數字電子技術課程教學模式分析

時間:2022-01-08 08:54:20

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數字電子技術課程教學模式分析

摘要:針對“數字電子技術”課程的教學現狀分析,提出了該課程教學改革的具體措施,按照建構主義教學方法,重構教學內容,對學生按照職業崗位進行分組,更接近職業項目團隊。結合WEB3D電路VR平臺,提升學生的項目實踐技能。教師使用電路實物進行關鍵技能點示范,突破教學難點。課前線上自學,課中多維互動,課后溝通交流,企業導師和教師共同參與項目評價,提升了學生自主學習及實踐能力。

關鍵詞:建構主義;多維互動;虛擬仿真

“數字電子技術”(簡稱“數電”)是電子信息工程技術、通信技術及應用電子技術等專業的專業基礎課,且是一門非常重要的工程技術類課程。它的先修課程是“電工技術”和“模擬電子技術”,后續課程為“單片機技術”、“嵌入式技術”等專業核心課程,所以該課程具有承上啟下的作用,可以培養學生的動手實踐能力及思維創新能力,并且能綜合運用所學知識解決數字電路相關應用問題,為后續其它專業課程的學習打好基礎[1]。然而,很多學生表示在學習這門課程時比較吃力,他們普遍認為該課程理論知識較多,理解難度較大。目前多數院校的“數電”課都是圍繞教師為主體,主要是教師講授,學生被動接受。教師關注的焦點是怎么把某個知識點給學生講清楚,而不是站在學生的立場,思考學生怎么學才能主動掌握知識,變被動講授到主動思考。所以學生缺少主動想辦法來獲取知識的能力。整個教學過程并不能以學生為主體。許多教師在該課程的教學過程中沒有正確理解課程改革創新的重要性,因此該課程的教學缺乏時效性[2]。目前“數電”課程的考核辦法都是平時成績(做作業情況和上課到課率及回答問題情況)+期末成績兩部分構成,沒有形成過程性考核,考核方式也太過單一。缺乏形成性評價,不利于教師實時調整教學策略,不斷優化教學策略[3]。大一的學生對本專業的崗位所需專業知識認識不夠,也沒有具體的實踐經驗,規范意識不強,職業素養水平有待提升。

1《數字電子技術》課程創新的必要性

由于《數字電子技術》這門課程是電子信息工程技術專業的專業核心課程,故本門課程的相關教學內容就顯得十分重要。但是基于目前教學現狀分析,我們的教師還是在使用傳統的教學方法,在課程設計和教學理念上還存在很多急需改進的地方。且學生較難接收枯燥的理論知識,但思維活躍。為了適應授課對象的具體情況,培養學生創新設計及應用能力,同時為了適應當今信息化教育的發展趨勢,使我們的課堂變成高效率的課堂,急需對現有《數字電子技術》課堂教學進行改革及創新,有效改變傳統教學的弊端和不足,使其朝著更好的方向不斷發展。

2教學改革思路與實施措施

2.1采用建構主義教學方法

將現有數字電路新知識建立在學生原有的電路基礎知識紙上,符合建構主義的學習認知規律,學生更容易接受新知識[4-5]。且將學生主體按照職業崗位進行分組,更接近職業項目團隊。結合WEB3D電路VR平臺,將理論知識與實踐知識相結合,提升學生的項目實踐技能。

2.2突破教學重難點

針對教學重點和難點,教師采用各種與具體電路相關的視頻進行情境導入,并引入游戲環節,調動學生參與學習的積極性。團隊協作提交設計方案,協助教師突破難點;針對教學重點,教師使用電路實物進行關鍵技能點示范,學生按照企業標準規范化進行虛擬仿真訓練,企業導師和教師共同參與項目評價。

2.3提升學生的學習興趣

在學習《數字電子技術》這門課程時,由于它的知識點本身具有一定的系統性,所以老師在教學過程中需要遵循循序漸進的規律,根據學生學習過程中存在的問題實時反饋,密切關注學生學習進展,對教學創新過程中存在的問題及時調整,促進教學更好發展。今后可以繼續推廣和進行更深入的研究,尤其是虛擬仿真軟件的使用及學生分組的做法,對學生實際設計電路起到了有效的指導作用,也很大程度的提高了學生學習的積極性。雖然以上這些創新模式取得了較大效果,但是對于學習主動性不足的學生還是會遇到困難。

3教學改革實施方法

3.1課前線上自學

課前學生掃碼自學微課并在學習通上完成課前測試,教師通過教學目標及測試結果聚焦重難點。同時學生按照興趣特長選擇崗位角色,共有項目負責人、電路設計師、電子裝配工及測試維護工四種類型,由項目負責人召集團隊成員并組建項目組。后續環節以項目組為考核評價單元。

