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關鍵詞:數字電路教學方法教學目標教學要求
“數字電子技術”是高職高專電類專業的一門專業基礎課程,是一門理論性和實踐性都較強的課程。它的任務是通過學習數字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學生在數字電路方面具有一定的理論水平和實踐技能,它是《微機原理與應用》、《單片機原理與應用》和《PLC原理與應用》等主要專業課程必不可少的基礎知識。該課程對于學好后繼專業課程以及提高學生的工程實踐能力都有著極其重要的作用。
1立足于教學目標,展開教學
1.1知識目標
熟悉布爾代數的基本定律,掌握卡諾圖與公式化簡法;掌握數字電路中常用的基本單元電路和典型電路構成、原理與應用;掌握常用的中小規模集成電路功能。
1.2能力目標
具有查閱集成電路器件手冊,合理選用集成電路器件的能力。對集成芯片,重點分析電路的外特性和邏輯功,以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊、資料等,使學生學會在實際應用中正確選擇和使用集成芯片。
具有識讀和分析一般典型應用電路的能力。增強電路分析的內容,弱化電路設計。傳統數字電路教學往往注重電路設計內容的教學,好像只有電路設計的能力,才能代表水平,而電路分析代表技能,是低技術的。不過技能卻正符合了高職高專的教學目標,所以在教學過程中,應注重電路分析方法的教學,讓學生學會分析較復雜電路,能修改已有電路服務于自己的設計目標。
具有邏輯分析問題與解決問題的方法。隨著數字技術的廣泛普及,數字化社會已經到來,大規模、超大規模數字集成電路以其低功耗、高速度等特點,應用越來越廣泛。因此如何在有限的時間內使學生扎實掌握數字電路基礎知識理論和基本操作技能,培養分析問題、解決問題的能力,是教師在教學過程中需要認真思考的問題。并使學生在傳統的數字電路邏輯分析、邏輯設計思維訓練的基礎上進一步建立起現代數字電路的應用與設計思想,掌握現代電子技術的新技術和新器件,在專業學習中適應當代硬件技術與信息技術的發展,為走向實際工作崗位打下堅實的基礎,為拓寬就業市場尋求一條全新之路。
1.3思想教育目標
(1)樹立熱愛科學、實事求是的學風和創新精神、創新意識。(2)具有一定的自學能力和獲取新知識、新技術的基本素質。(3)提高邏輯思維能力、養成認真細致的工作作風。
總之,專科教學不同于本科教學,??平虒W注重于學生能力和綜合素質的培養,教學過程中突出培養學生應用知識,分析解決實際問題的能力,以學生為主體,以教師為主導,以教學為主線,樹立能力培養目標為重中之重的思想。
2選擇合適的教材,以教學要求分層、考核形式分類的方式評價教學
2.1教材的選擇
目前我校選擇的教材充分體現了高職高專教育的特點,以應用為宗旨,強調理論與實踐相結合。編寫原則遵循由淺入深,通俗易懂,便于自學,力爭做到“講,學,做”統一協調,重點和難點采取闡述與比喻相結合,例題與習題相結合,實例與實驗相結合,針對數字電路課程實踐性強的特點,增加了與教材相應的實踐環節教學內容。
針對數字電路教學過程中存在教學內容與學時數的矛盾,根據國家教委課程指導委員會的提議:EDA技術是電子技術類課程教學改革的重要方向。我校及時修訂課程大綱、調整教學內容。把EDA技術和PLD器件納入教學計劃。將教學內容分為數字邏輯基礎、組合邏輯電路、時序邏輯電路、可編程邏輯器件和脈沖信號的產生與整形五大模塊。
2.2教學要求分層
教學要求分為五個層次A.知道、了解。學生對教學內容有感性的、初步的認識或只要能識別它B.領會、理解。學生對概念、規律、基本操作等有理性的認識,即能自述、解釋和舉例說明,并在教師的指導下能順利地完成基本操作C.掌握、運用。學生在理解教學內容后,通過練習,形成技能;運用概念、方法、規則進行常規運算求解、論述和簡單運用、自主操作等D.熟練掌握、靈活運用。學生能綜合運用某個知識解決問題,綜合運用某項技能進行熟練操作或小規模技術設計等,從而形成某種能力E.思想素質的提高。如態度、意識、精神、毅力等的培養。
同時,采取了以創新能力的培養為核心的“四位一體”教學法,即旨在通過學生自學、討論、答辯、考查四個階段,培養學生的自學能力以及分析問題和解決問題的能力,徹底解決傳統教法中“滿堂灌”的現象。
2.3考核形式分類
考核形式分為五種:筆試:傳統的擬卷考試;操作:通過學生動手操作來考核;答辯:教師出題或學生自擬題,經一段時間的實踐,學生以報告形式完成答卷并根據需要答辯;社會化考核:參加由國家有權部門認定的考試考核機構或組織進行的考試考核;社會評判:由社會評定結果如實習鑒定等。
通過多種考核形式達到綜合評價學生的效果。
3采取傳統和現代化教學手段結合方式,運用實例靈活教學
3.1傳統和現代化教學手段相結合
教學課件是教材內容的提升和精煉,是將教材中的概念、定律及應用內容轉化為形象逼真的映像展示給學生。多媒體教學進入課堂是對傳統教學方法的改革,它是教學過程的一個有力工具,但決不能成為課堂教學的主宰,過于詳細的課件使學生上課注意力不集中,一些學生覺得課程內容包含在課件中,便在課堂上不記筆記、注意力分散、交頭接耳、甚至逃課??梢韵胂?教學中教師盯著顯示器,學生盯著大屏幕,這樣的教學情景很難調動教學氣氛、影響教師配以肢體語言等的熱情發揮,更談不上師生間的互動。只有將多媒體教學方法和傳統教學方法有機的結合起來,相互補充,并在教學實踐中不斷完善,才能取得完美的效果。
EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的英文縮寫,將EDA技術引入數字電路課程教學,可以使教師在講述理論的同時,利用EDA技術軟件進行仿真、演示,使學生消除“抽象感”,增加學習的興趣。使課堂教學更生動、直觀,使數字電路課程中一些基本理論和基本概念更加容易理解。
3.2運用實例靈活教學
數字電路的授課可以結合生活中的應用舉例,如目前多媒體PC機里的顯示卡、聲卡是用數電中的數——模(D/A)轉換實現圖像顯示和聲音播放的;制造業中的數控機床,交通信號燈的轉向時間顯示,家電產品中的CD、VCD、DVD等也都應用了數電技術。通過這些實例的介紹,可以使學生真正了解數字電路課程的重要性,從而能更加主動的去掌握所學知識。
培養創新型人才,就要實施創新教育,重視實驗教學,改變以教師為主導的教育模式,充分發揮實驗教學的作用,使之成為引導學生從實踐來獲取和應用理論知識的主要渠道,在完成驗證性實驗的基礎上,實驗大綱中安排智力競賽搶答器和電子秒表等一系列的綜合性實驗,使學生在由簡到繁的設計過程中了解設計工作的思路、方法,通過讓學生實際制作,使學生懂得如何進行理論和實踐相結合,加深對知識點的理解。
關鍵詞:任務驅動教學法;搶答器;電子技術基礎
一、《電子技術基礎(數字部分)》課程的教學現狀
《電子技術基礎(數字部分)》是一門重要的專業技術基礎課程,是學生對電路認識和理解的基本素質形成和培養的關鍵性課程,理論性和實踐性都很強。但是,《電子技術基礎(數字部)》在很多學校仍然沿用傳統的教學理念,實驗課堂上很少考慮到學生對實驗項目的需求和興趣,實驗內容所傳遞的知識和技能也不易被學生理解,學生的學習目標不明確,這種狀況使得學生在學習過程中缺乏興趣和主動性。作為一名專業教師,深入探討其教學方法并有效實施,對學生掌握一定的電路知識和培養學生分析問題、解決問題的能力有著非常重要的作用。
二、《電子技術基礎(數字部分)》課程教學改革探索
科學的教學方法不僅要求學生在學習中獲得“知識”,而且要求學生在實踐中獲得“技能”,更重要的是“素質”的提高。對于《電子技術基礎(數字部分)》來說,它在教學過程中更側重于對基礎知識和基本技能的認知和訓練,在此基礎上做簡單的綜合性的提升,從而使學生形成初步的知識體系和技能素養。以此為指導,筆者吸取了模擬教學法、案例教學法、參與式教學法、項目教學法等多重教學方法的共同優點,根據《電子技術基礎(數字部分)》課程的特點、教學目標和中職生學習自覺性較差的特點,選擇了“任務驅動”教學法并進行實踐,取得了較好的效果。
三、任務驅動教學法的實施框架
教師根據課程教學目標設計一系列任務,讓學生在完成一系列任務的過程中掌握知識和技能并提高綜合素質的方法稱為“任務驅動”教學法?!叭蝿镇寗印苯虒W方法的工作流程是“明晰目標”“設計任務” “學生完成” “成績評定”。
1.明晰課程目標
應用“任務驅動” 教學法首先要明晰課程教學目標,這是制訂教學實施方案和方法的先導。中等職業技術教育的目標是以技能和職業素養培養為主線。《電子技術基礎(數字部分)》課教學目標定位是數字電路基本知識的掌握、焊接裝配工藝的掌握、圖紙分析能力的培養、故障排除技能的培養,同時注重職業素養的培養。
2.設計任務書
將《電子技術基礎(數字部分)》課程的培養目標分解為基本知識、專業技能、職業素養,據此設計一系列任務書。
基礎知識包括:基本概念、基本原理等。技能項目:元器件的識別及檢測、識圖畫圖、電路組裝、電路焊接工藝、電路測量、電路故障排除,共計6項。素質要求:指穩定的品質和素養,要貫徹到整個培養過程之中。
3.成績評定
學生按具體項目要求完成任務,教師綜合考察給出成績。成績分為 “優秀”(90分以上)、“良好”(90-80分)、“中等”(80-70分)“及格”(70-60分)、“不及格”(60分及以下)五級。學生成績的確定依據是“過程”和“成果”。在過程中評估素質,以學習成果為依據評定技能。
四、任務驅動教學法在具體案例中的運用
下面以八人數碼搶答器電路的鎖存器部分為案例展示任務驅動教學法的實施細節。
1.課程目標
(1)鎖存器概述:在數碼搶答器中,鎖存器是一個中間環節,而且功能相對比較復雜,有鎖定和存儲兩大功能。要實現這兩個功能,電路的實現同時涉及到了邏輯組合電路和時序組合電路,綜合性較強。而我們的學生在此之前是分別學習分析這兩種數字電路,將兩者并用是對學生所學知識的一個提升,這就要求對教學過程精心設計。
(2)課程目標的設定:課程目標的設定對整個教學過程有著重要的指引作用。我們要從實際出發,根據學習階段和教學對象的不同,做個性化的調整。對于數碼搶答器電路的鎖存器部分,筆者為其設定了4個課程目標: ①會根據鎖存器的電路圖組裝焊接電路。在這個目標下,要培養學生的識圖能力、元器件的識別能力和焊接技能。對于將來要步入一線崗位的中職生來說,這是他們必備的基本技能。②會分析講述鎖存器的工作原理。在這個目標下,可以鞏固學生的基礎知識,并會簡單的應用,培養學生的邏輯思維能力。中職生就業起點很低,邏輯思維能力的培養有助于自學能力的提升,為中職生就業后拓展發展空間打下一定的基礎。③會排除鎖存器中典型的簡單的故障。這是一個綜合性較強的教學目標,是對第①②目標的綜合應用,不是所有學生都能實現。④職業素養的培養。
2.任務書
課程目標是制定給教師做指導的,而學生的學習指導就來自于任務書。所以,教師需要將自己的課程目標科學地體現在任務書里。下圖是筆者為學生制定的鎖存器電路的任務書。
任務書2-2
3.成績評定
