WebQuest在《数字逻辑》教学中的应用

张鹏飞

(淮北师范大学计算机科学与技术学院，安徽 淮北 235000)

WebQuest在《数字逻辑》教学中的应用

张鹏飞

(淮北师范大学计算机科学与技术学院，安徽 淮北 235000)

介绍WebQuest教学的理论基础和教学模式，分析WebQuest教学的优缺点，提出把WebQuest应用到数字逻辑教学中的思想和方法，使WebQuest教学模式和数字逻辑教学相结合，提高学生的学习兴趣和积极性，巩固学生的专业基础，增强学生的动手能力，在实际教学过程中取得较好的效果.

网络探究式教学;计算机辅助教学;数字逻辑教学

1 引言

数字逻辑是计算机专业重要的计算机硬件课程，学生只有在深入学习数字逻辑的基础理论知识的基础上，通过大量的实践活动，才能真正掌握数字逻辑设计和实现方法，培养对硬件设计的兴趣，提高动手设计能力.现在的大学课堂一个班的学生往往有八九十人，课堂教学方式采取传统的满堂灌的形式，很难实现科学性与思想性相结合、理论联系实际、教师的主导性与学生的主体性相结合、统一要求与因材施教相结合、知识传授与能力培养相统一、教学与科研相结合的教学原则[1].传统的教学基本组织形式如课堂教学、实验课教学、社会实践、毕业设计等，受到课时等其它条件的制约，在培养学生的实际能力，增长创新才能方面有其不足之处.如何应用现代教学技术，改进数字逻辑的教学效果，成为值得数字逻辑课程任课教师思考的一个问题.

WebQuest是整合学习策略和应用网络资源，规划探究导向的教学活动，它是1995年由圣地亚哥州立大学的Bernie Dodge和Tom March首先提出[2－3].该学习模式和万维网密切相关，并且学习者大部分资源都来自互联网，是一种网络探究式教学.其基本思路是教师由教学目标出发，先整理好相关资源网站，引导学生针对某个主题进行探索了解，进而在有目的地问题安排与任务规划下，帮助学生对相关资料进行分析、整合、评价等的高层次思考，激发学习者的主动性、探究精神和创新思维.把WebQuest应用于高等学校的教学实践的研究也不断取得进展，但一般是计算机基础教学或语言教学[4].由于数字逻辑教学的独特特点，在把这种教学模式应用到教学中时会产生具有不同于其他课程的问题.本文讨论WebQuest在数字逻辑课程教学中的应用.

2 WebQuest简介

WebQuest是基于认知主义学习理论和建构主义学习理论提出的一种教学模式[5].WebQuest教学模式强调建构主义的“以学生为主体”的观点，认为学生是认知的主体，是知识传递过程中最活跃的因素，是知识意义的主动建构者，教师对学生的意义建构起协助和促进作用，帮助学生形成新的认知结构.WebQuest运用建构主义学习环境的多种教学方法，在学习的探究过程中，学生通过问题形成、收集和分析数据、提出和检证结论、评估和发布结论等步骤，自主、协作完成整个学习任务，使学生的学习能力、思维能力和实践能力得到提升.从时间上WebQuest可分为短期和长期两种:1)短期WebQuest通常为1－3课时，其教学目标是知识的获得和整合，为某个课程单元而设计.2)长期WebQuest.典型的较长期的WebQuest一般持续1周到1个月，其教学目标是知识的拓展和提炼，通过长期的WebQuest教学后学习者的知识可得到巩固和扩展.

WebQuest教学流程设计主要有引言、任务、过程、资源、评价和结论6部分组成[3].

引言:作为一个构建“知识鹰架”的导言，提供本次探究的虚拟情景以激发学生的学习兴趣.

任务:提出一个可能完成的具有吸引力的任务，使学生通过查找相关信息，通过一系列探究活动来完成这一任务，这是WebQuest的核心部分.

过程:一个探究学习的过程描述.在过程中教师对扮演者的角色进行描绘，教师把将要完成的大的任务分解成小的步骤，并就每个步骤提供一些清晰的指导说明以帮助学生完成任务.

