技术应用本科数字电子技术课程教学探讨

刘天羽

（上海电机学院电气学院 上海 201306）

知识经济社会进入了科技发展日新月异的时代，知识、信息呈爆炸式的膨胀，信息技术应用深入到各行各业。随着经济结构的变化，引起人们的职业和岗位都有很大变动，所有变化都有要求每个人必须具备终生学习的能力，只有这样才能更好地适应变化。如何在学校里培养学生的学习能力？如何从被动的学习发展为主动的学习？使学习真正成为习惯和自觉行动，我们如何教授？学生如何学习？这些都是摆在教育工作者面前一个必须认真探索的重要课题。

1 电子技术教学改革的必要性

步入信息社会后知识更新的速度非常快，在19世纪知识的更新周期大约为50年到100年，20世纪初为10到20年，到了20世纪80至90年代约是2到3年时间，在电子技术应用领域的更新换代速度越来越快，因此，我们在电子技术教学中更要加强学生学会学习，使其能够实现知识更新。而我们目前的教育比较注意知识的传承，即便在教学过程中大量采用了多媒体等先进的技术手段，但主要是为实施落后的灌输式教育服务的，教学内容相对陈旧，教学理念落后，造成效率低下;学生处于被动接受状态，学生的主动性、积极性不能很好地调动起来。另外我们从企业的调查与访谈中清晰地体验到，作为现场技术师(工艺工程师、设备工程师)的具体训练安排，学生应具备的技术能力固然重要，然而他们必需的技术原理、知识储备还须通过学科高效地获取，尤其是非专业技术性的“综合素质”，如协调能力、沟通能力、组织能力以及稳定性、主动性和敬业精神等均在企业心目中放到越来越重要的地位。

为了提高学生适应未来社会的能力，本课程教学改革是在改造传统的传递知识型学科教学的基础上，使学生能学会学习，掌握学习方法，把被动接受学习转向主动探究性的学习，为技术应用型本科课程实施方面作尝试性探索。

2 建构主义学习理论的启示

建构主义学习理论是注重教学以学生为主体，认识到学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者，而不是外部剌激的被动接受者和被灌输的对象。学习应是由学习者内部控制的过程式。20世纪90年中后期，随着西方建构主义的日益流行，国际教育界比较强调建构主义的教学设计（即“以学生为中心”的教学设计）。但是，这种教学设计，一般只强调情景创设、信息资源提供、协作学习、自主探究和自主学习策略的设计等方面，而忽视教学目标分析、学习者特征和教师主导作用的发挥，不利于系统科学知识的高效率传授和掌握。然而，这样的设计正好与“以教为主”的教学设计相反，因此让我们得到启发：如果把“以学为主”的教学设计和“以教为主”的教学设计结合起来，就可以让它们发挥各自的优势，这就是目前教育界称作“学教并重”的教学设计。

本课程教学模式的教学改革，以学会学习作为教学的出发点，从加强实践应用着手，应用建构主义教学理论让学生在“做”中来学习知识，采用抛锚式教学模式，设计了让学生自主体验的真实项目课题，并辅以系统学科理论的学习。把确定的这类项目或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类项目或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了，就像船被锚固定一样。解决问题的过程就是进行学习知识和训练能力的过程，也是评价学习效果的过程。其目的是使学生在问题背景中更有效地学习课程的系统知识，使得学习是学习者主动建构知识的过程。

3 数字电子技术基础课程教学设计

3.1 课程情境创设

数字电子技术基础是自动化专业的重要专业基础课，结合技术应用本科大学的办学定位，以及课程教学大纲的要求，我们的理论教学仍然采用“以教为主”的课堂授课，与“以学为主”的项目活动教学相互配合。理论讲课采用计算机仿真，多媒体教学等辅助手段，集中帮助学生对基本概念、基本分析和设计方法的理解和训练，强调课堂理论教学紧密结合项目活动教学。

创设课程情境，目的是在教学中充分发挥学生的主体作用，使学生带着问题参与体验。认知学派的代表人物皮亚杰从建构论的观点出发，认为认识的建立不是外界客观的简单复写，也不是主体内部预先形成的结构展开，而是一个由主体与外部世界不断地相互作用而逐渐形成的结构的复合。“以学为主”的项目活动教学采用“问题导学、自主探究”的教学模式，给予一个有关“数字控制步进电机”非常实际的项目。当学生每个人拿到一个步进电机后，学生首先会想到“步进电机是什么？”、“怎么驱动步进电机转动？”、“什么是数字控制？”“如何控制正转或反转？”等问题。这就为课程自始至终地创设学习数字电子技术的疑难情境，在“真实化”的情境中，学生产生认识上的困惑，从而引导学生质疑探究，启发学生思维，在教师的“导”与学生的“探”的有机结合中，学生更能深入地理解和应用理论课的知识，来达到学会学习和思考的教学目的。

3.2 以项目活动组织数字电路理论和实践教学

这种能帮助学生形成良好的认知结构是选择实践活动的重要依据，实践活动内容是与理论课内容有紧密的相互联系。我们首选以书本教材为主的知识信息来源，因为优秀的基础教材有结构良好的知识，能为学生提供概括性强，应用面广的浅度知识，让学生建构数字电子领域的知识，达到大纲要求。我院自动化专业学生都自备一个“便携式电工电子电路实验箱”,实验箱配有直流电源，由实验电路板、接插座组、脉冲信号、数据电平开关、逻辑电平显示、电位器组、发声装置、输入、输出信号座等部件组成。实验箱内还有模拟和数字电路实验用的元器件、万用表、常用小工具，教师和学生可利用实验箱，无论上理论课、上实验课还是自修课，在教室、宿舍、家中都能搭建电子实验电路，并对电路进行测试，分析，可以满足验证性实验、应用性实验、综合设计性实验和项目活动等多个层次的需要。