評價與反饋是教學過程的一個重要組成部分,是學習活動的收獲,是對教學過程的總結。就每一個項目任務來說,都有質量評定標準,學生完成任務不能僅僅達到及格,而要鼓勵學生“創造優良工程”,鼓勵學生針對同一技能訓練項目做第二、第三次,甚至更多次實驗,讓學生在這個過程中體驗自己每一次都會有進步,并且把幾次成績當中的最佳成績作為這次技能訓練項目的成績。這個過程是任務驅動法的最大特色和亮點所在。它最有效地發揮了“教師導”、“學生學”的作用,激發了學生內在的動力。學生在知道了學習成績的來源與評定方式后,都會非常重視學習過程以及自己實踐能力的培養。即使基礎差一些的同學,看到平時一點一滴的努力,都能不斷提高學習成績,學習及技能訓練的積極性也大大提高了。
五、教學總結
以前學生學完《電子技術基礎(數字部分)》,仍不清楚學了什么,掌握了什么,給學生甚至教師都帶來了挫敗感。任務驅動法使學生學習目標更加明確,對學習的效果更加關心,對學習有了興趣和信心。例如在鎖存器任務中,將任務③“焊接工藝按要求去做”明確化后,使得學生在完成過程中對工藝的要求大大提高,而工藝的提高也間接提高了電路的成功率,這使得學生成就感大大提升,對本課程的學習熱情也跟著提升了。2010級學生搶答器電路的完成人數為班級67%,在進行教學方法改革和考評模式改革后,學生學習主動性增強了,積極性提高了,成績也提高了。2012級,學生完成情況提升到了84%,而且一次成功率也由原來的38%提高到63%。
另外,改變的不只是完成情況,學生掌握的內容也發生了本質變化。前者主要完成了焊接過程,對電路特點、工作過程掌握得很少。后者則是知識、能力、素質的綜合反映。例如:原來的學生都忙于完成電路板的焊接,沒有多余精力關心電路原理及分析,對于教師的講解也就漫不經心了。而采用任務驅動教學法后提高了制板的效率,學生有多余的精力學習理論,加上任務書中明確的要求,學生更加重視原理的分析并將原理運用到排除故障的分析中,進一步完成了任務中的另一個要求。
參考文獻:
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論文關鍵詞:數字電子技術;教學方法;高職教育
《數字電子技術》是電子類專業的專業基礎課程,是一門必修課。它是培養學生具備電子技術的基本知識和技能,和《模擬電子技術》課程共同構成電子類專業的基礎核心課程,是學生必須打下的專業基本功。它以電路基礎課程學習為基礎,是后續單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業課程學習的基礎,也為無線電裝接工、調試工等考級考證打下基礎。
高職數字電子技術教學的目標確立是為了更好地指導該課程的教學方向,對有效落實教學體系起到了指導性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理,再依托EDA的技術,強化理論和實踐的教學,最后通過課程的設計創新來形成獨具教學質量的體系。
一、高職數字電子技術教學的目標
實踐教學和理論教學是高職數字電子技術教學綜合體系,通過實驗、實習、課程設計等內容,完成基本操作技能、綜合能力和應用能力的三級能力培養要求,培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力及創新思維的綜合能力。
(一)基本操作技能的培養
實驗是整個實踐教學環節的基礎,可以分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗可以使學生了解器件功能和使用要求,掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能,熟悉實驗操作規范以及學習實驗報告的書寫要求等基本技能,為進一步深入學習理論知識和能力培養奠定基礎。對于初學的學生,必要的驗證性實驗是培養基本操作技能的主要途徑,是素質教育的基礎。
(二)綜合能力的培養
驗證性實驗過多會使學生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望,思維缺乏靈活性和創造性。開設綜合性、設計性、實踐性實驗,可以增加實驗的靈活性、創造性,激發學生的求知欲和學習的興趣,使學生能初步地將所學的基本理論知識獨立應用于實踐中。在觀察和探索的基礎上,通過教師的引導激發他們積極思維,逐步提高學生分析問題和解決問題的能力,并使學生的基本技能得到進一步提高。
(三)應用能力的培養
運用虛擬、仿真等技術手段,采用較為先進的EDA技術,一方面可以使實驗更加接近工程實際,激發學生的參與性;另一方面通過接近工程實際的課題,使學生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象,提出多種設想和解決問題的方案。在此基礎上,再引導學生進行收斂思維,確定解決問題的最佳方案,完成方案擬訂、實施方案的設計、電路制作、安裝調試等環節,達到在實踐中學、在實踐中練的目的,使理論與設計融為一體。從工程角度出發促使學生了解科研活動的全過程,增強學生的求知欲和科研意識,體會理論設計與實際中的距離。這不僅能訓練學生思維的邏輯性和獨創性,培養嚴謹的科學態度、科學的思維方式、創新意識和創新能力,還能培養學生的工程觀念,訓練學生工程應用技能,達到培養應用能力的目的。
二、對教材進行適當處理,把握理論上的度
“數字電子技術”是計算機、機電、自動化類專業的一門重要的專業基礎課.當前,隨著以培養技術應用型人才為目標的高職教育的日益發展,以及高職對特色的強烈渴望,迫切需要形成與高職教育培養目標相適應的課程體系。
