“先行組織者”理論在《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

黃為勇，陳奎，高玉芹

摘要：針對(duì)我校應(yīng)用型本科電子信息專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況和《數(shù)字電子技術(shù)》課程的特點(diǎn)，將奧蘇泊爾的“先行組織者”學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到課堂教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)及電子電路設(shè)計(jì)的每個(gè)階段。教學(xué)實(shí)踐表明這是提高《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)效果的一個(gè)有益嘗試，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的掌握以及應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有較好的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；先行組織者；教學(xué)改革；應(yīng)用型本科

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）16-0075-02

一、引言

《數(shù)字電子技術(shù)》是我校應(yīng)用型電子信息類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課程，該課程對(duì)學(xué)生掌握電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論、分析方法與設(shè)計(jì)方法以及培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重要意義，在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中具有十分重要的地位。由于該課程的理論性與實(shí)踐性都比較強(qiáng)，如何在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)更好完成課程教學(xué)工作，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力是一個(gè)需要我們認(rèn)真探索的課題。近年來(lái)，我們?cè)诮虒W(xué)中始終遵循以培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和綜合應(yīng)用能力為宗旨，圍繞如何將教學(xué)理念切實(shí)地轉(zhuǎn)化為教學(xué)行為，滲透到教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等實(shí)際教學(xué)工作中，不懈改革與探索我校應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的教學(xué)方法。針對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》課程理論性、實(shí)踐性與應(yīng)用性都比較強(qiáng)的特點(diǎn)，為了引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)以達(dá)到理想的教學(xué)效果，我們把整個(gè)課程教學(xué)為三個(gè)階段：第一階段為課堂理論教學(xué)階段，強(qiáng)調(diào)對(duì)電子技術(shù)基本理論知識(shí)的理解；第二階段為實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化對(duì)相關(guān)電子器件與相關(guān)知識(shí)的掌握；第三階段為電子電路設(shè)計(jì)階段，強(qiáng)調(diào)利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的鍛煉。同時(shí)將美國(guó)著名教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇泊爾（David·Ausubel）“先行組織者”學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)的每一個(gè)教學(xué)階段，教學(xué)實(shí)踐表明這對(duì)提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的掌握以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有較好的促進(jìn)作用。

二、奧蘇泊爾“先行組織者”理論

“先行組織者”是奧蘇泊爾提出的一種新型學(xué)習(xí)理論。奧蘇泊爾認(rèn)為，當(dāng)學(xué)生面對(duì)一個(gè)新的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，如果學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中缺少同化新知識(shí)適當(dāng)?shù)纳衔挥^念或原有的觀念不夠清晰，則有必要設(shè)計(jì)一個(gè)先于學(xué)習(xí)材料呈現(xiàn)之前呈現(xiàn)一個(gè)引導(dǎo)性的材料。這個(gè)引導(dǎo)性的材料可以是一個(gè)概念、一條定律、一段說(shuō)明文字，也可以是通俗易懂的語(yǔ)言或直觀形象的具體模型，在概括包容的水平上必須要高于要學(xué)習(xí)的知識(shí)或材料，一個(gè)與新舊知識(shí)發(fā)生聯(lián)系的橋梁，這種引導(dǎo)性的材料稱(chēng)為“先行組織者”。“先行組織者”在學(xué)生學(xué)習(xí)較陌生的新知識(shí)，缺少必要的背景知識(shí)準(zhǔn)備時(shí)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)可以起到明顯的促進(jìn)作用，有助于學(xué)生理解與掌握不熟悉的教學(xué)內(nèi)容。

三、“先行組織者”理論在《數(shù)字電子技術(shù)》課堂教學(xué)中的應(yīng)用

《數(shù)字電子技術(shù)》課程的理論性比較強(qiáng)，課堂教學(xué)階段的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握大量系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，達(dá)到這一目的最有效的方法是接受式學(xué)習(xí)。這是因?yàn)椴捎媒邮苁綄W(xué)習(xí)不僅可以使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)學(xué)到大量的知識(shí)，而且可以充分發(fā)揮教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用。為避免傳統(tǒng)的“師講生聽(tīng)”的滿(mǎn)堂灌的被動(dòng)式和機(jī)械式的接受學(xué)習(xí)，我們?cè)谶@一教學(xué)階段采用了奧蘇泊爾有意義的接受式學(xué)習(xí)方法。為了實(shí)現(xiàn)有意義的接受式學(xué)習(xí)，我們?cè)谶x擇和安排教學(xué)材料時(shí)，充分考慮學(xué)習(xí)材料的邏輯意義及聯(lián)系，并盡可能與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識(shí)相聯(lián)系。在講授新知識(shí)前，先給學(xué)生提供包含范圍較廣，概括水平高的引導(dǎo)性材料，即“先行組織者”。由于先行組織者在學(xué)生已掌握的知識(shí)和需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容之間建立了聯(lián)系，從而使學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)新的知識(shí)。例如，在講授含約束條件的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)時(shí)，我們通過(guò)向?qū)W生講述他們熟悉的生活中具有約束條件的例子作為先行組織者進(jìn)行類(lèi)比說(shuō)明，使學(xué)生不僅能夠深入了解非常難以理解的邏輯函數(shù)約束項(xiàng)的概念，明確了邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的本質(zhì)，而且使學(xué)生已有知識(shí)向?qū)W習(xí)目標(biāo)有關(guān)知識(shí)的遷移，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)也對(duì)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生極大的期待，有效地提高了效果。

