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关键词:数字电路教学方法教学目标教学要求
“数字电子技术”是高职高专电类专业的一门专业基础课程,是一门理论性和实践性都较强的课程。它的任务是通过学习数字电路的基本概念、基本原理和基本技能使学生在数字电路方面具有一定的理论水平和实践技能,它是《微机原理与应用》、《单片机原理与应用》和《PLC原理与应用》等主要专业课程必不可少的基础知识。该课程对于学好后继专业课程以及提高学生的工程实践能力都有着极其重要的作用。
1立足于教学目标,展开教学
1.1知识目标
熟悉布尔代数的基本定律,掌握卡诺图与公式化简法;掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用;掌握常用的中小规模集成电路功能。
1.2能力目标
具有查阅集成电路器件手册,合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片,重点分析电路的外特性和逻辑功,以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等,使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片。
具有识读和分析一般典型应用电路的能力。增强电路分析的内容,弱化电路设计。传统数字电路教学往往注重电路设计内容的教学,好像只有电路设计的能力,才能代表水平,而电路分析代表技能,是低技术的。不过技能却正符合了高职高专的教学目标,所以在教学过程中,应注重电路分析方法的教学,让学生学会分析较复杂电路,能修改已有电路服务于自己的设计目标。
具有逻辑分析问题与解决问题的方法。随着数字技术的广泛普及,数字化社会已经到来,大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点,应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能,培养分析问题、解决问题的能力,是教师在教学过程中需要认真思考的问题。并使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想,掌握现代电子技术的新技术和新器件,在专业学习中适应当代硬件技术与信息技术的发展,为走向实际工作岗位打下坚实的基础,为拓宽就业市场寻求一条全新之路。
1.3思想教育目标
(1)树立热爱科学、实事求是的学风和创新精神、创新意识。(2)具有一定的自学能力和获取新知识、新技术的基本素质。(3)提高逻辑思维能力、养成认真细致的工作作风。
总之,专科教学不同于本科教学,专科教学注重于学生能力和综合素质的培养,教学过程中突出培养学生应用知识,分析解决实际问题的能力,以学生为主体,以教师为主导,以教学为主线,树立能力培养目标为重中之重的思想。
2选择合适的教材,以教学要求分层、考核形式分类的方式评价教学
2.1教材的选择
目前我校选择的教材充分体现了高职高专教育的特点,以应用为宗旨,强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深,通俗易懂,便于自学,力争做到“讲,学,做”统一协调,重点和难点采取阐述与比喻相结合,例题与习题相结合,实例与实验相结合,针对数字电路课程实践性强的特点,增加了与教材相应的实践环节教学内容。
针对数字电路教学过程中存在教学内容与学时数的矛盾,根据国家教委课程指导委员会的提议:EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向。我校及时修订课程大纲、调整教学内容。把EDA技术和PLD器件纳入教学计划。将教学内容分为数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件和脉冲信号的产生与整形五大模块。
2.2教学要求分层
教学要求分为五个层次A.知道、了解。学生对教学内容有感性的、初步的认识或只要能识别它B.领会、理解。学生对概念、规律、基本操作等有理性的认识,即能自述、解释和举例说明,并在教师的指导下能顺利地完成基本操作C.掌握、运用。学生在理解教学内容后,通过练习,形成技能;运用概念、方法、规则进行常规运算求解、论述和简单运用、自主操作等D.熟练掌握、灵活运用。学生能综合运用某个知识解决问题,综合运用某项技能进行熟练操作或小规模技术设计等,从而形成某种能力E.思想素质的提高。如态度、意识、精神、毅力等的培养。
同时,采取了以创新能力的培养为核心的“四位一体”教学法,即旨在通过学生自学、讨论、答辩、考查四个阶段,培养学生的自学能力以及分析问题和解决问题的能力,彻底解决传统教法中“满堂灌”的现象。
2.3考核形式分类
考核形式分为五种:笔试:传统的拟卷考试;操作:通过学生动手操作来考核;答辩:教师出题或学生自拟题,经一段时间的实践,学生以报告形式完成答卷并根据需要答辩;社会化考核:参加由国家有权部门认定的考试考核机构或组织进行的考试考核;社会评判:由社会评定结果如实习鉴定等。
通过多种考核形式达到综合评价学生的效果。
3采取传统和现代化教学手段结合方式,运用实例灵活教学
3.1传统和现代化教学手段相结合
教学课件是教材内容的提升和精炼,是将教材中的概念、定律及应用内容转化为形象逼真的映像展示给学生。多媒体教学进入课堂是对传统教学方法的改革,它是教学过程的一个有力工具,但决不能成为课堂教学的主宰,过于详细的课件使学生上课注意力不集中,一些学生觉得课程内容包含在课件中,便在课堂上不记笔记、注意力分散、交头接耳、甚至逃课。可以想象,教学中教师盯着显示器,学生盯着大屏幕,这样的教学情景很难调动教学气氛、影响教师配以肢体语言等的热情发挥,更谈不上师生间的互动。只有将多媒体教学方法和传统教学方法有机的结合起来,相互补充,并在教学实践中不断完善,才能取得完美的效果。
EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的英文缩写,将EDA技术引入数字电路课程教学,可以使教师在讲述理论的同时,利用EDA技术软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观,使数字电路课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。
3.2运用实例灵活教学
数字电路的授课可以结合生活中的应用举例,如目前多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数——模(D/A)转换实现图像显示和声音播放的;制造业中的数控机床,交通信号灯的转向时间显示,家电产品中的CD、VCD、DVD等也都应用了数电技术。通过这些实例的介绍,可以使学生真正了解数字电路课程的重要性,从而能更加主动的去掌握所学知识。