《數字電子技術》的主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法,訓練學生數字電路制作與調試的基本技能;培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。它共有五大模塊,包括數字邏輯基礎模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊,主要作用就是要求學生能看懂基本電子電路圖,學會使用電子元器件手冊,能制作、調試、軟件仿真、實驗驗證相關電路,了解數字電子技術在實際生活中的應用,培養學生的職業崗位基本能力和職業素質。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確,在辦學上仍處于探索階段,沒有系統的、適合自身辦學特色的教材,所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版,課程內容不適應高職教育的特點,加上大部分高職生(特別是偏遠地區)的學科基礎差、底子較薄,在學習的過程中存在著一些不適應現象,學習效果較差。根據高職教育教學“基本理論教學要以應用為目的,以必需、夠用為度”的基本原則要求,就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構“少而精”的教學體系。在教學內容的選擇上就必須考慮實際工程需要,突出基本理論、基本分析方法和知識的應用,傳統的邏輯函數化簡方法像代數法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下,回避繁瑣的集成電路內部分析和數學推導過程,著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時,可結合原理圖作簡單分析如此:TTL與非門利用T1的多個發射級結構實現“與邏輯”功能,中間級從T2的集電極和發射極分別輸出兩個相位相反的信號,以驅動T3、T4;當輸入信號中有任何一個為低電平時,都將使T1飽和,T2、T4截止,T3導通,輸出端Y為高電平,當輸入信號全是高電平時,則T1倒置工作狀態,其集電結正偏,發射結反偏,使T2、T4飽和,而T3導通,輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導通或截止,電路的輸入、輸出特性,拉電流和灌電流的概念等,不進行詳細的分析和計算,只要求學生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項,注重理論聯系實際,以會用為最大目標。另外,適當采用清晰的最新的電子元器件實物照片,努力減小與現實實際工程應用差距并爭取同步,增加學生感性認識和進一步提高學生學習興趣。這樣的處理,既可以讓這些基本素質較差的學生理解基本原理,又可以從少學時中留出足夠的技能訓練時間。
三、以EDA技術為支撐,將理論教學與實踐教學融為一體 轉貼于
《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課,其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎,理論與實踐的密切結合,在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設計,根據我校實習設備的配備情況,在技能實訓中往往2-5人一組,這樣,經常有學生光看不做,學習缺乏主動性。又由于電子技術教學中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微,設備或元件故障多等問題,在操作過程中,學生會碰到各種不同的問題,教師忙于協助解決,上課效率無法提高,從而影響了整個教學計劃。根據多年的教學實踐,我們把EDA技術引入實驗教學,采用EWB仿真實驗與傳統實驗教學形成互補,以解決上述問題。即在課堂教學中,結合教學內容,運用EDA技術對這些實驗進行仿真,動態配合課堂教學和做虛擬數字電路實驗,讓學生感到如同置身于真實的實驗實訓環境中安裝調試一樣,形象逼真,讓學生在不知不覺中學習,同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞,還可以避免因實驗儀器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學生帶來挫折感,保證實驗能在短時間內成功演示或驗證。為了加強學生的實際實踐能力,開設了全天開放的創新實驗室,學生可以利用課余時間結合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設計等,有些學生還結合全國大學生電子設計競賽,進行創新設計和制作。此舉既提高了學生學習的興趣和動手能力,又可以為大學生電子設計競賽培養優秀人才。
四、注重課程設計和創新設計
電子技術課程設計是數字電子技術理論教學完成后進行的一次綜合性訓練,以進一步培養學生綜合運用所學理論知識、獨立設計電子產品和對電子產品實際安裝、調試的能力。學生經過本課程的理論學習和技能實踐后,對于一些中、小規模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎知識已有一定的理解,掌握了電路的基本分析方法和基本設計方法,具備了一定的動手能力,在期末便可結合專業發展實際、現有實驗條件和電子設計競賽、創新設計競賽等,有針對性地進行相應課程設計。課程設計內容由指導教師根據難易分成不同的課題,也可以讓學生自行選題,由指導教師根據學生的掌握情況指定由學習較好的學生擔任課題負責人,其它學生可根據自己的實際情況選擇加入,指導教師要對課題組成員做宏觀調配,一般同一小組中應該有不同層次的學生,以達到優秀的學生帶動較差的學生共同進步的目標。