3.2課中多維互動

整個上課分為5個環節。環節1:播放相關項目案例的動畫激發學生興趣。讓學生感受到數字電子技術的巨大魅力,激發職業榮譽感。比如在講數字鐘的設計與制作項目時,教師會播放一個智能手環的視頻環節,并讓同學們思考生活中其它用到數字鐘的地方,這樣做比直接講數字鐘的原理更能調動學生學習該項目的積極性。環節2:探析功能學原理。教師首先通過播放相關電路的功能演示動畫,讓學生直觀了解某電路的工作過程。學生根據功能設計電路并上傳學習通。環節3:仿真設計破難點。學生中每組電路設計師使用multisim仿真軟件與小組成員討論完成具體電路搭建,并提交方案設計書。比如在數字鐘的設計與制作項目中(如圖1所示)是某學生使用multisim仿真軟件繪制的小時、分鐘以及秒鐘電路,該生使用了74HC390芯片設計完成了24進制計數器以及60進制計數器。并使用與門、與非門及或非門完成了校時電路的設計,該電路設計思路正確,也能正常實現計時和校時功能,連線規范,故評價結果為優秀。通過仿真軟件的使用,多數學生能正確繪制電路,突破了教學難點。教師根據學生原理講解、畫圖連線、方案提交等幾個活動的表現,給予優秀項目組“電路設計小達人”稱號。環節4:Web3D實操提技能。教師在真實電路上示范關鍵技能點,例如在講解數字鐘電路(如圖2所示)時,教師會首先使用觀察法查看電路板是否有漏焊或者虛焊,然后通電檢測故障所在位置,其次分析故障點可能關聯的部位,最后鎖定故障點解決問題。在聽完了教師講解后,學生組中的電路裝配工會利用Web3D電路VR互動平臺完成具體電路的搭建并提交項目制作書。教師根據電路搭建情況給予優秀項目組“項目制作小達人”稱號。環節5:排障PK破重點。教師在Web3D平臺發布電路故障工程,并巡回指導。教師在指導過程中總結排故口訣“一觀現象,二測數據,三排故障”并形成思維導圖。各項目組測試維護工依照排故流程排除故障并在規定時間內提交排故說明書。通過3D軟件的使用,一半以上學生能正確搭建電路且沒有故障,突破了教學重點。教師根據電路故障排除情況評選出“測試維護小達人”稱號。

3.3課后溝通交流

各項目組通過掃碼完成拓展任務及測試(如圖3所示),并整合“設計說明書”,“項目制作書”及“排故說明書”為整體項目方案,教師與企業導師共同評測項目方案并給出項目整體評價。學生課后還可以通過學習通溝通交流學習中遇到的問題,(如圖4所示),互幫互助,共同提高。

3.4多維教學評價

通過學習通和項目整體評價,我們完成了課圖4利用學習通平臺展開討論前、課中及課后三個環節的信息反饋,實現了多維評價體系。課前的學習任務點占評分的百分比是20%,課中的活動參與及任務書制作占比50%,課后的任務拓展及多方評價占比30%。

4結語

通過課前測試與課后測試對比,發現學生答題正確率顯著提升,知識目標達成。通過學生搭建的三維電路能正確顯示現象發現學生基本掌握了故障排除方法,技能目標達成。學生實際電路的設計能力明顯提高,比往屆學生設計的電路正確性高出30%。學生的學習自主性也有所提高,線上線下混合的教學模式,督促學生使用網絡平臺來學習,較好的培養了學生的自學習慣。這種創新的教學模式的特色在于:其一,三維平臺仿真軟件教學,鍛煉了學生動手能力;其二,學生主體+多元互動,增強了學生課堂參與度;其三,企業導師參與評價+崗位角色確定,解決了學生職業素養缺乏問題。通過教學模式的創新為后續專業課程的學習提供了有力的知識儲備。今后我們的努力方向是將教學案列實時更新,豐富電子技術實訓室功能并利用企業優勢提升專業及課程綜合實力。同時,我們需要不斷反思教學改革和創新效果,促進教學質量的進一步提升[6]。

參考文獻

1臧利林.”數字電子技術基礎”混合式教學方法研究[J].電氣電子教學學報,2020(4):99-103.

2余云霞.《數字電子技術》課程教學創新改革探微[J].教育現代化,2020(37):61-63.

3楊晶晶.“數字電子技術”課程SPOC實踐探析[J].電氣電子教學學報,2020,42(2):56-63.

4天羽.基于建構主義學習理論的職業技術教育政治理論課混合式教學模式探索與實踐[J].中國多媒體與網絡教學學報,2021(2):242-245.

5周衛江.建構主義學習理論下的職業生涯規劃課程教學改革[J].就業與保障,2021(1):119-120.

6余云霞.《數字電子技術》課程教學創新改革探微[J].教育現代化,2020(37):61-63.

作者:胡燕妮 張爽 黃鉑 單位:武漢船舶職業技術學院