资源:教师将为完成任务所必需的信息以超文本的形式呈现出来，引导学生进行材料的搜集和整理.资源是WebQuest中不可缺少的重要组成部分，把资源嵌套在过程中更有利于提高资源的利用率.

评价:用来对学生解决问题的结果进行评估，它既能检测教学效果又可增强学生的自我了解程度，提高学生的学习效率.评价可以是外部评价也可以是自我评价.

结论:用于提示学生获得的学习成果，总结学习内容和经验，鼓励学生对学习过程进行反思以应用到其他学习过程中.

从WebQuest的组成可以看出，这一教学模式具有如下几个特点:(1)突出了学生主体性.学生在学习过程中通过自身的体验和实践，对新信息选择、加工、整理，最终将知识纳入到自己认知体系中去，而教师扮演组织者和指导者的角色，符合“以学生为主体，教师为主导”的教学理念.(2)强调了活动的实践性及学习的过程性.学习者借助网络资源，通过与他人合作，学做结合，充分感受隐含在知识发生过程中前人的智慧，体验像科学家那样去发现、解决问题的乐趣.(3)提倡竞争与协作.WebQuest提供了一种新的竞争机制，通过小组之间的汇报、讨论等建立友好竞争，既培养了竞争意识，又培养了集体主义精神.(4)培养创新意识和能力.WebQuest鼓励学习者大胆创新，帮助学习者实现自我超越.

WebQuest并非万能，也有一些不足之处:WebQuest对学校硬件设备要求较高;WebQuest对教师和学生素养要求较高:需要教师花费更多的精力，教师除了要精通网页设计外还要熟悉网络软件的使用，而学生要有很好的信息素质，否则不能很好利用教师提供的资源，无法完成任务.针对具体的教学内容，如何扬长避短，成为使用WebQuest时应该认真考虑的问题.

3 WebQuest在数字逻辑教学中的应用

数字逻辑课程为计算机专业重要的专业基础课程，是计算机硬件课程如计算机组成原理、计算机体系结构、微型机与接口、单片机等的必修先导课程.该课程主要内容包括逻辑代数基础、组合逻辑电路分析和设计、时序逻辑电路的分析和设计，以及中大规模集成电路的逻辑设计和应用.通过该课程的学习使学生掌握数字逻辑分析和设计的基础理论，了解数字逻辑的器件原理，掌握数字逻辑分析设计和实现方法，了解用可编程器件实现数字逻辑的方法，培养对硬件设计的兴趣，所以它是一门理论和实践紧密结合的一门课程.数字逻辑课程的特点可概括为以下几点:(1)专业基础性强.它是计算机硬件课程学习的基础，如果不能很好地掌握数字逻辑分析和设计的基础理论和方法，在后续的学习中就会遇到很多问题，无法较好地完成如计算机组成原理、计算机体系结构、微型机与接口、单片机等课程的学习.(2)理论性强.布尔代数是数字逻辑电路分析的数学工具，数字逻辑电路的分析具有很强的理论性，而数字逻辑电路的设计则是一个从抽象(实际问题的模型化)到理论(数学模型)再到设计(电路图)及实现的一个过程.(3)实践性强.数字逻辑的学习应用于数字系统的分析与设计，只有在学好理论的基础上通过实验、设计实践等，才能加深对基本理论和方法的理解，提高学生的动手能力.数字逻辑的教学，受理论课时和实验课时的限制，课堂教学和实验教学的内容只能是最基础的一部分.单纯依靠课堂教学和实验课教学是远远不够的，必须让学生在掌握基本理论和方法的基础上，通过大量的课外学习、实验及系统设计等实践活动，提高理论水平和动手的能力.如何在课后进行学习指导，使学生通过具体的实践获得数字电路分析、设计和实现方法，培养学生对硬件设计的兴趣成为教师要考虑的一个课题.本文讨论如何把WebQuest的教学方法应用到数字逻辑教学实践，通过使用WebQuest的教学形式对学生进行课后学习的指导，提高教学效果.

