数字电子技术微课设计中的教学一体化应用探析

陈彦芳

关键词：数字电子技术；微课；教学一体化；思政教育；虚拟现实化教学

0 引言

近年来，微课教学有了长足的发展，基于微课的移动学习、远程学习、在线学习、“泛在学习”越来越普及。相较于传统课堂，微课在优化课堂教学资源的同时，也极大地丰富了教学组织方式。同时，对其设计也提出了更高的要求[1]。

在微课设计方面，已经有大量学者进行研究和探讨。通常，微课设计者的着力点是教师与学生应对变化的能力、创新思考的能力、多元知识的融合等方面[2]。

对于工科教学而言，要注重理论联系实际；同时，数字电子技术是一门实用性很强的课程。所以，针对数字电子技术的微课设计，要体现实用性强的目的，要与实际生活紧密相关，能调动学生的学习积极性，鼓励学生发挥主观能动性，提高应用知识的能力，用理论知识解决现实生活中的问题。

习近平总书记在主持学校思想政治理论课教师座谈会时强调要办好思想政治理论课。教育的重要任务，不仅要向学生传授知识技能，更需要培养学生的品格。课程思政要求有全课程育人格局，将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务。因此，微课设计除了上述目的，还应该巧妙融入课程思政，给学生的三观塑造带去潜移默化的影响。

本文以组合逻辑电路分析这一知识点为例，提出微课设计思路。该思路从教学设计、教学策略入手，充分运用多媒体技术，加入虚拟现实化教学，同时，巧妙穿插课程思政，设计了一堂应用教学一体化方法，边教、边学、边做，激发学生学习兴趣，提高学生应用知识能力的微课[3]。

1 方法

本文从教学设计，教学策略和教学反思三个角度入手，分别提出微课设计的方法。

1.1 教学设计

教学设计围绕学情分析，微课结构和教学一体化三个维度展开。

应用型本科院校主要注重培养的是学生的自主实践以及创新能力，现在的本科学生，基本上都是00 后，而数字电子技术是电子、通信、电气、机械、计算机等工科专业的必修课程。00后的工科学生，从性格特点来分析，优点是思维敏捷，接受新知识速度快，动手能力强；缺点是缺乏耐心，专注力不够，拒绝填鸭式教学。他们在逐步适应了大学阶段的学习方式后，更希望在老师的有效指导下自主学习，这给老师改变照本宣科的教学方式指明了方向[4]。另就知识结构来说，他们刚学过数字电子技术的基础知识，掌握了一些基本概念，对门电路，逻辑代数运算规则和真值表的相关知识有所了解，尚未应用于实践。这时候，引导学生带着新学知识去分析和解决生活中的常见问题、热点问题，可以提高他们的学习兴趣，培养应用知识的能力。

相较于宽泛的传统课堂，微课问题聚集，主题突出，针对某一知识点给出教学设计。研究选择组合逻辑电路分析这一教学目标，展开微课的设计。

微课虽小，应“五脏俱全”。根据本科生的认知特点和学习规律，将整堂微课时长设计为8分钟左右。除了开始和结语部分，绝大部分时间用于教学过程，分为知识回顾、新课导入、知识点精讲以及知识巩固四个环节，层层递进，力求做到完整清晰，逻辑严明，微课结构如图1所示。整堂微课紧扣大纲知识点的要求编排，讲究承上启下、温故知新，讲新课的同时，兼顾已学知识的复习，将之前课程学习过的门电路，逻辑代数运算规则和真值表的相关知识一一串联起来，并对接下来要学习的知识点——组合逻辑电路设计进行展望，注重知识的衔接和连贯性。