培养创新型人才,就要实施创新教育,重视实验教学,改变以教师为主导的教育模式,充分发挥实验教学的作用,使之成为引导学生从实践来获取和应用理论知识的主要渠道,在完成验证性实验的基础上,实验大纲中安排智力竞赛抢答器和电子秒表等一系列的综合性实验,使学生在由简到繁的设计过程中了解设计工作的思路、方法,通过让学生实际制作,使学生懂得如何进行理论和实践相结合,加深对知识点的理解。
关键词:任务驱动教学法;抢答器;电子技术基础
一、《电子技术基础(数字部分)》课程的教学现状
《电子技术基础(数字部分)》是一门重要的专业技术基础课程,是学生对电路认识和理解的基本素质形成和培养的关键性课程,理论性和实践性都很强。但是,《电子技术基础(数字部)》在很多学校仍然沿用传统的教学理念,实验课堂上很少考虑到学生对实验项目的需求和兴趣,实验内容所传递的知识和技能也不易被学生理解,学生的学习目标不明确,这种状况使得学生在学习过程中缺乏兴趣和主动性。作为一名专业教师,深入探讨其教学方法并有效实施,对学生掌握一定的电路知识和培养学生分析问题、解决问题的能力有着非常重要的作用。
二、《电子技术基础(数字部分)》课程教学改革探索
科学的教学方法不仅要求学生在学习中获得“知识”,而且要求学生在实践中获得“技能”,更重要的是“素质”的提高。对于《电子技术基础(数字部分)》来说,它在教学过程中更侧重于对基础知识和基本技能的认知和训练,在此基础上做简单的综合性的提升,从而使学生形成初步的知识体系和技能素养。以此为指导,笔者吸取了模拟教学法、案例教学法、参与式教学法、项目教学法等多重教学方法的共同优点,根据《电子技术基础(数字部分)》课程的特点、教学目标和中职生学习自觉性较差的特点,选择了“任务驱动”教学法并进行实践,取得了较好的效果。
三、任务驱动教学法的实施框架
教师根据课程教学目标设计一系列任务,让学生在完成一系列任务的过程中掌握知识和技能并提高综合素质的方法称为“任务驱动”教学法。“任务驱动”教学方法的工作流程是“明晰目标”“设计任务” “学生完成” “成绩评定”。
1.明晰课程目标
应用“任务驱动” 教学法首先要明晰课程教学目标,这是制订教学实施方案和方法的先导。中等职业技术教育的目标是以技能和职业素养培养为主线。《电子技术基础(数字部分)》课教学目标定位是数字电路基本知识的掌握、焊接装配工艺的掌握、图纸分析能力的培养、故障排除技能的培养,同时注重职业素养的培养。
2.设计任务书
将《电子技术基础(数字部分)》课程的培养目标分解为基本知识、专业技能、职业素养,据此设计一系列任务书。
基础知识包括:基本概念、基本原理等。技能项目:元器件的识别及检测、识图画图、电路组装、电路焊接工艺、电路测量、电路故障排除,共计6项。素质要求:指稳定的品质和素养,要贯彻到整个培养过程之中。
3.成绩评定
学生按具体项目要求完成任务,教师综合考察给出成绩。成绩分为 “优秀”(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)五级。学生成绩的确定依据是“过程”和“成果”。在过程中评估素质,以学习成果为依据评定技能。
四、任务驱动教学法在具体案例中的运用
下面以八人数码抢答器电路的锁存器部分为案例展示任务驱动教学法的实施细节。
1.课程目标
(1)锁存器概述:在数码抢答器中,锁存器是一个中间环节,而且功能相对比较复杂,有锁定和存储两大功能。要实现这两个功能,电路的实现同时涉及到了逻辑组合电路和时序组合电路,综合性较强。而我们的学生在此之前是分别学习分析这两种数字电路,将两者并用是对学生所学知识的一个提升,这就要求对教学过程精心设计。
(2)课程目标的设定:课程目标的设定对整个教学过程有着重要的指引作用。我们要从实际出发,根据学习阶段和教学对象的不同,做个性化的调整。对于数码抢答器电路的锁存器部分,笔者为其设定了4个课程目标: ①会根据锁存器的电路图组装焊接电路。在这个目标下,要培养学生的识图能力、元器件的识别能力和焊接技能。对于将来要步入一线岗位的中职生来说,这是他们必备的基本技能。②会分析讲述锁存器的工作原理。在这个目标下,可以巩固学生的基础知识,并会简单的应用,培养学生的逻辑思维能力。中职生就业起点很低,逻辑思维能力的培养有助于自学能力的提升,为中职生就业后拓展发展空间打下一定的基础。③会排除锁存器中典型的简单的故障。这是一个综合性较强的教学目标,是对第①②目标的综合应用,不是所有学生都能实现。④职业素养的培养。
2.任务书
课程目标是制定给教师做指导的,而学生的学习指导就来自于任务书。所以,教师需要将自己的课程目标科学地体现在任务书里。下图是笔者为学生制定的锁存器电路的任务书。
任务书2-2
3.成绩评定
评价与反馈是教学过程的一个重要组成部分,是学习活动的收获,是对教学过程的总结。就每一个项目任务来说,都有质量评定标准,学生完成任务不能仅仅达到及格,而要鼓励学生“创造优良工程”,鼓励学生针对同一技能训练项目做第二、第三次,甚至更多次实验,让学生在这个过程中体验自己每一次都会有进步,并且把几次成绩当中的最佳成绩作为这次技能训练项目的成绩。这个过程是任务驱动法的最大特色和亮点所在。它最有效地发挥了“教师导”、“学生学”的作用,激发了学生内在的动力。学生在知道了学习成绩的来源与评定方式后,都会非常重视学习过程以及自己实践能力的培养。即使基础差一些的同学,看到平时一点一滴的努力,都能不断提高学习成绩,学习及技能训练的积极性也大大提高了。
五、教学总结
以前学生学完《电子技术基础(数字部分)》,仍不清楚学了什么,掌握了什么,给学生甚至教师都带来了挫败感。任务驱动法使学生学习目标更加明确,对学习的效果更加关心,对学习有了兴趣和信心。例如在锁存器任务中,将任务③“焊接工艺按要求去做”明确化后,使得学生在完成过程中对工艺的要求大大提高,而工艺的提高也间接提高了电路的成功率,这使得学生成就感大大提升,对本课程的学习热情也跟着提升了。2010级学生抢答器电路的完成人数为班级67%,在进行教学方法改革和考评模式改革后,学生学习主动性增强了,积极性提高了,成绩也提高了。2012级,学生完成情况提升到了84%,而且一次成功率也由原来的38%提高到63%。
另外,改变的不只是完成情况,学生掌握的内容也发生了本质变化。前者主要完成了焊接过程,对电路特点、工作过程掌握得很少。后者则是知识、能力、素质的综合反映。例如:原来的学生都忙于完成电路板的焊接,没有多余精力关心电路原理及分析,对于教师的讲解也就漫不经心了。而采用任务驱动教学法后提高了制板的效率,学生有多余的精力学习理论,加上任务书中明确的要求,学生更加重视原理的分析并将原理运用到排除故障的分析中,进一步完成了任务中的另一个要求。
参考文献:
[1]郑金洲.教学方法应用指导[M].上海:华东师范大学出版社,2006.