在課程設計中,在確定設計方案、電路邏輯功能的設計實現、主要參數和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調試、故障排除等,遇到問題時,除了本組成員之間相互討論外,各小組之間也可以參與其中,相互交流,指導教師負責審查,作好啟發、引導工作并幫助學生解決疑難問題。對學習基礎較差的學生,加強輔導與檢查;對學習能力較強的學生,適當提高要求,結合工程實際,增大設計方案的創新性,以充分挖掘學生的潛力,激發學生的創新思維。
通過開展課程設計,全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力,使學生具有創新、創業精神和實踐能力,促進學生知識、能力、素質協調發展。
五、開展多樣化教學,繼續提高教學質量
可以開展諸如項目課程,該教學過程需要不斷地變換教學組織形式,比如完成工作任務時需要采用小組形式,集體講授時需要采用班級形式,討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學時,相當多的需要模擬企業組織活動結構,讓學習者“身臨其境”。為了適應這種不斷變化的教學組織形式的要求,學校的教學場所,包括課堂桌椅都要做相應變化。
項目化教學提高了學生學習的積極性,分析問題、解決問題、自我探究、自主學習和口頭表達等能力得到很好的發展,并形成了良好學習品質。學生在學習的過程中互相幫助,加強了團結合作意識,增進了同學間的相互了解。這樣既學到了知識,提高了學習興趣,使學生的實際應用能力得到很好的培養和鍛煉,還增強了探索創新精神。
最后,數字電子技術課程的電子課程標準、電子教案、多媒體課件都放在校園網上,學生能通過網絡進行自主學習,我們還通過網絡教學平臺向學生提供各種試題庫和單元測試資源,給學生布置作業,進行網上作業的批閱、網上教學答疑,師生互評等教學活動,有效延伸學生學習的時間和空間。這種學習模式充分發揮信息網絡的開放性、交互性、共享性、超媒體、大容量等優勢,國家中長期教育改革和發展規劃綱要也提出要強化信息技術的應用,鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習,增強運用信息技術分析解決問題能力。
數字電子技術課程是電類專業的一門專業基礎課,它應用性強、涉及內容廣、技術不斷更新,是電類專業后續學習的重要基礎。對計算機專業的學生而言,要著重調動起學生們對數字電子系統的興趣,進而對計算機這個典型的數字電子系統有著更強烈的求知欲。俗話說,興趣是最好的老師,濃厚的學習興趣往往能取得事半功倍的效果。教學過程中如何激發學生的學習興趣尤其重要。結合筆者的教學實踐,對數電課堂如何激發學生的學習興趣,提出幾點建議:
1.1充分準備精心備課
教與學的過程,對教師來說更像是一場心智的較量。俗話說,知己知彼,百戰不殆,在上課之前,教師要充分掌握學生的具體情況,做好教材分析,并根據教材內容進行合理的教學情境構造。由于數電課程實踐性較強,在實施教學前,教師應優化知識結構,要全局性、前瞻性地合理組織教學內容,不重復、不遺漏,既有清晰的知識點,又有系統性的知識脈絡。在進行教學情境構造時,要注意對教學內容進行重構整合,既要激發學生求知欲和好奇心,又要注重培養學生自主創新和合作探究的能力。此外聲形并茂、充分展示數電課程重要性和魅力的數電第一課,對激發學生的學習興趣至關重要,它不僅影響了學生整個學期對數電課程的學習,而且還能最大可能地提高學生對數電課程的興趣和學習的自信心。在數電第一課中,教師可以通過多媒體演示數電課程中常見的電路實例,如搶答器電路、計數電路、交通信號燈電路等等,激發學生對數電課程的學習興趣。
1.2案例與任務驅動教學結合
形式多樣的教學方法是激發學生學習興趣的最有效方法。在教學過程,教師可以采用任務驅動教學,將需要講授的內容布置成任務,并提出具體要求和考核標準,由此激發學生的學習興趣。例如在講解加法器的時候,可以讓學生設計一個電路,能夠實現基本的加法功能,可以用純組合邏輯電路設計實現,也可以用時序邏輯電路實現??梢栽O計串行加法器,也可以設計超前進位加法器……不拘泥于一種,讓學生參與進來,探索各種實現方法,與電路的異同、優缺點等,效果遠遠優于老師的灌輸。在講解集成譯碼器的時候,教師則可以采用案例教學法,將集成譯碼器設計的電路演示給學生看,并讓學生分析電路,通過學生的討論、分析,掌握集成編碼器的特點和應用;在教學過程中,角色互換也是一種不錯的教學方法,適時地將老師和學生的角色互換,讓學生當“老師”,通過這種角色的變換,讓學生由被動變為主動,既能培養學生分析問題、解決問題的能力,也能培養學生獨立思考和語言表達能力,從而較好地激發學生學習興趣。
1.3適時提問與隨堂測驗有機結合
