多模态教学法在数字电子技术实践课中的应用研究

王丽娟

（湖南文理学院 计算机与电气工程学院，湖南 常德 415000)

1 多模态教学方法

“多模态教学”最早是由“新伦敦”小组的教育学家（美国、英国、澳大利亚）组成的教学研究小组提出的教学理论(1996 年）[1]。多模态通常是指各种具体的、可阐述的、可被感知的符号系统[2]。利用多模态，通过多种教学手段协同运作的教学方法通常被称为多模态教学，在加深印象、强化记忆方面有较好的效果。后来，越来越多的学者加入该研究领域，根据多模态类型，通过不同的感官模式，对学生的学习类型进行了划分，大致可分为视觉型、听觉型、触觉型、嗅觉型以及味觉型5种学习类型[3]，大量的实例证明，在“看、听、读、写”四种学习模式中，后两者的效率要高于前者，因为在读和写的过程中，需要多种感官协同，多种感官并用可以给学生带来全方位体验，获得更多的回馈，可以激发学生多层次联想。因此，在知识构建过程中，多模态教学模式能有效提高学生学习兴趣和积极性。“多模态教学”模式最早应用在语言类课程的学习中，随着多模态研究的进一步深入，模态的外延被极大扩充，很多学者认为多模态教学是指构建多种现代媒体与感官模式为一体的教学模式[4-5]，将多种模态融为一体，充分利用多感官学习强化学生的认知，增强学习的趣味性和灵活性，引导学生由被动学习变为主动学习，可有效提高学生的学习能力。因此，多模态教学也被逐渐应用到语言学习之外的其他课程学习领域。

2 数字电子技术的学习现状

在很多人的印象中，电气类的大学生有的甚至都不会换灯泡，所以会觉得数字电路重理论轻实践，其实这是一种错觉，数字电路课程一直是理论与实践并重的，理论指导实践，实践反过来促进学生对理论知识进行更深层次的解构，相辅相成，才能够真正学懂学透该门课程。在笔者多年来担任数字电路课程主讲教师的过程中，深感最近几年在基于工程认证背景下，课堂的产出并不尽如人意，学生的动手能力很一般，理论知识的掌握也很浮于表面，数据化后的结果就是理论课和实践课的考核成绩均不太理想。归根结底，是学生在学习的过程当中积极性不高，参与度不够，很多学生对该门课程的学习几乎完全是通过看书，上课都不愿意认真听讲，这样子的学习可以说是只调用了视觉这一种感官，课堂上能够认真听讲，课后又有认真看书和写作业的部分同学，该门课程的考核成绩一般都是比较优秀的，这部分同学调动了至少两种感官，视觉和听觉，并且在做练习的过程中实现了眼、手、脑的协同工作，对知识进行了进一步的整理和内化，自然掌握程度会更深刻，理解也会更透彻。

3 多模态教学方法在数字电路实践教学中的应用

教学模式的多样化可以有效提高学生学习兴趣，激发学生学习热情。在传统的教学模式下，一般是以教师为中心、采用教师单向灌输的方式，很大程度上忽视了学生学习的主动性。大量的教学改革研究成果表明，以学生为中心已经成为新教学模式下的共识，无论是案例式教学、引导型学习、翻转课堂还是基于产出的教学模式，都要求更大程度发挥学生的主观学习性，目前为止，课堂的融入感和趣味性还有待进一步提高。

蔡明山教授在《走近设备、生产线干什么？——（学生“参观实践”干什么？) 》一文中提出的看、听、摸、闻、测等多种学习方式对数字电路的教学具有极大的借鉴意义。在学习中调用多种感官，如视觉、听觉、触觉、嗅觉以及眼、手、脑等多种感官协调一致工作，那么学习效果将产生1+1＞2的效果。

工程技术类专业大学生深入流程现场和设备、生产线进行认识（参观）学习，才能使理论深入地、密切地与实践相结合，这是对大学生进行实践认知和技术培训的必不可少的重要实践教学环节。