[2]徐肇杰.任务驱动教学法与项目教学法之比较[J].教育与职业,2008(11).
论文关键词:数字电子技术;教学方法;高职教育
《数字电子技术》是电子类专业的专业基础课程,是一门必修课。它是培养学生具备电子技术的基本知识和技能,和《模拟电子技术》课程共同构成电子类专业的基础核心课程,是学生必须打下的专业基本功。它以电路基础课程学习为基础,是后续单片机、PLC、传感器、电子测量等专业课程学习的基础,也为无线电装接工、调试工等考级考证打下基础。
高职数字电子技术教学的目标确立是为了更好地指导该课程的教学方向,对有效落实教学体系起到了指导性的作用。围绕着这个目标建立教材的筛选处理,再依托EDA的技术,强化理论和实践的教学,最后通过课程的设计创新来形成独具教学质量的体系。
一、高职数字电子技术教学的目标
实践教学和理论教学是高职数字电子技术教学综合体系,通过实验、实习、课程设计等内容,完成基本操作技能、综合能力和应用能力的三级能力培养要求,培养学生观察、分析和解决实际问题的能力及创新思维的综合能力。
(一)基本操作技能的培养
实验是整个实践教学环节的基础,可以分为验证性实验和设计性实验。验证性实验可以使学生了解器件功能和使用要求,掌握基本测量方法与仪器仪表的使用技能,熟悉实验操作规范以及学习实验报告的书写要求等基本技能,为进一步深入学习理论知识和能力培养奠定基础。对于初学的学生,必要的验证性实验是培养基本操作技能的主要途径,是素质教育的基础。
(二)综合能力的培养
验证性实验过多会使学生失去对实验的“神秘”感和探索欲望,思维缺乏灵活性和创造性。开设综合性、设计性、实践性实验,可以增加实验的灵活性、创造性,激发学生的求知欲和学习的兴趣,使学生能初步地将所学的基本理论知识独立应用于实践中。在观察和探索的基础上,通过教师的引导激发他们积极思维,逐步提高学生分析问题和解决问题的能力,并使学生的基本技能得到进一步提高。
(三)应用能力的培养
运用虚拟、仿真等技术手段,采用较为先进的EDA技术,一方面可以使实验更加接近工程实际,激发学生的参与性;另一方面通过接近工程实际的课题,使学生多方位多角度地观察、思考、探索和想象,提出多种设想和解决问题的方案。在此基础上,再引导学生进行收敛思维,确定解决问题的最佳方案,完成方案拟订、实施方案的设计、电路制作、安装调试等环节,达到在实践中学、在实践中练的目的,使理论与设计融为一体。从工程角度出发促使学生了解科研活动的全过程,增强学生的求知欲和科研意识,体会理论设计与实际中的距离。这不仅能训练学生思维的逻辑性和独创性,培养严谨的科学态度、科学的思维方式、创新意识和创新能力,还能培养学生的工程观念,训练学生工程应用技能,达到培养应用能力的目的。
二、对教材进行适当处理,把握理论上的度
“数字电子技术”是计算机、机电、自动化类专业的一门重要的专业基础课.当前,随着以培养技术应用型人才为目标的高职教育的日益发展,以及高职对特色的强烈渴望,迫切需要形成与高职教育培养目标相适应的课程体系。
《数字电子技术》的主要任务是培养学生掌握数字电子方面的基本知识和基本分析、设计方法,训练学生数字电路制作与调试的基本技能;培养学生严谨的科学态度、科学思维方式以及创新意识和创新能力。它共有五大模块,包括数字逻辑基础模块、逻辑门电路模块、组合逻辑电路模块、时序逻辑电路模块和综合模块,主要作用就是要求学生能看懂基本电子电路图,学会使用电子元器件手册,能制作、调试、软件仿真、实验验证相关电路,了解数字电子技术在实际生活中的应用,培养学生的职业岗位基本能力和职业素质。由于许多中专升格的高职院校目标定位还不够明确,在办学上仍处于探索阶段,没有系统的、适合自身办学特色的教材,所以一般都选择本科院校教材的压缩版,课程内容不适应高职教育的特点,加上大部分高职生(特别是偏远地区)的学科基础差、底子较薄,在学习的过程中存在着一些不适应现象,学习效果较差。根据高职教育教学“基本理论教学要以应用为目的,以必需、够用为度”的基本原则要求,就必须从“广而深”的知识中选择、重构“少而精”的教学体系。在教学内容的选择上就必须考虑实际工程需要,突出基本理论、基本分析方法和知识的应用,传统的逻辑函数化简方法像代数法、卡诺图法只需要简单分析介绍一下,回避繁琐的集成电路内部分析和数学推导过程,着重介绍器件(或集成元器件)的作用、主要参数、使用方法。如在讲授TTL与非门电路原理时,可结合原理图作简单分析如此:TTL与非门利用T1的多个发射级结构实现“与逻辑”功能,中间级从T2的集电极和发射极分别输出两个相位相反的信号,以驱动T3、T4;当输入信号中有任何一个为低电平时,都将使T1饱和,T2、T4截止,T3导通,输出端Y为高电平,当输入信号全是高电平时,则T1倒置工作状态,其集电结正偏,发射结反偏,使T2、T4饱和,而T3导通,输出端Y为低电平。而对于电路中各个三极管的导通或截止,电路的输入、输出特性,拉电流和灌电流的概念等,不进行详细的分析和计算,只要求学生记住TTL与非门的电压传输特性和噪声容限等主要结论、多余输入端的处理方法和使用中的注意事项,注重理论联系实际,以会用为最大目标。另外,适当采用清晰的最新的电子元器件实物照片,努力减小与现实实际工程应用差距并争取同步,增加学生感性认识和进一步提高学生学习兴趣。这样的处理,既可以让这些基本素质较差的学生理解基本原理,又可以从少学时中留出足够的技能训练时间。