數電課程教學過程中,恰當的提問有利于開拓學生思維,調動學生學習積極性,提高課堂教學質量。如:在設計電子鐘電路時,教師可適時啟發式地提問:(1)要對脈沖計數,如何得到脈沖?(由振蕩器產生脈沖);(2)產生脈沖之后,如何把脈沖的個數記錄下來?(計數器);(3)記錄脈沖之后,如何把記錄結果顯示出來?(譯碼顯示電路),由此可以一步步地啟發學生得出電子鐘電路基本框圖。每一章內容講授完畢都會有隨堂自測題,及時的對本章的知識要點、重點和難點進行回顧與檢驗。組織形式一般是選擇題和填空題,這種方法實際效果顯著,有利于學生及時發現不足之處,而不至于到考前再臨時抱佛腳;另一方面也給學生開闊了眼界,了解了常見的題目類型與考點。
2實驗教學的改進與探索
目前,數字電路實驗教學為8學時,獨立設課,分4次課完成,每次課2學時在設置實驗項目的時候,既要考慮理論知識的覆蓋面,又要選擇有代表性的項目,以點帶面,同時還考慮激發同學的實驗與熱情,有利于學生的創新發展。
2.1單獨設課,專師負責
如果教師一人既負責理論教學又負責實驗教學,則很難都做得很到位。基于此,把實驗單獨設課,由實驗室教師專人獨立負責。這樣對實驗教師來說則有精力更專注于實驗教學,對學生來說實驗自成體系,能更好地接受。實驗教師依據學生的實驗情況給出最終的一個實驗成績,算入本課程的最終成績中,實踐表明效果良好。
2.2各類實驗相輔相成
對于數字電子技術實驗,從遞進的層次上可以分為基礎驗證性實驗、綜合設計性實驗和提高發揮性實驗。以重視基礎、拓展能力為理念,正確發揮各類實驗的作用,使其相輔相成,注重元器件參數、特性曲線測試和儀器的使用,夯實基本理論。驗證性實驗培養基本的實驗技能,是其他層次實驗的基礎,通過驗證性實驗,讓學生掌握基本實驗理論、數據處理方法、實驗規范、電路故障查找和排除方法,熟悉萬用表、示波器、信號發生器、邏輯分析儀等常規實驗儀器與裝置的使用,熟悉實驗的原理、方法及實驗過程,學會撰寫實驗報告。綜合性實驗培養學生運用理論知識和工程觀念分析問題和解決問題的能力,內容涉及到幾個理論教學單元,是著重系統的綜合訓練,起到把所學到的知識融會貫通的作用。這部分應在實驗設計時加大份量。設計性實驗培養學生在工程設計制作和組織管理等方面的創新能力,這類實驗是理論和實際的接口是以學習知識為目的,也是為后面的課程設計和畢業設計做鋪墊,對工科學生來說至關重要應加大份量重點培養。
2.3實驗各階段保證質量
實驗的實施可以分為預習設計,操作驗證、整理總結等三個階段。預習設計階段:主要目的是提前學習各種儀器儀表的使用以及芯片的測試方法、工作條件等;對于綜合性實驗,要求能根據大綱進行簡單的計算分析,熟悉所需知識;對于設計性實驗則要求比較高,除上述操作外還需進行方案設計、評估。預習設計是整個實驗的基礎,直接決定實驗效果的好壞,所以對于任何層次的實驗都必須有相應的預習實驗報告,并將其列為重點考核對象。實驗操作階段:主要鍛煉學生的實際操作能力、故障查找和排除能力,以及對方案的驗證能力。因為學生對實驗相對生疏,所以故障率高,分析也沒有經驗。在這一階段指導教師的任務就比較重,要引導學生掌握故障分析方法,教會學生正確地記錄數據和實驗現象,而不是一切包辦。整理總結階段:要求學生寫出分析總結報告,包括對數據的處理、分析、總結以及心得體會等。
3注重與計算機原理銜接
在我校計算機專業的教學安排中,數字電子技術基礎是安排在計算機原理之前的先導基礎課。為緊接著開設的計算機原理課程進行必要的知識儲備和鋪墊。例如講到加法器的時候,可以和計算機原理中的算術邏輯運算器相聯系;講到OC門和三態門的時候,可以擴展一下計算機總線的實現思想與基本原理;講到計數器的時候,可以結合指令計數器進行舉例介紹;學習觸發器的時候,可以告訴學生寄存器一般就是由觸發器作為基本單元實現的;Cache緩存是SRAM構成的,DRAM是構成計算機內存的主要器件……,這樣,學生就可以有效地把數字電子技術的知識和后續學習有機聯系起來。一方面有利于知識的貫通,另一方面,也調動了學生對后續計算機原理的學習積極性。
4結束語
關鍵詞:中職學校;教學改革;實踐
在科技快速發展的形勢下,電工電子技術已經滲透到各行各業,電類、非電類專業學生熟悉電工基礎知識的能力越來越重要,而且電工基礎課程是中職學校工科類專業的基礎課和核心課程,為適應現代電氣電子技術的發展,課程把強電與弱電知識合一,力求讓學生掌握電工基本原理,學會處理電路故障的方法。但多數學生物理知識基礎不好、數學計算能力差,導致初學電工基礎課程時就感到難學、枯燥,幾節課后一些學生失去了對這門課程的學習興趣,授課教師也很難按時完成教學任務。要處理好課堂教學中的“教和學”這對矛盾,就必須進行課堂教學改革,激發學生的學習行為。
一、改革課程體系與教學內容,適應行業新技術發展的需要
中等職業學校電工基礎課程的教學內容是20世紀80年代初開始編寫的,經過多年的優化后逐漸完善成現今教材,基本可以滿足中職學校學生學習的需要,為學生學習專業技能課程提供了保障。但隨著電子行業的迅速發展,新技術、新設備不斷涌現,電工基礎的課程體系與教學內容必須改革,以適應行業的新變化,改革課程教學體系與內容主要從以下三個方面著手。(1)原有的教材內容與體系多重視內容的全面,教材體系多是以模擬電路基礎知識為主,而對當前出現的新技術涉及不多,特別是數字電路部分編寫得簡單,沒有詳細具體的實驗環節。因此,教師在教學中應結合學生學習的需要恰當補充新內容,以適應學生就業崗位技能的需要。原有教材的體系應實施模塊化設計,把原來的章節知識重新組合,內容相近的知識組合到同一個模塊,方便學生對整個知識點的把握,有針對性地培養學生的專業素質。(2)傳統課程體系中教學內容的起點高,不符合學生的接受難度。由于中職校學生的學習能力普遍偏低,學習本課程的基礎知識掌握不夠,特別是物理、數學的成績很差,一些最基本的計算也難以完成。而且也會給學生帶來恐懼感,導致學生失去學習的興趣。所以,在教學準備時,教師要改革這一弊端,整理出一些符合學生學習基礎的內容,在引導學生學習的過程中訓練學生的專業技能。(3)由于集成電路技術的逐步成熟,電子產品的集成化已成為一個重要特點,因此應及時更新有關集成電路的元件、電路組成等新知識,把集成電路的組成、原理作為教學內容的重點,減少非集成電路元件的授課內容,合理選取內容,建立適應新技術發展的教學體系。