知识回顾环节，引导学生回忆门电路的基础知识和基本概念，引出组合逻辑电路的概念；新课导入部分，以小见大，见微知著。通过介绍人们日常接触的电子产品、高频使用的移动支付、智慧医院都离不开组合逻辑电路，以此导入新课，让学生感受到组合逻辑电路的广泛应用和重要性，激发学习兴趣，同时，以我国高速发展的载人航天工程为例，融入课程思政，让学生感受到祖国日新月异的变化，提高学生的民族自豪感；知识点精讲是最重要的环节，设置最高占比时长。首先，介绍组合逻辑电路在逻辑功能上的特点：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。而时序逻辑电路的输出不仅由输入决定，还取决于电路原来的状态。因此，分析组合逻辑电路时，只需要分析关注各个门电路，不需要考虑记忆元件。接着，讲解组合逻辑电路分析的四个步骤，以日常生活中随处可见的交通灯故障检测电路为例，引导学生使用练习法分析该组合逻辑电路的功能，并用软件仿真，实施虚拟现实化教学，通过动画的形式向学生直观地展示该电路的工作现象，带给学生更生动的学习体验，并以交通灯不容有误的要求，再次课程思政，强调工科学生必须保持严谨的科学精神和踏实的求是态度，为祖国的建设提供可靠的力量[5]；最后对本微课进行知识巩固，采用归纳总结的方法，创造口诀加强记忆，总结组合逻辑电路分析的方法，培养学生归纳总结问题的能力。

一堂好的微课，除了完成既定教学目标，有效解决实际教学问题，还应该促进学生知识运用的能力。在本次数字电子技术微课的设计中，注重突出以学生为主体的教学理念以及教学一体化的有机结合，鼓励学生用理论知识解决实际生活中的问题。微课中选取交通灯故障检测电路进行分析，案例日常可见，紧贴生活，拉近与学生的距离；在课程的最后，承上启下，引出下堂新课——组合逻辑电路的设计，以当下热点问题：限电停产为例，下堂课将带领大家一起设计发电站控制电路，以激发学生的学习兴趣，使其对下堂课产生期待。总的来说，课程案例的选取来源于日常生产生活，引导学生用专业知识去解决社会常见问题、热点问题。培养学生的创新精神和动手能力，提高学生应用知识的能力。

1.2 教学策略

教学策略的中心思想是以学生为主体，根据学生的认知规律展开，教学策略如图2所示。根据课程知识的特点以及前文所述学情分析，综合运用启发式教学，虚拟现实化教学，练习法和归纳法四种教学方法，将四者融入教学策略，形成一套有机统一的教学方法。

学起于思，思源于疑。在教与学的过程中，学和问总是紧密相连、不可分割的。教学中，不仅要重视知识的传授，更要注重知识形成过程中学生能力的培养和智力的开发，用几乎每天都可以见到的交通灯为例，抛出问题，是什么在保障交通灯的正常运行？实施启发式教学，鼓励学生带着问题，学习组合逻辑电路分析的四大步骤，通过交通灯故障检测电路的分析，启发学生掌握组合逻辑电路分析的方法。

启发式教学，能更高效地完成教学一体化方法中的教与学，有利于激发学生的学习兴趣，鼓励学生发挥主观能动性，积极去解决问题。

合理运用信息技术手段，充分使用多媒体技术，实施虚拟现实化教学[6]。用学生常用的Proteus 软件，模拟交通灯运行时故障检测电路的工作原理，同时，用动画直观地展示故障检测电路在不同情况下的工作现象。带给学生更形象、更具体的感受，以达到更好的教学效果。虚拟现实化教学演示如图3所示。

“实践是检验真理的唯一标准”，也是教学一体化理念中最重要的一环。在授课中，充分运用练习法，引导学生通过实践，掌握组合逻辑电路的分析方法。比如用门电路的知识，逐级写出逻辑表达式；用逻辑代数运算规则，化简表达式；列真值表分析电路功能等。让学生实际参与整个教学过程中，而非被动接受知识，实现教学一体化的应用。通过设置难度适中的任务，引导学生逐一完成，在不断“做到”的过程中，增强学生的自我效能感，产生更浓厚的学习兴趣。

使用归纳法，将新学的知识归纳总结。创造口诀记忆法，把组合逻辑电路分析的四个步骤：写出逻辑表达式，简化逻辑表达式，列出真值表，分析电路功能，简化成短小精悍、简单明了的口诀：写、简、列、析，巩固新学知识，加深学生的印象，培养学生归纳总结知识的能力。