三、以EDA技术为支撑,将理论教学与实践教学融为一体 转贴于
《数字电子技术》是一门应用性很强的技术基础课,其基本理论与实践技能是许多后续课程的基础,理论与实践的密切结合,在本门课程中显得尤为重要。高职教材大多在每章都有演示实验、验证性实验或综合设计,根据我校实习设备的配备情况,在技能实训中往往2-5人一组,这样,经常有学生光看不做,学习缺乏主动性。又由于电子技术教学中所涉及的电路图、电子元件、操作方法和工序都很细微,设备或元件故障多等问题,在操作过程中,学生会碰到各种不同的问题,教师忙于协助解决,上课效率无法提高,从而影响了整个教学计划。根据多年的教学实践,我们把EDA技术引入实验教学,采用EWB仿真实验与传统实验教学形成互补,以解决上述问题。即在课堂教学中,结合教学内容,运用EDA技术对这些实验进行仿真,动态配合课堂教学和做虚拟数字电路实验,让学生感到如同置身于真实的实验实训环境中安装调试一样,形象逼真,让学生在不知不觉中学习,同时可以弥补实验仪器、元件少的不足以及避免仪器、元器件的损坏,还可以避免因实验仪器、元件不足以及仪器、元器件的损坏因素造成实验失败给学生带来挫折感,保证实验能在短时间内成功演示或验证。为了加强学生的实际实践能力,开设了全天开放的创新实验室,学生可以利用课余时间结合硬件实验平台和EWB虚拟电子实验台等亲自完成验证性实验、综合设计等,有些学生还结合全国大学生电子设计竞赛,进行创新设计和制作。此举既提高了学生学习的兴趣和动手能力,又可以为大学生电子设计竞赛培养优秀人才。
四、注重课程设计和创新设计
电子技术课程设计是数字电子技术理论教学完成后进行的一次综合性训练,以进一步培养学生综合运用所学理论知识、独立设计电子产品和对电子产品实际安装、调试的能力。学生经过本课程的理论学习和技能实践后,对于一些中、小规模集成电路的工作原理、逻辑功能、使用方法、等基础知识已有一定的理解,掌握了电路的基本分析方法和基本设计方法,具备了一定的动手能力,在期末便可结合专业发展实际、现有实验条件和电子设计竞赛、创新设计竞赛等,有针对性地进行相应课程设计。课程设计内容由指导教师根据难易分成不同的课题,也可以让学生自行选题,由指导教师根据学生的掌握情况指定由学习较好的学生担任课题负责人,其它学生可根据自己的实际情况选择加入,指导教师要对课题组成员做宏观调配,一般同一小组中应该有不同层次的学生,以达到优秀的学生带动较差的学生共同进步的目标。
在课程设计中,在确定设计方案、电路逻辑功能的设计实现、主要参数和芯片等元器件的选择、电路仿真、安装调试、故障排除等,遇到问题时,除了本组成员之间相互讨论外,各小组之间也可以参与其中,相互交流,指导教师负责审查,作好启发、引导工作并帮助学生解决疑难问题。对学习基础较差的学生,加强辅导与检查;对学习能力较强的学生,适当提高要求,结合工程实际,增大设计方案的创新性,以充分挖掘学生的潜力,激发学生的创新思维。
通过开展课程设计,全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析、发现和解决问题的能力,使学生具有创新、创业精神和实践能力,促进学生知识、能力、素质协调发展。
五、开展多样化教学,继续提高教学质量
可以开展诸如项目课程,该教学过程需要不断地变换教学组织形式,比如完成工作任务时需要采用小组形式,集体讲授时需要采用班级形式,讨论问题时又需要采用小组形式。在实施项目教学时,相当多的需要模拟企业组织活动结构,让学习者“身临其境”。为了适应这种不断变化的教学组织形式的要求,学校的教学场所,包括课堂桌椅都要做相应变化。
项目化教学提高了学生学习的积极性,分析问题、解决问题、自我探究、自主学习和口头表达等能力得到很好的发展,并形成了良好学习品质。学生在学习的过程中互相帮助,加强了团结合作意识,增进了同学间的相互了解。这样既学到了知识,提高了学习兴趣,使学生的实际应用能力得到很好的培养和锻炼,还增强了探索创新精神。