我们要求每个学生用步进电机和其他元器件，在电工电子电路实验箱上根据项目问题设计、组建、调试电路。项目问题包含了数字电子技术的基础教学内容，并比较自然、有机地结合大纲要求掌握的知识点，每个问题的设置紧扣课程的重点、难点、关键点，并能激发学生的好奇心和求知欲，引导学生从实际例子多视角地分析领会理论知识的内容。问题的设置由易到难，由简到繁，由具体到抽象，由未知到已知，每次获得成功后又有新的问题出现，由已知到未知，步步推进，层层深入，学生从了解步进电机的工作原理开始，到完成电机正反转等控制，逐渐提高学生所学习的数字电路知识的内化程度，把学生的思维一步一个台阶地引向求知的新高度。

教学中非常重视学生的共同建构活动，学生间的对话、协商与合作有助于他们形成假设并进行检测，有助于他们用多重观点来看待知识和信息，学生通过相互之间围绕步进电机数字控制的讨论和解释，可以形成共享的、更高级的理解。为了使学生处于教学活动的中心，组建三人探究小组来促使学生主动学习，绞尽脑汁地用自己的方法来解决问题，学生互相竞争，寻求新的方法，学生互相帮助，通过学生的讨论交流，寻找到多个解决问题的方法。教师在项目活动中安排形式多样的教学活动：作业展示、学生讲解交流、指导式讨论等，教师参与讨论，点拨式提示。

3.3 抛锚式教学中教师与学生的角色

抛锚式教学中师生处于协同式的学习环境，因此建构主义认为师生之间应是不同分工基础上的合作关系，教师从信息提供者成为学生“教练”和“学习伙伴”，教师不是“独奏”，而是“伴奏”。为了改变学生等着老师“喂”知识的习惯，需要教师从学习者的观点出发去切身体验课程式所设的“问题”，当学生以建构主义的方式思考怎么解决问题时，教师应适时地提供相关资料、指点方法、化解难度、鼓励合作交流和探索尝试等帮助和指导。与学生一起寻找到有助于探究问题的知识源。

抛锚式教学特征是诱导学生进行思考，学生会发现自己有问题值得去想，有了自己去想的愿望。这些问题是学生自己发现的，就让他们独立探求问题的答案，从“学生为中心”的主体性来讲，课程不仅应给予学生知识，还应促进学生的发展，学生能有学习主动性，对学习有强烈的期待，喜欢智力挑战，保持对探索困难问题的浓厚兴趣。学生的思维结构从习惯于背诵、记忆、抄“知识”向建构性教学所需要的判断性、发散性思维方向发展，学生发展起独立管理自己的学习任务和过程的能力，面对不能独立解决问题时，需要学生与同伴讨论和交流的能力，通过合作探索、观点辩论，可以高效率地修正并加深每次学习活动对各种问题的理解。

3.4 抛锚式教学的评价

基于建构主义的课程评价也是师生共同建构的一个应用层面，为学生提供的课程评价系统不仅是为评价学生，更主要是为提高学生的学习效果的。这种评价不是在学习活动接近尾声时给出的，而是在学习活动开始时就呈现给学生，评价一直伴随着解决问题的整个过程，在自主学习中起到引导作用，通过评价增强学生的自主意识，变被动学习为主动学习。学习效果是在每次解决项目问题后由个人、小组和教师共同进行评价。通过评价可以欣赏他们的创新；为学生的进步喝彩；通过评价让学生反思自己解决问题的思维过程，教师对这种“问题”探究式的评价可以不需要进行独立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中记录学习者在解决问题的表现即可。

3.5 信息化教育的应用

在项目活动中充分利用全球规模的网络信息，它能为学生提供更多的知识应用，帮助学生全面地看待问题，灵活地处理问题，在这过程中，学生良好的认识结构会在大量的知识应用中建立起来。建构主义学习的课堂教学发生了根本变化。从“传递型教学”转向“对话型教学”，从“灌输型教学”转向“反思型教学”。建构主义强调利用社会环境这一丰富资源，让学生与他人互动，与环境互动，与人类的文化互动，锻炼学生自己获取知识、探索创新的能力，从而促成自身的发展，在整个项目活动中要求学生综合利用多媒体、网络通讯等现代技术来搜索信息，把信息技术作为学生的学习工具、研究工具，能够独立提出问题，把知识归纳重组，写出科技小论文。

综上所述，本课程改革通过变革学习方式，是以“项目问题”把学生思维引向深处，引导学生进入探究式的学习程序，把学到的理论知识有效地解决问题，并且引发出新的开放性、发散性问题，充分利用丰富的信息资源，使学生通过探究式自主学习，养成自觉学习的态度，形成良好的个性品质，为终生学习打下基础。经过我们局部的试用，已取得可喜的成效，然而随着研究和实践的不断深入，将有更多问题等待着我们作进一步探索，我们将继续不懈努力，推进学科知识与综合能力并重的课程深层次整合，以促进学生发展适应时代所需的知识、能力的综合素质。