3.1 用WebQuest教学模式组织教学网站和教学资源

当前大多数的数字逻辑教学网站强调基本知识的理解和基本方法的掌握，虽然有一些教学资源，但其组织形式不是任务驱动的，对学生的影响力不是很大.用WebQuest教学模式组织教学网站，通过创设情景、角色扮演来激发学生的学习兴趣，通过任务分配来驱动学生组成多个任务小组分工合作地进行知识的探索和应用等一系列WebQuest教学环节来引导学生完成学习任务，可以把教学资源整合为一个整体，使网站在提高学生的自学能力、动手能力和研究能力方面发挥更大作用，从而达到增强网站的教学效果的目的.在网络资源选取方面，教师所选取的资源要去粗求精、紧紧围绕所设定的任务，保证更有利于学习活动的开展.

3.2 与课堂教学紧密结合

当前高等院校教学大多采用大班上课，由于受制于教学条件和教学时数，采用WebQuest模式教学的方式只能是在课堂教学之外，也就是只能是一个计算机辅助教学的方法.为了有效地利用这一方法，教师应把这一形式与课堂教学紧密结合，根据各阶段的教学目标、内容、对象和条件合理地组织WebQuest教学内容，强调学生将数字逻辑的学习内容和日常生活中需要解决的问题联系，通过完成与当前教学计划相适应的具体任务来巩固知识，获得技巧.在选择主题时既要紧扣课本，不脱离教学要求，又要具有可探究性和创新性，同时贴近生活，有趣味性.只有这样才能引发学生的学习积极性，激发他们的学习热情和动机.例如在学习了组合逻辑电路后，相关的WebQuest教学内容中的引言为学生创设这样一个情境:为了避免产生错误或发射权力落入恐怖分子之手，一个拥有核武器的国家在发射核导弹时使用这样一种策略:三个人中有两个以上同时下达命令时，核导弹才能发射，现在这个国家的国防部拟从我们学院的大学生中选拔一批人来完成这项设计，为了测试大家的理论水平、动手能力和协作能力，要求分组用简单的门电路设计一个多路表决器，在规定的时间内完成，设计方案和结果将交由大家互评和专家评价，优胜的几组将作为侯选团队等候国防部的征召.

3.3 控制任务的难易程度

为了体现“以人为本”的教育思想，在WebQuest教学中对学生进行因材施教，在教学设计时要通过分层教学的方法，设定出根据学生的个性差异和个性发展的需要具有选择性和多样性的学习方案.根据数字逻辑课程的教学进度而设计的WebQuest课程中的任务就不只是一个，而是几个背景不同、难易程度不同的任务，学生可根据自己的具体情况和喜好进行选择.这样学习基础好的学生可以选择难度高的课题而学习基础差的学生可以选择难度稍低的课题，由于他们经过自己的努力都能完成，从而避免了学习的挫败感，提高学习的积极性.这些训练任务说到底是用来加深对教学内容的理解，提高学生知识运用的能力，所以应循序渐进，避免在现阶段难以完成的任务.例如在学习了组合逻辑电路后，相关的WebQuest教学内容中的引言中可以创设多个情境，提出如下适应教学进度的、难易有别的设计任务:使用门电路进行奇偶校验电路、多路选择器、七段译码器、减法器、多数表决器等的设计.

3.4 获得硬件支持

为了提高学生的动手能力，学院开辟了软、硬件开放实验室.数字电路的开放实验室使用的教学平台包括ZY11DC12BD数字电路实验箱、示波器、万用电表等，为学生提供了丰富的信号源，以及灵活多变的硬件资源，可满足学生进行复杂实验和各类系统设计.在组织方面，为满足实验器材的需求，鼓励学生申请学校实验室开放经费，有了资金支持，学生就可以购买在完成WebQuest课程任务时所需的实验器材.

3.5 合理分组

为了解决学生人数过多而实验资源有限的问题，使学生能够合理利用实验教学资源，对学生进行合理分组，轮流使用实验室.在分组时根据学生的情况将学生按理论水平、动手能力及组织能力、个性特点、性别等合理搭配，使这种分组既有利于成员的互助合作，又有利于小组之间展开公平的竞争，从而使每一个学生在合作与竞争之间互相学习共同提高.