最后,数字电子技术课程的电子课程标准、电子教案、多媒体课件都放在校园网上,学生能通过网络进行自主学习,我们还通过网络教学平台向学生提供各种试题库和单元测试资源,给学生布置作业,进行网上作业的批阅、网上教学答疑,师生互评等教学活动,有效延伸学生学习的时间和空间。这种学习模式充分发挥信息网络的开放性、交互性、共享性、超媒体、大容量等优势,国家中长期教育改革和发展规划纲要也提出要强化信息技术的应用,鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习,增强运用信息技术分析解决问题能力。
数字电子技术课程是电类专业的一门专业基础课,它应用性强、涉及内容广、技术不断更新,是电类专业后续学习的重要基础。对计算机专业的学生而言,要着重调动起学生们对数字电子系统的兴趣,进而对计算机这个典型的数字电子系统有着更强烈的求知欲。俗话说,兴趣是最好的老师,浓厚的学习兴趣往往能取得事半功倍的效果。教学过程中如何激发学生的学习兴趣尤其重要。结合笔者的教学实践,对数电课堂如何激发学生的学习兴趣,提出几点建议:
1.1充分准备精心备课
教与学的过程,对教师来说更像是一场心智的较量。俗话说,知己知彼,百战不殆,在上课之前,教师要充分掌握学生的具体情况,做好教材分析,并根据教材内容进行合理的教学情境构造。由于数电课程实践性较强,在实施教学前,教师应优化知识结构,要全局性、前瞻性地合理组织教学内容,不重复、不遗漏,既有清晰的知识点,又有系统性的知识脉络。在进行教学情境构造时,要注意对教学内容进行重构整合,既要激发学生求知欲和好奇心,又要注重培养学生自主创新和合作探究的能力。此外声形并茂、充分展示数电课程重要性和魅力的数电第一课,对激发学生的学习兴趣至关重要,它不仅影响了学生整个学期对数电课程的学习,而且还能最大可能地提高学生对数电课程的兴趣和学习的自信心。在数电第一课中,教师可以通过多媒体演示数电课程中常见的电路实例,如抢答器电路、计数电路、交通信号灯电路等等,激发学生对数电课程的学习兴趣。
1.2案例与任务驱动教学结合
形式多样的教学方法是激发学生学习兴趣的最有效方法。在教学过程,教师可以采用任务驱动教学,将需要讲授的内容布置成任务,并提出具体要求和考核标准,由此激发学生的学习兴趣。例如在讲解加法器的时候,可以让学生设计一个电路,能够实现基本的加法功能,可以用纯组合逻辑电路设计实现,也可以用时序逻辑电路实现。可以设计串行加法器,也可以设计超前进位加法器……不拘泥于一种,让学生参与进来,探索各种实现方法,与电路的异同、优缺点等,效果远远优于老师的灌输。在讲解集成译码器的时候,教师则可以采用案例教学法,将集成译码器设计的电路演示给学生看,并让学生分析电路,通过学生的讨论、分析,掌握集成编码器的特点和应用;在教学过程中,角色互换也是一种不错的教学方法,适时地将老师和学生的角色互换,让学生当“老师”,通过这种角色的变换,让学生由被动变为主动,既能培养学生分析问题、解决问题的能力,也能培养学生独立思考和语言表达能力,从而较好地激发学生学习兴趣。
1.3适时提问与随堂测验有机结合
数电课程教学过程中,恰当的提问有利于开拓学生思维,调动学生学习积极性,提高课堂教学质量。如:在设计电子钟电路时,教师可适时启发式地提问:(1)要对脉冲计数,如何得到脉冲?(由振荡器产生脉冲);(2)产生脉冲之后,如何把脉冲的个数记录下来?(计数器);(3)记录脉冲之后,如何把记录结果显示出来?(译码显示电路),由此可以一步步地启发学生得出电子钟电路基本框图。每一章内容讲授完毕都会有随堂自测题,及时的对本章的知识要点、重点和难点进行回顾与检验。组织形式一般是选择题和填空题,这种方法实际效果显著,有利于学生及时发现不足之处,而不至于到考前再临时抱佛脚;另一方面也给学生开阔了眼界,了解了常见的题目类型与考点。
2实验教学的改进与探索
目前,数字电路实验教学为8学时,独立设课,分4次课完成,每次课2学时在设置实验项目的时候,既要考虑理论知识的覆盖面,又要选择有代表性的项目,以点带面,同时还考虑激发同学的实验与热情,有利于学生的创新发展。
2.1单独设课,专师负责
如果教师一人既负责理论教学又负责实验教学,则很难都做得很到位。基于此,把实验单独设课,由实验室教师专人独立负责。这样对实验教师来说则有精力更专注于实验教学,对学生来说实验自成体系,能更好地接受。实验教师依据学生的实验情况给出最终的一个实验成绩,算入本课程的最终成绩中,实践表明效果良好。
2.2各类实验相辅相成