1.3 教学反思

一堂好的微课，应该精心打磨、精雕细琢。微课的设计，要教学目标明确，教学方法得当。通过教学反思，反推、总结微课设计的方法。首先，微课选题要尽量“小而精”，具备独立性、完整性、示范性、代表性，本文选取数字电子技术课程中，组合逻辑电路分析这一经典知识点，颇具代表性，同时通过该知识点的学习，学生能应用专业知识解决一些实际生活中的简单问题；其次，微课内容要能够有效解决教与学过程中的重点、难点问题，并与“做”做到有机结合，本文提供的微课设计方法，重点明确，难点突出，在教给学生组合逻辑电路分析方法的同时，激发学生的学习兴趣，让学生学会运用练习法和巩固法掌握新知识，并通过实际电路的分析，达到教、学、做的统一，从而实现教学一体化；同时，微课要输出深入浅出、通俗易懂、短小精悍的作品，本文提供的微课设计方法，将教学过程分为知识回顾，新课导入，知识点精讲和知识巩固四个环节，层次递进，教学目标清晰严明；最后，将微课应用于教学实践后，要及时收集学生对微课的反馈，适时对微课的内容和结构进行调整，精益求精，不断优化微课，争取带给学生更好的学习体验。

总的来说，微课的设计，要以学生为主体，根据当前学情以及学生的认知规律展开，逐步设置努力可达的任务，应用教学一体化理念，提高学生应用知识的能力。

2 结果

利用本文提供的方法，研究设计了一堂数字电子技术的微课，融入了围绕学情分析，微课结构和教学一体化三个维度展开的教学设计，使用了以学生为主体，根据学生的认知规律展开的教学策略，将启发式教学，虚拟现实化教学，练习法和归纳法应用于微课中，获得了很好的教学反响。在知识与技能、过程与方法及情感价值观方面，较好地达到了既定的教学目标。教学目标如图4所示。

在实际教学中，学生普遍反映课程重点突出，内容紧凑，知识点讲解透彻。在知识回顾环节，复习门电路的知识，加深学生对已学知识的印象，并引出组合逻辑电路的概念，学生反馈，能将已学知识和新知识，做好串联和衔接；新课导入环节，学生了解到组合逻辑电路分析的广泛应用，深知这一知识点的重要性。而让国民充满民族自豪感的载人航天工程，也离不开组合逻辑电路的身影，进一步激发学生认真学习的报国热情；知识点精讲环节中，用日常随处可见的交通灯，抛出问题，让学生深度参与课堂，用新学知识解决问题。学生看到这一场景，反响热烈，积极讨论解决思路和方法。课堂练习环节，学生都能行动起来，将组合逻辑电路分析的四个步骤付诸实践。采用虚拟现实化教学方法，学生不仅清晰直观地了解了故障检测电路的工作原理，还明白了Proteus更多应用的可能。同时，以交通灯不容有误的要求，进行课程思政的引导，提出工科学生必须保持严谨的科学精神和踏实的求是态度，做学问做设计，细致认真，反复验证，不能出差错。知识巩固环节，发挥创造性，将组合逻辑电路分析的四个步骤，简化成四字口诀：写、简、列、析，方便学生记忆，加深学生印象。实践表明，在后续知识组合逻辑电路设计的课程中，学生都能快速、准确地回忆起组合逻辑电路分析的四个步骤。

相较于传统课堂，本堂微课带给学生全新的学习体验，更深刻的印象以及更方便应用于实践的能力。通过该堂微课，学生有效地掌握了组合逻辑电路的分析方法，能应用相关知识解决实际生活中的简单问题。

3 结论

本文研究了微课设计思路，以数字电子技术课程为例，应用教学一体化理念，设计了针对组合逻辑电路分析这一知识点的微课。通过学情分析，制定了紧扣大纲知识点要求编排的微课结构，巧妙穿插课程思政，使用启发式、虚拟现实化教学，结合练习法和归纳法，鼓励学生用理论知识解决实际生活中的问题，做到学以致用，完成了一堂以学生为主体，边教、边学、边做的微课。同时，本文提供的微课设计思路、方法以及教学一体化的应用研究，也可给微课设计者提供有益的借鉴。