二、改革教材建設的思路,適應電子行業的新變化
教材是學生獲取系統知識的源泉和重要途徑,對學生的學習有重大意義,從20世紀80年代英國率先實行模塊式課程教學開始,國外電工基礎陸續采取了模塊式教學方式,其優點主要有:避免了授課內容與教學課時的矛盾,教師授課時可以根據學生的基礎情況選取模塊,通過現象分析、實驗驗證等環節組織學生完成模塊任務,教師也可以按照各個專業自身特點合理選擇模塊內容,以實現有效實施課堂教學的目標;優化后的各個教學模塊可按照教學需要隨時調整,適應電子行業中的新技術變化,滿足各個專業不同層次學生的學習要求。
三、改革實驗環節,適應各個層次學生學習的需要
電工基礎課程實驗是本課程教學的重要組成部分,通過實驗理解重要的規律與結論,認識電路組成的元件,訓練學生運用理論知識完成實驗任務的能力。在實驗課教學中要進行三個方面的改革:第一,加強實驗過程考核,合理評價學生的學習行為。為實現實驗課程的有效性,教師在組織學生實驗前設計好考核方案,并在實驗課開始五分鐘內公布給學生,讓學生了解實驗課的考核要求,進而促使學生根據學習要求完成實驗任務,充分調動學生的學習積極性。為增強實驗課的重要性,電工基礎實驗課應在課程表中單獨顯示,并把實驗考核成績單獨評定。對于實驗考核不合格的學生,專業教師應安排課外時間組織學生重復實驗過程,直至達到單獨完成實驗任務為止。通過提高實驗課的學習地位,不僅提高授課教師的認識,也加強了學生的認識。在評定學生實驗課成績時,應該把學生在實驗過程中的表現作為考評的一項內容,促使學生按照教師的要求按時、按規定完成實驗任務,對于實驗成績不合格的學生,應該及時安排補考環節,讓每位學生重視課程實驗的重要性。第二,實驗課題要有層次性,授課教師要合理設計實驗的層次性,把實驗課題分成基礎性實驗課題、提高性實驗課題和設計性實驗課題,以激發學生的創造力,引導學生把學習的理論知識運用到實驗中,解決實驗過程中遇到的問題,不僅有效開拓學生的創新思維,而且能提高分析問題和解決問題的能力,達到提高實驗課教學效果的目的。第三,信息化教學融入實驗課。實驗課堂中除了配備必要的實驗設備,更重要的要配備信息化教學設施,將實驗課中的實驗步驟、儀器設備、實驗目標、實驗分析輔助軟件等全部展示給學生,讓學生在實驗過程中能找到實驗的做法,明確實驗課的主要任務。學生可以利用計算機軟件進行實驗過程模擬操作,實現虛擬實驗,明確相應的實驗結果與注意事項。學生在軟件模擬后再進行實際操作,減少了實驗操作的盲目性。如模擬生產中使用的直流電機、三相異步電機的工作原理,幫助學生理解所學的難點知識。
四、改革教學模式,適應以學生為主體的教學要求
課堂教學的主體是學生,電工基礎課堂教學的各個環節都應圍繞學生這個主體,把學生作為課堂教學的主角,專業教師根據學生的主體地位組織教學,盡力發揮學生的主體作用,建立一個以學生為主的“自主教學”模式,形成“問題情境的創設—指導自主學習—指導嘗試—系統歸納—反饋調節”的“自主教學”模式。為激發學生的學習興趣與積極性,通過設定問題情境,引導學生有目的地分析問題,學生處在一定的問題情境中,則分析問題的難度就會降低,為新知識的講授打下基礎。指導自主學習階段主要是教師引導學生參與新內容的學習,為探求問題結果,教師恰當采取教法、學法,幫助學生掌握重點內容,讓學生全面體會學習新知識的過程。指導嘗試階段中教師重于學法指導,引導學生厘清學習的重點與難點。系統歸納階段就是指導學生如何歸納知識,總結處理難點的辦法。反饋調節階段就是根據教學目標進行有針對性的訓練,及時了解和評價學生的學習效果,有針對性地進行輔導。
五、改革學生評價激勵方式,適應中職學生的心理特點
中職校學生學習基礎很差,學習中必然會遇到困難、障礙,學生心理沒有達到良好的狀態,沒有良好的精神狀態必然會影響到學生自主學習,學生也就很難自主完成實驗任務,抑制學生的創新思維。因此,優秀的教師在教學中要不斷提高自己的專業知識水平,及時解決學生無法解決的難題,創設激勵機制,及時調節學生的心理,讓學生保持良好的心理狀態進行學習。師生之間存有良好的感情才能激發起學生學習的主動性。每個學生都希望得到教師的注意和賞識,尤其是學習成績一般、不很出色的學生,教師的關愛、期望是其努力學習的強大外在動力。因此在教學過程中和平時輔導時,教師應和每個學生多交流,要了解每個學生的個性,形成恰如其分的評價,對學生保持積極的態度,讓學生感受到教師對他們的關注,以有助于學生在學習中保持興奮狀態,增強學生學習的內在動力。成功是每個學生不懈追求的目標,成功是對每個學生最好的獎賞,成功是探求新知識最強大、最穩定的動力,許多優秀的學生之所以對學習孜孜不倦,就是在學習過程中體驗到克服困難、解決問題的歡樂,享受到成功的樂趣。教師應不斷創造機會讓每個學生享受成功的快樂。對學生取得的成績、正確的答案等要及時肯定與表揚,布置恰當的實驗課題,讓學生參加實驗,合理化解失敗給學生帶來的不利影響。
參考文獻:
[1]王國軍.中職“電工基礎”課程教學方法探討[J].職教通訊,2014,(36).
[2]成學.提高中職《電工基礎》課堂教學效果淺探[J].科學大眾,2016,(11).