对于数字电子技术实验,从递进的层次上可以分为基础验证性实验、综合设计性实验和提高发挥性实验。以重视基础、拓展能力为理念,正确发挥各类实验的作用,使其相辅相成,注重元器件参数、特性曲线测试和仪器的使用,夯实基本理论。验证性实验培养基本的实验技能,是其他层次实验的基础,通过验证性实验,让学生掌握基本实验理论、数据处理方法、实验规范、电路故障查找和排除方法,熟悉万用表、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等常规实验仪器与装置的使用,熟悉实验的原理、方法及实验过程,学会撰写实验报告。综合性实验培养学生运用理论知识和工程观念分析问题和解决问题的能力,内容涉及到几个理论教学单元,是着重系统的综合训练,起到把所学到的知识融会贯通的作用。这部分应在实验设计时加大份量。设计性实验培养学生在工程设计制作和组织管理等方面的创新能力,这类实验是理论和实际的接口是以学习知识为目的,也是为后面的课程设计和毕业设计做铺垫,对工科学生来说至关重要应加大份量重点培养。
2.3实验各阶段保证质量
实验的实施可以分为预习设计,操作验证、整理总结等三个阶段。预习设计阶段:主要目的是提前学习各种仪器仪表的使用以及芯片的测试方法、工作条件等;对于综合性实验,要求能根据大纲进行简单的计算分析,熟悉所需知识;对于设计性实验则要求比较高,除上述操作外还需进行方案设计、评估。预习设计是整个实验的基础,直接决定实验效果的好坏,所以对于任何层次的实验都必须有相应的预习实验报告,并将其列为重点考核对象。实验操作阶段:主要锻炼学生的实际操作能力、故障查找和排除能力,以及对方案的验证能力。因为学生对实验相对生疏,所以故障率高,分析也没有经验。在这一阶段指导教师的任务就比较重,要引导学生掌握故障分析方法,教会学生正确地记录数据和实验现象,而不是一切包办。整理总结阶段:要求学生写出分析总结报告,包括对数据的处理、分析、总结以及心得体会等。
3注重与计算机原理衔接
在我校计算机专业的教学安排中,数字电子技术基础是安排在计算机原理之前的先导基础课。为紧接着开设的计算机原理课程进行必要的知识储备和铺垫。例如讲到加法器的时候,可以和计算机原理中的算术逻辑运算器相联系;讲到OC门和三态门的时候,可以扩展一下计算机总线的实现思想与基本原理;讲到计数器的时候,可以结合指令计数器进行举例介绍;学习触发器的时候,可以告诉学生寄存器一般就是由触发器作为基本单元实现的;Cache缓存是SRAM构成的,DRAM是构成计算机内存的主要器件……,这样,学生就可以有效地把数字电子技术的知识和后续学习有机联系起来。一方面有利于知识的贯通,另一方面,也调动了学生对后续计算机原理的学习积极性。
4结束语
关键词:中职学校;教学改革;实践
在科技快速发展的形势下,电工电子技术已经渗透到各行各业,电类、非电类专业学生熟悉电工基础知识的能力越来越重要,而且电工基础课程是中职学校工科类专业的基础课和核心课程,为适应现代电气电子技术的发展,课程把强电与弱电知识合一,力求让学生掌握电工基本原理,学会处理电路故障的方法。但多数学生物理知识基础不好、数学计算能力差,导致初学电工基础课程时就感到难学、枯燥,几节课后一些学生失去了对这门课程的学习兴趣,授课教师也很难按时完成教学任务。要处理好课堂教学中的“教和学”这对矛盾,就必须进行课堂教学改革,激发学生的学习行为。
一、改革课程体系与教学内容,适应行业新技术发展的需要
中等职业学校电工基础课程的教学内容是20世纪80年代初开始编写的,经过多年的优化后逐渐完善成现今教材,基本可以满足中职学校学生学习的需要,为学生学习专业技能课程提供了保障。但随着电子行业的迅速发展,新技术、新设备不断涌现,电工基础的课程体系与教学内容必须改革,以适应行业的新变化,改革课程教学体系与内容主要从以下三个方面着手。(1)原有的教材内容与体系多重视内容的全面,教材体系多是以模拟电路基础知识为主,而对当前出现的新技术涉及不多,特别是数字电路部分编写得简单,没有详细具体的实验环节。因此,教师在教学中应结合学生学习的需要恰当补充新内容,以适应学生就业岗位技能的需要。原有教材的体系应实施模块化设计,把原来的章节知识重新组合,内容相近的知识组合到同一个模块,方便学生对整个知识点的把握,有针对性地培养学生的专业素质。(2)传统课程体系中教学内容的起点高,不符合学生的接受难度。由于中职校学生的学习能力普遍偏低,学习本课程的基础知识掌握不够,特别是物理、数学的成绩很差,一些最基本的计算也难以完成。而且也会给学生带来恐惧感,导致学生失去学习的兴趣。所以,在教学准备时,教师要改革这一弊端,整理出一些符合学生学习基础的内容,在引导学生学习的过程中训练学生的专业技能。(3)由于集成电路技术的逐步成熟,电子产品的集成化已成为一个重要特点,因此应及时更新有关集成电路的元件、电路组成等新知识,把集成电路的组成、原理作为教学内容的重点,减少非集成电路元件的授课内容,合理选取内容,建立适应新技术发展的教学体系。
二、改革教材建设的思路,适应电子行业的新变化
