张西
本文是针对项目驱动式的教学方式在理实一体的数字电子技术课程教学中的探索和实践,此方式改变了原來的传统教学模式,在以“学生为中心,以教师为导向,以项目为驱动”的教学理念指导下,有机地结合理论和实践教学,提高学生理论学习兴趣和实践动手能力,为培养应用型人才打好基础。
引言:随着《教育部、国家发展改革委、财政部关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》的提出,我校制定了以改革创新为主题,以整体转型为契机,以内涵建设为主线,以教育教学工作为中心的“十三五”事业发展规划。在学校转型发展的大前提下,也给我们的基础教学工作提出了新的要求,《数字电子技术》不单是我校电子信息类、自动化类、计算机类和通信工程等专业学生的基础课程,具有理论性和实践性兼备的特点,更是对他们后续的微机原理,单片机、嵌入式等课程学习起着至关重要的作用。我们希望能在专业基础教学中体现基础理论和实践应用之间的协调统一,更好的响应学校应用型人才培养方案及整体转型发展的需要。
1 传统教学的反思
传统教学中,学生在教室里上理论课,在实验室里上实验课,虽然相关知识点老师们讲得透彻清晰,该做的实验也都一一开设,但教学效果仍然没有得到有效提高,究其原因,理论和实践的脱节还是主要因素,学生不能将书本上的知识和实验室的器件电路融会贯通。要想解决这个难题,必须先认清存在的主要问题:
第一:刻板的理论教学无法调动学生的学习热情。传统的理论教学中,学生们面对书本上的电路和公式“望而生畏”,老师的讲解示范对大部分学生而言只是在被动地接受。转变老师和学生的角色,打破传统课堂教学讲台和课桌之间的隔阂,是迈出教学改革的第一步。
第二:验证性实验无法培养学生的主动思考和分析解决问题的能力。在传统的实验教学中,学生们照着实验指导书,依葫芦画瓢,总是轻松地过关,大部分学生不加重视,操作过程中一旦遇到故障就不知道该如何解决。怎样将理论知识和实验动手有机结合起来,引导学生主动思维,批判性思维及创新思维能力的发展是我们教学改革工作的重中之重。
第三:考核方式亟待改进。传统考核方式“一考定终身”,有部分学生平时不好好学习,考试前临时抱佛脚,甚至考试作弊,结果还取得好分数,既伤害了大部分学生的学习积极性,也不利于良好学风的树立。如何建立对学风建设产生积极导向的公平公正的学业考核制度也是我们教学改革工作需要探索的一个方面。
基于以上在数字电子技术教学中亟待解决的问题,本着理论和实验教学的有机结合,实行了以项目驱动式教学为主的“理实一体”的教学改革。
2 项目驱动式教学的实施
项目驱动式教学的方式与传统的教学方式相比,最明显的区别就是:传统教学方式以“知识为主体”,强调以“教材为中心,以教师为中心,以课堂为中心”的教学方式,注重知识点的理解但对应用能力的培养不足。而项目驱动式教学打破原有教学方式,强调“以学生为中心,以教师为导向,以项目为驱动”,将所要教授的知识点融于一个个具体的设计项目之中,在对项目的逐步推进和实现的过程中,促使学生将以前原本在课堂上老师要花费大量时间进行讲解的基础知识自觉主动地去学习,并能立即与项目功能的实现联系在一起,学以致用,大大提高了学生对知识应用的时效性,也提高了学生的学习兴趣,解决传统教学方式中理论与实践脱节的问题。
2.1 项目的选择和设置
数字电子技术作为一门重要的专业基础课程,是要为后续专业方向课程打下坚实基础的,我们肯定希望让学生能与“高、精、尖”的新科技新技术搭上关系,但是也别忘记“万丈高楼平地起”,我们应该充分了解学生的基础能力从而合理选择项目,避免过于复杂而让学生产生畏难情绪,反而提不起学习兴趣。
在教学过程中我们穿插了小项目和大项目驱动教学。小项目功能简单,实现容易,但灵活多变,让学生学习过程中有成就感激发学习兴趣,大项目综合性强,电路相对复杂,培养学生解决问题分析问题的综合能力。