3.6 精心设计过程,适时加以指导

在对WebQuest的教学流程“过程”进行设计时教师应把将要完成的任务按照学生的实际能力进行精心分解，并为每个步骤提供一些明确的指导，以帮助学生完成任务.教师在学生的探究过程中加以有力的辅导和监控，适时、适度地对各个团队进行管理和协调.教师还要根据情况适当调整目标要求，及时更正学生的不正确的思路，给予方法上的指导.例如为使学生使用门电路完成多路选择器的设计，可把这一任务进行如下分解:第1步，了解多路选择器的功能和在数字系统中的应用;第2步，了解多路选择器的不同实现方法和集成元器件的功能及性能;第三步，针对任务要求确定多路选择器的路数，数据输入端和数据选择端和数据输出端;第4步，根据逻辑要求建立真值表，写出逻辑函数的表达式;第5步，进行逻辑函数的化简，并转换成适当形式;第6步，判断冒险和消除冒险;第7步，画出对应的逻辑电路图;第8步，选择集成的逻辑门电路芯片，上网查找所使用的芯片的价格及供货商，网购芯片;第9步，确定实验内容和步骤;第10步，根据实验方案进行实验，验证设计的正确性;最后总结设计过程，讨论并写出设计报告及演示文稿.在划分出上述步骤的基础上对每一个步骤提供背景知识、信息资源、设计实例等，把教学资源和过程紧密结合起来.

3.7 采用适当的评价策略

在评价环节，首先制定出详细的评价量规，使学生清楚在探究学习的过程中要注意哪些细节，什么样的设计是好的设计，要提交的报告应包括哪些内容，如何进行知识总结和成果展示.而在实际对学生的成果进行评价时要应用评价量规进行评价.在评价时既全方位考查、评价学生的能力又要评价相互合作和探究过程.对于好的作品，要作为示范作品留给下届学生，这样能激发学生的积极性和荣誉感.同时也可利用互联网把外部评价和内部评价结合起来.把学生的设计方案和过程用课程设计论文的形式发布在网站上，接受外部访问者的评价.使学生有为了荣誉而不敢懈怠的压力，从而有经过努力而出色完成任务的动力.组织学生参加各种竞赛活动，也可以用一种WebQuest教学的形式出现并纳入评价体系中.

4 结论

WebQuest充分利用网络资源，因材施教，调动学生进行探究性学习，在培养学生的自主学习，协作精神和创造性思维能力方面效果显著.在数字逻辑教学中，根据数字逻辑课程的特点，使用WebQuest教学模式，合理对学生分组，让他们在适当指导下自主完成与生活实际和课程内容紧密结合的实验项目，从而实现课内课外有机结合、加深学生对基本知识的理解、增强学生团结协作的意识和精神、提高学生的学习兴趣和积极性、锻炼学生的数字系统设计能力的目的.

[1]钟玉海.高等教育学[M].2版.合肥:合肥工业大学出版社，2009:142－159.

[2]Bernie Dodge.Some thoughts about WebQuests[DB/OL].http:∥ebquest.sdsu.edu/about_webquests.html.

[3]Bernie Dodge.The original one－page template[DB/OL].http:∥webquest.sdsu.edu/templates/lesson－template1.html.

[4]邓小武.WebQuest在大学计算机基础课程教学中的应用研究[J].中国教育技术装备，2009(12):112－113.

[5]马玲.基于建构主义的WebQuest网络教学模式研究[J].中国电力教育，2009(133):35－37.

Abstract:This paper introduces the basic theory of WebQuest，and analyzes the advantages and disadvantages of WebQuest.A method that applies WebQuest in the teaching process of digital logic is proposed，which can stimulate students interest and enthusiasm in learning，consolidate their professional basis and improve their practical ability.

Key words:WebQuest;computer－aided instruction;teaching of digital logic

The App lication ofWebQuest in Teaching of Digital Logic

ZHANG Peng-fei
(School of Computer Science and Technology，Huaibei Normal University，235000，Huaibei，Anhui，China)

G 642.0

C

1672－7177(2010)02－0089－04

2010－02－26

张鹏飞(1968－ )，男，安徽利辛人，讲师，主要研究方向:数字系统形式化验证.