教材是学生获取系统知识的源泉和重要途径,对学生的学习有重大意义,从20世纪80年代英国率先实行模块式课程教学开始,国外电工基础陆续采取了模块式教学方式,其优点主要有:避免了授课内容与教学课时的矛盾,教师授课时可以根据学生的基础情况选取模块,通过现象分析、实验验证等环节组织学生完成模块任务,教师也可以按照各个专业自身特点合理选择模块内容,以实现有效实施课堂教学的目标;优化后的各个教学模块可按照教学需要随时调整,适应电子行业中的新技术变化,满足各个专业不同层次学生的学习要求。
三、改革实验环节,适应各个层次学生学习的需要
电工基础课程实验是本课程教学的重要组成部分,通过实验理解重要的规律与结论,认识电路组成的元件,训练学生运用理论知识完成实验任务的能力。在实验课教学中要进行三个方面的改革:第一,加强实验过程考核,合理评价学生的学习行为。为实现实验课程的有效性,教师在组织学生实验前设计好考核方案,并在实验课开始五分钟内公布给学生,让学生了解实验课的考核要求,进而促使学生根据学习要求完成实验任务,充分调动学生的学习积极性。为增强实验课的重要性,电工基础实验课应在课程表中单独显示,并把实验考核成绩单独评定。对于实验考核不合格的学生,专业教师应安排课外时间组织学生重复实验过程,直至达到单独完成实验任务为止。通过提高实验课的学习地位,不仅提高授课教师的认识,也加强了学生的认识。在评定学生实验课成绩时,应该把学生在实验过程中的表现作为考评的一项内容,促使学生按照教师的要求按时、按规定完成实验任务,对于实验成绩不合格的学生,应该及时安排补考环节,让每位学生重视课程实验的重要性。第二,实验课题要有层次性,授课教师要合理设计实验的层次性,把实验课题分成基础性实验课题、提高性实验课题和设计性实验课题,以激发学生的创造力,引导学生把学习的理论知识运用到实验中,解决实验过程中遇到的问题,不仅有效开拓学生的创新思维,而且能提高分析问题和解决问题的能力,达到提高实验课教学效果的目的。第三,信息化教学融入实验课。实验课堂中除了配备必要的实验设备,更重要的要配备信息化教学设施,将实验课中的实验步骤、仪器设备、实验目标、实验分析辅助软件等全部展示给学生,让学生在实验过程中能找到实验的做法,明确实验课的主要任务。学生可以利用计算机软件进行实验过程模拟操作,实现虚拟实验,明确相应的实验结果与注意事项。学生在软件模拟后再进行实际操作,减少了实验操作的盲目性。如模拟生产中使用的直流电机、三相异步电机的工作原理,帮助学生理解所学的难点知识。
四、改革教学模式,适应以学生为主体的教学要求
课堂教学的主体是学生,电工基础课堂教学的各个环节都应围绕学生这个主体,把学生作为课堂教学的主角,专业教师根据学生的主体地位组织教学,尽力发挥学生的主体作用,建立一个以学生为主的“自主教学”模式,形成“问题情境的创设—指导自主学习—指导尝试—系统归纳—反馈调节”的“自主教学”模式。为激发学生的学习兴趣与积极性,通过设定问题情境,引导学生有目的地分析问题,学生处在一定的问题情境中,则分析问题的难度就会降低,为新知识的讲授打下基础。指导自主学习阶段主要是教师引导学生参与新内容的学习,为探求问题结果,教师恰当采取教法、学法,帮助学生掌握重点内容,让学生全面体会学习新知识的过程。指导尝试阶段中教师重于学法指导,引导学生厘清学习的重点与难点。系统归纳阶段就是指导学生如何归纳知识,总结处理难点的办法。反馈调节阶段就是根据教学目标进行有针对性的训练,及时了解和评价学生的学习效果,有针对性地进行辅导。
五、改革学生评价激励方式,适应中职学生的心理特点
中职校学生学习基础很差,学习中必然会遇到困难、障碍,学生心理没有达到良好的状态,没有良好的精神状态必然会影响到学生自主学习,学生也就很难自主完成实验任务,抑制学生的创新思维。因此,优秀的教师在教学中要不断提高自己的专业知识水平,及时解决学生无法解决的难题,创设激励机制,及时调节学生的心理,让学生保持良好的心理状态进行学习。师生之间存有良好的感情才能激发起学生学习的主动性。每个学生都希望得到教师的注意和赏识,尤其是学习成绩一般、不很出色的学生,教师的关爱、期望是其努力学习的强大外在动力。因此在教学过程中和平时辅导时,教师应和每个学生多交流,要了解每个学生的个性,形成恰如其分的评价,对学生保持积极的态度,让学生感受到教师对他们的关注,以有助于学生在学习中保持兴奋状态,增强学生学习的内在动力。成功是每个学生不懈追求的目标,成功是对每个学生最好的奖赏,成功是探求新知识最强大、最稳定的动力,许多优秀的学生之所以对学习孜孜不倦,就是在学习过程中体验到克服困难、解决问题的欢乐,享受到成功的乐趣。教师应不断创造机会让每个学生享受成功的快乐。对学生取得的成绩、正确的答案等要及时肯定与表扬,布置恰当的实验课题,让学生参加实验,合理化解失败给学生带来的不利影响。
参考文献:
[1]王国军.中职“电工基础”课程教学方法探讨[J].职教通讯,2014,(36).
[2]成学.提高中职《电工基础》课堂教学效果浅探[J].科学大众,2016,(11).