以组合逻辑电路教学为例,在培养学生简单组合逻辑电路分析和设计能力的时候,提出了设计一个交通灯故障判断电路的小项目,通过设计得出如图1所示的由逻辑门电路构建的电路。而在后续的集成组合逻辑器件的学习中又采用了这个小项目,不同的是采用138译码器来实现,如图2所示。相同功能的电路采用不同的方式和器件来实现,不仅让学生掌握了组合逻辑电路的基础设计也学会了采用集成器件来实现其他逻辑功能的方法,逐步加强对逻辑器件的认识和熟练应用。
大项目驱动则是将一个章节的内容融会贯通在一个项目中实现,比如为了让学生更好的掌握集成组合逻辑器件的应用,课程团队设计了“7+7以内的简易加法电路”这个项目,如图3所示。融合了包括编码器、译码器、数据选择器、超前进位加法器、七段显示译码器在内的组合逻辑器件。通过项目驱动,使学生对相关功能电路及典型器件的认知不再是停留在孤立与片面的理论学习层面,而是放在一个完整的系统构建过程中各元器件的应用层面,对后续的课程设计和毕业设计的完成奠定了质量保证。
2.2 项目的实施步骤
第一步:夯实基础。
教师根据项目计划,将相关的基础知识向学生进行重点讲解,比如要进行简单组合逻辑电路设计,那必须先教会学生基本逻辑运算、逻辑函数的几种表达方式及其转换、以及逻辑函数的化简;要进行集成逻辑电路的设计,那必须对相关集成器件功能有所了解,要教会学生读懂功能表,看懂引脚图;要搭建实际电路,那必须了解实验平台,仪器仪表的操作等等。
第二步:提出项目,任务分解
教师以小组方式下达项目任务书,引导学生发现项目中涉及的知识点,各小组完成任务分解,按模块功能分解任务到人。相关知识点除了教师课堂上引导性的提出,其他的由学生通过查阅书籍或网络搜索自主完成,教师辅以指导,打破以往填鸭式的被动教学,转而以项目驱动学生主动分析和解决问题。
第三步:项目实现和展示
各小组按自己的设计方案完成项目设计,并提交设计成果,综合性项目要求提交相应的设计报告,并由教师推荐项目小组展示设计成果,让不同小组之间展开讨论,发现问题并解决问题,取长补短。项目展示之后,教师应当及时给予反馈,对各小组设计内容进行评价,并综合设计重点进行必要的讲解、说明和补充。能够帮助学生及时发现问题,总结和反思,提高其积极性和主动性,增强自信心。
2.3 项目的资源构建
项目资源构建作为实施项目式驱动教学的基础其重要性不言而喻,我们需要整合教材、教案、讲义和习题等文字性的教学资源,以及逐步推进Multisim仿真软件和EDA设计在教学中的应用,运用其直观的图形界面,丰富的元件库和完备的分析手段多方位的向学生展示数字电路的设计方法,激发他们的学习兴趣。充分运用手机微信及学院的超星学习通教学平台加深与学生之间的沟通,让学生明確学习方向,提前做好学习准备,及时推送教学信息。
3 项目驱动式教学的考核
项目驱动式教学作为理实一体教学的重要组成部分,学习效果应该与项目完成质量有关,我们采取了“N+1”的课程考核方式,“1”代表期末考试,其分数权重为50% ,“N”是指一学期内除了1之外的考核次数,其分数权重为50%,课程最终成绩为两个考核部分的加权成绩。N的内容主要就是衡量学生在项目完成过程中的实际表现,操作能力,报告分析能力,可以以作业、课堂表现、实操技能、项目考核、课外创新活动等方面体现出来。
4 结束语
项目驱动式教学将理论教学和实验操作紧密地结合起来,让课堂理论教学为实践应用服务,反过来实践应用的需求使得学生自觉主动地学习理论知识,促进课堂质量的提高。项目的完成不仅锤炼了学生的专业应用能力还提高了他们的团队合作能力、交流能力、表达能力和自主学习能力。让学生在制定方案、收集信息、发现问题并解决问题的学习过程中收获成就感和自信心。公平合理的考核方式可以客观公正地评价每一位学生,促进良好学风的树立,提高学生的满意度。对课程团队中的每一位教师而言,能够打破传统思维,勇于创新,并从中发现自身不足,促使教师不断提高自我,提高教学辅导能力,实践操作能力和科研开发能力,实现真正的教学相长。
本文系四川省首批地方普通本科高校应用型示范课程:“应用型示范课程——《数字电子技术》”项目编号:2018SFKC8。
(作者单位:四川工商学院)