通过接受现场讲解，了解机械、电气、计算机等技术在实际工程中的应用，增强对本专业的感性认识，了解未来的技术岗位和（技术）管理对象，明确学习专业课程的目的，提高学习专业课程的兴趣。现场参观实践中的讲授还能让学生提前了解专业相关的管理等方面的知识和培养敬业乐业的工作态度。

当然，随着专业知识、技术的学习，以及未来各类专业实践、毕业实习、岗位见习等环节的实施，学生能掌握的工作职责和对专业知识与专业技术技能的了解将会更加丰富，理解也会更加深入，学到的东西也会更加“接地气”而致“现学现用”。

“多模态教学”或者说“多感官协同学习”可以用几个关键词来大致概括。

1) 看。①看指示灯，了解实验设备运行状况。特别是有没有故障/警报显示（往往是红色指示灯。有指示灯及其相关控制）；②看有没有冒烟、烧煳的痕迹；③看测量仪表指示是否在合适范围内，仪表本身是否正常工作等。“看”是电路学习中非常重要的一个环节，对于一般人来说，看见灯亮了，无非能区分亮的是红灯还是绿灯，对于电气工程专业的学生来讲，眼中看到的是亮了红灯或绿灯，但是亮灯背后的逻辑关系也要一清二楚。例如：亮绿灯表明电路在正常工作，那么正常工作状态下电路应该完成一个什么样的逻辑功能？亮红灯表明电路工作出现了异常，那么，联系电路的其他状况，要能够迅速分析出电路出问题的原因，是给了错误的输入，还是电路的结构出现了故障。对于各种仪表也要多看、会看，通过仪表上的数据，对某些功能电路进行更深入地掌握，例如：在不同的电路参数下，电路的性能存在什么样的偏差，通过分析，可以得出电路正常工作状况下的最佳参数，从而为日后的进一步学习打下牢固的基础。再一个，看也是电气工程师需要保持的一种高度职业敏感性，电路尤其是某些精密电路，对工作环境的要求很高，环境温度、湿度、静电等都会对电路产生损坏，所以需要能通过“看”来作出判断并能指导改进。

2) 听。①在机房门口，或走进机房，整体上，或对局部环境、具体设备，从声音综合的角度，判断总体或局部范围/区域以及具体设备的运行状况，发现异常；②积累操作技巧，针对性地听具体设备或设备的特殊部位，判断杂音、振动、不均衡、不稳定及连接松动等现象。通过声音辨别或提前感知设备仪器异常甚至隐患，这些方面需要长期训练，积累经验，要能从嘈杂的组合声音中辨别故障及其隐患。在数字电路的学习中，听也是一个必不可少的环节，它可以让人们深入了解电路内部的工作状况，但是听比看难度要大，要通过有意识的大量训练才能够听到不一样的声音。例如：有经验的工程师通过听就知道电路或者机器处于一种怎样的工作状态，正常工作的电路声音是平稳均匀的，当电路出现异常声音会发生改变，通过声音的大小强弱变化，分析电路出故障的环节，电路是否工作在超负荷状态、是否某些二极管、三极管或者是电容等元件出现了损坏不能正常工作等，再结合其他方面的情形，可以对电路的状况进行准确地把握。

3) 摸。在可以并需要用（肉）手感受的地方，摸一摸，感受温度是否正常，运行是否均匀，振动是否异常，连接是否松动，松紧是否均匀/力度是否合适。等。此处需要特别注意，不可简单判断：即人手感觉烫就有问题，如，100℃以上的“高温”。需要考虑的关键点是温升，也就是说，不同环境温度下额定工作状态时的实际温度上限不一样，不一定人所感知的所有“高温”都是故障。准确判断是否“故障”的标准是，是否超过环境温度+允许温升（常常超过100℃仍是正常的）。对于电路，人们有一种天生的敬畏感，对于普通人来讲，用电安全是第一要务，但是，电气类专业的学生在保持敬畏的同时，也不能“因噎废食”，在学习的过程中，在保证安全的前提下，要能够更多地去感受能感受到的部分，获得第一手的信息，这样，才能够更深刻地理解电路以及相关的附属设备的运转情况，才能给予普通用户更多的指导。