关键词: 网络工程; 网络安全与管理; 知识结构; 课程体系
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2013)10-62-02
0 引言
网络工程专业从1998年教育部批准开设以来,发展十分迅速。截止2012年,全国已有329所高等学校设置了网络工程专业,其中重点院校超过50所。经过十多年的发展,网络工程从原来计算机专业的一个专业方向发展成为全国性的大专业。2011年教育部将网络工程专业列入高等学校本科专业基本目录,标志着网络工程专业已经成为一个稳定发展的基本本科专业[1]。
网络工程专业在快速发展的同时,也面临着一些普遍性的困难与问题。比如:网络工程专业与计算机科学与技术、软件工程、信息安全等其他信息类专业的差异区分不够明显,办学特色不够鲜明。因此,有必要从专业方向和课程体系建设入手,结合自身办学优势,制定特色鲜明的网络工程专业人才培养方案。这样,才能培养出合格的网络工程专业人才。
笔者所在学院2012年获批了中央支持地方高校发展专项资金,重点建设“网络与信息安全”实验室,改善网络工程专业的实践教学条件。网络工程系以此为契机,结合已有的信息安全师资优势,凝练出网络安全与管理方向,并开展相应的专业课程体系改革。本文以此为背景,探讨网络工程专业网络安全与管理方向的人才培养方案。
1 网络安全与管理方向人才培养要求
与其他信息类专业类似,网络工程专业网络安全与管理方向的人才培养要求从素质和能力两方面入手。
1.1 基本素质
网络工程专业人才要求具备的基本素质包括思想政治素质、人文素质、职业道德素质、专业素质、心理素质和身体素质等[2]。
思想政治素质要求政治立场坚定,热爱祖国,增强社会责任感,树立崇高理想,培养高尚情操,养成正确的人生观和价值观。人文素质要求具有深厚的文化底蕴,高雅的文化气质,良好的人际交往能力和团队合作精神。职业道德素质要求遵纪守法,遵守社会公德,坚持职业道德的底线,具备实事求是,坚持真理的品格,具有爱岗敬业的精神,一丝不苟的作风,以及服务社会的意识。专业素质要求掌握科学的思维方式和研究方法,养成良好的学习习惯和工作风格,具备较好的创新思维和踏实严谨的实干精神。心理素质和身体素质要求具有健康的体魄,乐观向上的心态,坚忍不拔的毅力和身体力行的风格。
1.2 基本能力
网络工程专业人才要求具备的基本能力包括学习能力、分析解决问题的能力、阅读写作能力、协同工作能力、专业适应能力、创新能力[2]。
学习能力是指自学能力,即知识和技术的获取能力、理解能力与应用能力。分析解决问题的能力是指通过专业调研、理论分析、设计开发、仿真实验等方法解决网络工程领域实际问题的能力。阅读写作能力是指专业技术文档的阅读能力与写作能力。协同工作能力包括专业表达能力、问题沟通能力、协作能力、组织管理能力。专业适应能力是指在学习网络工程专业知识和技术的基础上,能够从事并适应相关领域的研究、开发与管理工作,并能适应网络工程专业技术和市场不断发展变化的能力。创新能力包括创新思维能力和创新实践能力。
1.3 专业能力
网络安全与管理专业方向的人才培养除了满足网络工程专业人才培养基本要求外,还需要注重培养两方面的专业能力:网络系统安全保障能力和网络管理维护能力[3]。网络系统安全保障能力是指熟悉信息安全基本理论和常见网络安全技术的工作原理,掌握主流网络安全产品的安装、配置和使用方法,能初步设计开发网络安全产品。网络管理维护能力是指熟悉常见网络设备与系统的工作原理,掌握网络管理的主流模型、系统功能、以及各类管理技术与方法,能初步管理和维护网络与信息系统。
2 网络安全与管理方向专业课程体系
2.1 知识结构
网络工程专业网络安全与管理专业方向人才要求具备的知识可分为三大类:公共基础知识、专业基础知识、专业知识。
公共基础知识相对固定,具体知识包括政治理论知识、人文社科知识、自然科学知识。其中,政治理论知识包括基本原理、中国近现代史纲要、思想和中国特色社会主义理论。人文社科知识包括大学英语、大学生心理健康、思想道德修养与法律基础、社会和职业素养、军事理论、体育。自然科学知识包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验。
专业基础知识根据网络工程专业人才的专业能力要求制定,具体包括电子技术基础、计算技术基础、计算机系统基础。其中,电子技术基础包括数字电路、模拟电路和电路基础,技术技术基础包括数据结构、离散数学、程序设计、算法分析与设计,计算机系统基础包括计算机组成原理、操作系统、数据库原理、软件工程。
专业知识相对灵活,通常根据所在院校的专业特色和办学条件制定,具体包括专业核心知识、专业方向知识、专业实践环节[1]。下面重点讨论这部分内容。
2.2 课程体系
依据上述知识结构,结合笔者所在学院的师资力量、办学条件和专业特色,制定了网络工程专业网络安全与管理方向的专业课程体系,如图1所示。由于公共基础课程基本固定不变,在此不再列出。
2.3 专业方向课程知识点
网络工程专业网络安全与管理方向可分为网络安全和网络管理两个分支。其中,网络安全分支课程包括信息安全基础[4]、网络安全技术[5]、网络攻防技术,每门课程的主要知识点如表1所示。网络管理分支课程包括网络管理[6]、网络性能测试与分析、网络故障诊断与排除,每门课程的主要知识点如表1所示。
3 结束语
本文以笔者所在学院的网络工程专业建设为背景,分析了网络工程专业人才培养的基本要求。在此基础上,说明了网络安全与管理专业方向人才培养的专业能力要求,进而得出与之相适应的知识体系结构和课程体系内容。最后重点介绍了网络安全与管理专业方向主要课程的知识单元与相应的知识点。接下来的工作是将该课程体系落实到网络工程专业培养方案中,并在具体实施过程中发现问题,解决问题,分段调整,逐步完善。希望本文所作的研究与探讨能给兄弟院校的网络工程专业建设提供有价值的参考。
参考文献:
[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校网络工程专业规范[M].高等教育出版社,2012.
[2] 姜腊林,王静,徐蔚鸿.网络工程专业物联网方向课程改革研究[J].计算机教育,2011.19:48-50
[3] 曹介南,蔡志平,朱培栋等.网络工程专业与计算机专业差异化教学研究[J].计算机教育,2010.23:139-142
[4] 教育部信息安全类专业教学指导委员会.信息安全类专业指导性专业规范[M].高等教育出版社,2010.