程師是可以通過聞發現很多電路問題的，尤其是電路中存在的安全隱患，在一些看不見摸不著的地方，可以做到防患于未然，時刻保持著職業敏感性是成為一個優秀的電氣工程師必不可少的素質。

5) 測。通過控制面板上的儀表指示，以及旋鈕轉換，測量電流、電壓、頻率、功率（有功、無功）、功率因素，機/電設備速度，氣/汽/油/水等壓力、流量、溫度，判斷設備運行均衡性、是否過載等；必要時用其他表（如，電壓/電流互感器、測速儀）核對驗證，判斷指示表是否準確；用兆歐表（搖表）測接地電阻判斷對地絕緣是否在安全范圍。有時候，需要借用特殊儀表，如，用氧量儀測煙氣中的空氣含量；用離子探測器核準煙霧探測器的靈敏度設置，等等。“工欲善其事，必先利其器”，作為一名電氣工程專業類的學生，一定要能夠熟練運用各種測試儀器，才能對電路中的各種參數進行準確地把控，在不斷的使用過程中，隨著熟練度的攀升，解決電路問題的能力自然也就能夠不斷增強，隨著能解決的問題越來越多，學習的積極性和自信心也會隨之加強，在這種不斷的反饋和激勵的過程中，數字電路的學習將不再是抽象無趣的，會變得生動活潑起來，學習過程也會變得越來越美妙。

6) 總體感受，通過看、聽、摸、聞、測等多感官的協同，學生會對電路分析有著更直觀、更深刻的理解，同時在大量的訓練過程中，迅速積累經驗，根據經驗進行傾向性重點抽查，在分析問題和解決問題的過程中，會不斷地尋求理論支持，對理論的學習和掌握也會更上一層樓，隨著問題的排查和解決，學生完成了從一個新手小白到老手甚至是高手的轉變，學生的學習積極性和興趣也會極大增強。

4 多模態教學實施效果

筆者和課程組的教師嘗試在數字電路的教學活動中引入多模態教學法，主要應用在課程的實踐教學中，學生對電路的學習興趣有了較大的提高，在以往的實踐教學中，學生滿足于按部就班完成任務，得出實驗數據，還有部分學生甚至不知道怎么操作，在新的教學模式下，無論是做實驗還是現場參觀訪問，學生均能積極參與，認真觀察，而且能夠提出許多經過思考之后的問題。

表1 試題得分率縱向比較結果

表2 試題得分率橫向比較結果

從比較結果可以看出，引入多模態教學后，學生在電路的分析和設計中均能有更多更細致的考慮，例如不再滿足于僅僅設計出電路，而會整體考慮電路的性價比，考慮電路的是否適合集成、電路的穩定性、電路的糾錯能力、是否能夠自啟動等。

5 總結

數字電路是計算機與電氣信息類專業的專業基礎課，重要性不言而喻，但是學習起來也存在一定難度，所以怎么提升學生的學習積極性和自主性顯得尤為重要。在教學中引入多模態教學法，可以讓學生全方位更立體地接觸電路，讓抽象的學習變得更加具體生動，極大地提升學生的學習熱情和積極性。當然，這種教學法還處于實踐階段，雖然大部分學生的學習效果有了一定的提升，還是有少部分學生提升效果不夠明顯，這是下一階段課題組要研究的重點。