4) 闻。在机房门口、走进机房，甚至有针对性地在特定设备身边，或者就是冲着某个设备去，闻气味，了解设备运行状况，确定是否有漏油、漏气、漏剂（如润滑剂、冷剂等）、烧糊、轴承磨损、滑油变质等，甚至空气是否新鲜（如空调）等，判断设备运行状况或管理是否恰当。在电路的学习过程中，很多时候人们都忽略了嗅觉这个感官，实际上，一个老练的电气工程师是可以通过闻发现很多电路问题的，尤其是电路中存在的安全隐患，在一些看不见摸不着的地方，可以做到防患于未然，时刻保持着职业敏感性是成为一个优秀的电气工程师必不可少的素质。

5) 测。通过控制面板上的仪表指示，以及旋钮转换，测量电流、电压、频率、功率（有功、无功）、功率因素，机/电设备速度，气/汽/油/水等压力、流量、温度，判断设备运行均衡性、是否过载等；必要时用其他表（如，电压/电流互感器、测速仪）核对验证，判断指示表是否准确；用兆欧表（摇表）测接地电阻判断对地绝缘是否在安全范围。有时候，需要借用特殊仪表，如，用氧量仪测烟气中的空气含量；用离子探测器核准烟雾探测器的灵敏度设置，等等。“工欲善其事，必先利其器”，作为一名电气工程专业类的学生，一定要能够熟练运用各种测试仪器，才能对电路中的各种参数进行准确地把控，在不断的使用过程中，随着熟练度的攀升，解决电路问题的能力自然也就能够不断增强，随着能解决的问题越来越多，学习的积极性和自信心也会随之加强，在这种不断的反馈和激励的过程中，数字电路的学习将不再是抽象无趣的，会变得生动活泼起来，学习过程也会变得越来越美妙。

6) 总体感受，通过看、听、摸、闻、测等多感官的协同，学生会对电路分析有着更直观、更深刻的理解，同时在大量的训练过程中，迅速积累经验，根据经验进行倾向性重点抽查，在分析问题和解决问题的过程中，会不断地寻求理论支持，对理论的学习和掌握也会更上一层楼，随着问题的排查和解决，学生完成了从一个新手小白到老手甚至是高手的转变，学生的学习积极性和兴趣也会极大增强。

4 多模态教学实施效果

笔者和课程组的教师尝试在数字电路的教学活动中引入多模态教学法，主要应用在课程的实践教学中，学生对电路的学习兴趣有了较大的提高，在以往的实践教学中，学生满足于按部就班完成任务，得出实验数据，还有部分学生甚至不知道怎么操作，在新的教学模式下，无论是做实验还是现场参观访问，学生均能积极参与，认真观察，而且能够提出许多经过思考之后的问题。

表1 试题得分率纵向比较结果

表2 试题得分率横向比较结果

从比较结果可以看出，引入多模态教学后，学生在电路的分析和设计中均能有更多更细致的考虑，例如不再满足于仅仅设计出电路，而会整体考虑电路的性价比，考虑电路的是否适合集成、电路的稳定性、电路的纠错能力、是否能够自启动等。

5 总结

数字电路是计算机与电气信息类专业的专业基础课，重要性不言而喻，但是学习起来也存在一定难度，所以怎么提升学生的学习积极性和自主性显得尤为重要。在教学中引入多模态教学法，可以让学生全方位更立体地接触电路，让抽象的学习变得更加具体生动，极大地提升学生的学习热情和积极性。当然，这种教学法还处于实践阶段，虽然大部分学生的学习效果有了一定的提升，还是有少部分学生提升效果不够明显，这是下一阶段课题组要研究的重点。