關鍵詞: 網絡工程; 網絡安全與管理; 知識結構; 課程體系
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1006-8228(2013)10-62-02
0 引言
網絡工程專業從1998年教育部批準開設以來,發展十分迅速。截止2012年,全國已有329所高等學校設置了網絡工程專業,其中重點院校超過50所。經過十多年的發展,網絡工程從原來計算機專業的一個專業方向發展成為全國性的大專業。2011年教育部將網絡工程專業列入高等學校本科專業基本目錄,標志著網絡工程專業已經成為一個穩定發展的基本本科專業[1]。
網絡工程專業在快速發展的同時,也面臨著一些普遍性的困難與問題。比如:網絡工程專業與計算機科學與技術、軟件工程、信息安全等其他信息類專業的差異區分不夠明顯,辦學特色不夠鮮明。因此,有必要從專業方向和課程體系建設入手,結合自身辦學優勢,制定特色鮮明的網絡工程專業人才培養方案。這樣,才能培養出合格的網絡工程專業人才。
筆者所在學院2012年獲批了中央支持地方高校發展專項資金,重點建設“網絡與信息安全”實驗室,改善網絡工程專業的實踐教學條件。網絡工程系以此為契機,結合已有的信息安全師資優勢,凝練出網絡安全與管理方向,并開展相應的專業課程體系改革。本文以此為背景,探討網絡工程專業網絡安全與管理方向的人才培養方案。
1 網絡安全與管理方向人才培養要求
與其他信息類專業類似,網絡工程專業網絡安全與管理方向的人才培養要求從素質和能力兩方面入手。
1.1 基本素質
網絡工程專業人才要求具備的基本素質包括思想政治素質、人文素質、職業道德素質、專業素質、心理素質和身體素質等[2]。
思想政治素質要求政治立場堅定,熱愛祖國,增強社會責任感,樹立崇高理想,培養高尚情操,養成正確的人生觀和價值觀。人文素質要求具有深厚的文化底蘊,高雅的文化氣質,良好的人際交往能力和團隊合作精神。職業道德素質要求遵紀守法,遵守社會公德,堅持職業道德的底線,具備實事求是,堅持真理的品格,具有愛崗敬業的精神,一絲不茍的作風,以及服務社會的意識。專業素質要求掌握科學的思維方式和研究方法,養成良好的學習習慣和工作風格,具備較好的創新思維和踏實嚴謹的實干精神。心理素質和身體素質要求具有健康的體魄,樂觀向上的心態,堅忍不拔的毅力和身體力行的風格。
1.2 基本能力
網絡工程專業人才要求具備的基本能力包括學習能力、分析解決問題的能力、閱讀寫作能力、協同工作能力、專業適應能力、創新能力[2]。
學習能力是指自學能力,即知識和技術的獲取能力、理解能力與應用能力。分析解決問題的能力是指通過專業調研、理論分析、設計開發、仿真實驗等方法解決網絡工程領域實際問題的能力。閱讀寫作能力是指專業技術文檔的閱讀能力與寫作能力。協同工作能力包括專業表達能力、問題溝通能力、協作能力、組織管理能力。專業適應能力是指在學習網絡工程專業知識和技術的基礎上,能夠從事并適應相關領域的研究、開發與管理工作,并能適應網絡工程專業技術和市場不斷發展變化的能力。創新能力包括創新思維能力和創新實踐能力。
1.3 專業能力
網絡安全與管理專業方向的人才培養除了滿足網絡工程專業人才培養基本要求外,還需要注重培養兩方面的專業能力:網絡系統安全保障能力和網絡管理維護能力[3]。網絡系統安全保障能力是指熟悉信息安全基本理論和常見網絡安全技術的工作原理,掌握主流網絡安全產品的安裝、配置和使用方法,能初步設計開發網絡安全產品。網絡管理維護能力是指熟悉常見網絡設備與系統的工作原理,掌握網絡管理的主流模型、系統功能、以及各類管理技術與方法,能初步管理和維護網絡與信息系統。
2 網絡安全與管理方向專業課程體系
2.1 知識結構
網絡工程專業網絡安全與管理專業方向人才要求具備的知識可分為三大類:公共基礎知識、專業基礎知識、專業知識。
公共基礎知識相對固定,具體知識包括政治理論知識、人文社科知識、自然科學知識。其中,政治理論知識包括基本原理、中國近現代史綱要、思想和中國特色社會主義理論。人文社科知識包括大學英語、大學生心理健康、思想道德修養與法律基礎、社會和職業素養、軍事理論、體育。自然科學知識包括高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理、大學物理實驗。
專業基礎知識根據網絡工程專業人才的專業能力要求制定,具體包括電子技術基礎、計算技術基礎、計算機系統基礎。其中,電子技術基礎包括數字電路、模擬電路和電路基礎,技術技術基礎包括數據結構、離散數學、程序設計、算法分析與設計,計算機系統基礎包括計算機組成原理、操作系統、數據庫原理、軟件工程。
專業知識相對靈活,通常根據所在院校的專業特色和辦學條件制定,具體包括專業核心知識、專業方向知識、專業實踐環節[1]。下面重點討論這部分內容。
2.2 課程體系
依據上述知識結構,結合筆者所在學院的師資力量、辦學條件和專業特色,制定了網絡工程專業網絡安全與管理方向的專業課程體系,如圖1所示。由于公共基礎課程基本固定不變,在此不再列出。
2.3 專業方向課程知識點
網絡工程專業網絡安全與管理方向可分為網絡安全和網絡管理兩個分支。其中,網絡安全分支課程包括信息安全基礎[4]、網絡安全技術[5]、網絡攻防技術,每門課程的主要知識點如表1所示。網絡管理分支課程包括網絡管理[6]、網絡性能測試與分析、網絡故障診斷與排除,每門課程的主要知識點如表1所示。
3 結束語
本文以筆者所在學院的網絡工程專業建設為背景,分析了網絡工程專業人才培養的基本要求。在此基礎上,說明了網絡安全與管理專業方向人才培養的專業能力要求,進而得出與之相適應的知識體系結構和課程體系內容。最后重點介紹了網絡安全與管理專業方向主要課程的知識單元與相應的知識點。接下來的工作是將該課程體系落實到網絡工程專業培養方案中,并在具體實施過程中發現問題,解決問題,分段調整,逐步完善。希望本文所作的研究與探討能給兄弟院校的網絡工程專業建設提供有價值的參考。
參考文獻:
[1] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會.高等學校網絡工程專業規范[M].高等教育出版社,2012.
[2] 姜臘林,王靜,徐蔚鴻.網絡工程專業物聯網方向課程改革研究[J].計算機教育,2011.19:48-50
[3] 曹介南,蔡志平,朱培棟等.網絡工程專業與計算機專業差異化教學研究[J].計算機教育,2010.23:139-142
[4] 教育部信息安全類專業教學指導委員會.信息安全類專業指導性專業規范[M].高等教育出版社,2010.