四、“先行組織者”理論在《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

《數(shù)字電子技術(shù)》課程實(shí)踐性比較強(qiáng)，傳統(tǒng)的依附于課堂理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程基本采用缺乏彈性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，內(nèi)容更新緩慢且主要以電子器件功能驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)操作，并不需要較深入地思考就可以完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使得作為教學(xué)主體的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣大大降低，缺乏對(duì)學(xué)生主動(dòng)探索精神與獨(dú)立動(dòng)手能力的培養(yǎng)，也不能滿(mǎn)足對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。為了提高教學(xué)效果，根據(jù)奧蘇泊爾的“先行組織者”理論，我們?cè)凇稊?shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中，首先講述一些實(shí)際工程應(yīng)用中的典型實(shí)例，并以此為背景從復(fù)雜的工程應(yīng)用系統(tǒng)中提練一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，并給學(xué)生創(chuàng)造基本的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成該實(shí)驗(yàn)。例如，我們?cè)跀?shù)字鐘實(shí)驗(yàn)課中首先講解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電子系統(tǒng)中的重要作用和功能，然后從中提練一個(gè)較為簡(jiǎn)單的數(shù)字鐘，由學(xué)生根據(jù)自己不同的生活體驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用于不同場(chǎng)合及不同功能的數(shù)字鐘，并由學(xué)生自己提出不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)要求，在此基礎(chǔ)上選擇相關(guān)的器件自主設(shè)計(jì)，最后在實(shí)驗(yàn)室中完成器件測(cè)試、電路搭建以及功能測(cè)試等任務(wù)。教學(xué)實(shí)踐表明，這有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動(dòng)獲取相關(guān)電子器件與應(yīng)用相關(guān)知識(shí)的積極性明顯高漲，教學(xué)效果良好。

五、“先行組織者”理論在電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

為了全面培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用與創(chuàng)新能力以及與后續(xù)的各類(lèi)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽相銜接，我們?cè)凇稊?shù)字電子技術(shù)》課堂教學(xué)結(jié)束后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性并具有實(shí)際應(yīng)用功能的電子電路，完成電子電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試、測(cè)試以及設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)等全部工作。針對(duì)目前電子電路設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容陳舊、缺乏新意，與實(shí)際工程需求脫節(jié)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差以及學(xué)生過(guò)分依賴(lài)?yán)蠋煹葐?wèn)題，我們把“先行組織者”理論也引入這一教學(xué)階段。鑒于各類(lèi)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽具有理論與實(shí)際緊密結(jié)合，競(jìng)賽內(nèi)容中既有理論設(shè)計(jì)又有實(shí)際制作，是全面檢驗(yàn)和加強(qiáng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐創(chuàng)新能力有效的引導(dǎo)性材料，我們以歷年各類(lèi)的競(jìng)賽題目為原型，將比賽的真題作為“先行組織者”，由學(xué)生自行獨(dú)立地進(jìn)行電路原理設(shè)計(jì)、硬件制作與調(diào)試、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與答辯并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。這不僅有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和創(chuàng)新思維能力；也變過(guò)去傳統(tǒng)的以“老師當(dāng)演員，學(xué)生當(dāng)觀眾”的教學(xué)模式為“學(xué)生當(dāng)演員，老師當(dāng)導(dǎo)演”的強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體的新型教學(xué)模式，極大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望；同時(shí)也為學(xué)生參加全國(guó)和省電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及參加教師的科研活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)實(shí)踐表明，這是應(yīng)用型本科高校強(qiáng)化電子信息類(lèi)學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)和應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一種有效手段。

根據(jù)我校應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況、《數(shù)字電子技術(shù)》課程的特點(diǎn)以及創(chuàng)新型應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，把美國(guó)著名教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇泊爾的“先行組織者”學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到《數(shù)字電子技術(shù)》課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及電子電路設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，極大地提高了學(xué)生對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化了基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能以及工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，達(dá)到了較好的教學(xué)效果，近年來(lái)我校在全國(guó)及江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“飛思卡爾”杯大學(xué)生智能車(chē)比賽以及工信部全國(guó)電子專(zhuān)業(yè)人才設(shè)計(jì)與技能大賽中都取得了較好的成績(jī)。

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作者簡(jiǎn)介：黃為勇（1963-），男，江蘇揚(yáng)州人，博士，副教授，主要從事電子與信息技術(shù)的教學(xué)與科研工作；陳奎（1971-），男，江蘇徐州人，博士，副教授，主要從事電子與信息技術(shù)的教學(xué)與科研工作；高玉芹（1964-），男，江蘇徐州人，副教授，主要從事電子與信息技術(shù)的教學(xué)與科研工作。