基于協(xié)作學習的數(shù)字電子技術課程改革

李健++李智++馮曉磊

摘要：數(shù)字電子技術是一門實踐性較強的課程，傳統(tǒng)的教學方式已經(jīng)不能滿足其需求。我們針對數(shù)字電子技術課程的強實踐性，提出了基于協(xié)作學習的數(shù)字電子技術課程改革方法。在協(xié)作學習的教學過程中，通過小組的方式使學生充分參與到學習中，進而提高學生的學習效率。我們采用老師指定的方式，將能力不同的學生分為一組，這樣可以避免程度好的學生聚集和程度不好的學生剩余的現(xiàn)象。

關鍵詞：數(shù)字電子技術；協(xié)作學習；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）52-0082-02

“數(shù)字電子技術”是電子信息專業(yè)的重要基礎課程，具有教強的實踐性。傳統(tǒng)的教學方式注重的是“教”，是以老師講解為主，學生們僅僅是看和聽，參與到教學過程中的學生很少。美國緬因州的國家訓練實驗室提出的學習金字塔，學習金字塔顯示增加學生參與度，是提高學習效率的一種方法。為了滿足數(shù)字電子技術較強的實踐性和提高學生的參與度，我們提出基于協(xié)作學習的數(shù)字電子技術課程教學方法。通過協(xié)作性學習，提高教學質量和學生的學習效率。

一、協(xié)作學習的實施

協(xié)作學習分為3個部分：小組劃分，學生參與講解和自選題目仿真，如圖1表示。

讓學生自由組合，容易出現(xiàn)以下的弊端：（1）程度好的學生很容易找到合作的人員，程度不好的學生經(jīng)常被剩下；（2）在合作完成任務的過程中，程度好的小組，他們會獨立地克服困難，很少進行討論；而程度不好的小組則不知所措。針對這些現(xiàn)象，我們采用老師指定的形式[1]，指定能力不同的學生形成小組。程度好的學生在小組中充當向導的作用，而程度不好的學生也在程度好的學生的指引下積極參與到任務當中。我們在課程開始3周后，對講解的知識進行簡單測試。通過測試，將學生分成了A，B，C，D4個等級。分組規(guī)則是：①每個小組由4個來自不同級別的學生組成；②學生自己選擇組員和組長。通過老師指定小組的形式實現(xiàn)學生間的協(xié)作學習，主要有以下兩個方面：①學生協(xié)作參與部分章節(jié)的講解；②學生協(xié)作完成仿真和自選題目。通過這兩個方面協(xié)作學習，使學生們對理論知識有了更深刻的了解，使學生將理論知識應用到實踐中。協(xié)作學習具體實施流程如圖2所示。

1.學生協(xié)作參與部分章節(jié)的講解。數(shù)字電子技術有很強的實踐性，但是實踐也離不開熟練的理論知識。如果過分拋開理論知識，使學生們在實踐中遇到許多的困難，將會嚴重影響積極性。通過讓學生們參與講解，能夠督促他們進行深入的課前預習和培養(yǎng)他們的自學能力和理解能力。這里我們詳細講解一個例子來說明我們是如何進行的。教材的第5章-Tank Control Logical，分為4個部分：輸入使能端的控制邏輯分析及仿真；輸出使能端控制邏輯分析及仿真；溫度的控制邏輯分析及仿真；課件制作及講解。理論講解部分中組員協(xié)作的方式如圖2所示，其中①、②、③、④分別代表4個組員。

前3部分的難易程度基本上是一樣的，只有最后講解部分，只需對知識進行整合和梳理思路即可。組員之間溝通主要是讓大家了解不屬于自己負責的部分，這樣就會有一個整體的認識。對于程度不好的同學也是一種學習和補習的好機會；而對于程度好的學生在給程度不好的學生講解的過程中，也會使自己對知識有更深一層的理解。第四部分讓程度不好的學生負責，只是對于前面3個部分的整理。程度不好的學生在整理的時候，對知識的理解也會有所加深。通過協(xié)作學習學生的參與度遠遠大于傳統(tǒng)教學方式，大家對理論知識的理解會更深入。通過協(xié)作學習在理論知識講解部分的使用，有助于學生掌握好理論知識。

2.學生協(xié)作完成仿真練習。我們所用的教材[2]在部分章節(jié)后面有“理論知識實例化”和“系統(tǒng)應用”。對于這部分，教材中詳細講解如何根據(jù)功能要求，設計電路的過程。學生在教材的指引下進行仿真練習，進一步了解數(shù)字電路的設計過程。通過仿真練習，使學生進一步參與到學習中，并且激發(fā)他們的學習熱情和興趣。我們指定每4個人為一個小組，根據(jù)每個仿真題目的內(nèi)容，將其分為幾個難易程度不同的部分，給學生分配任務。例如：教材[2]在第4章“系統(tǒng)應用”部分重點講解7段共陽數(shù)碼管的顯示問題。在教材中，將7端共陽數(shù)碼管顯示問題分為“顯示邏輯”，“卡諾圖和BCD譯碼器”，“每段表達式”，“邏輯電路和仿真”4個部分。每個部分由1個同學負責。在共同完成仿真作業(yè)期間，組員們還是要隨時溝通。對于這樣常規(guī)的仿真練習，不需要講解，在交作業(yè)的時候，附上每個組員的分工和完成情況的表格。除此之外，還要寫一個簡短的報告和總結，這里面包括遇到的問題和最后的解決方案。

3.協(xié)作完成自選題目。了避免理論和實際應用的脫節(jié)，在完成一些常規(guī)的仿真練習之后，特意增加了自選題目的練習。這個設計題目，讓他們自己從生活中發(fā)現(xiàn)問題，然后嘗試解決問題。對于自選題目的作業(yè)則需要簡單的設計，然后通過仿真對設計進行可行性驗證。每個小組需要完成電路設計、電路仿真、講解設計思路3項。我們主要通過“浴室刷卡系統(tǒng)”的設計說明如何協(xié)作學習。確定題目后，小組成員進行分工。他們將刷卡系統(tǒng)分為3個過程：刷卡分號、驗證入室、計時計費。浴室刷卡系統(tǒng)的原理圖如圖3所示。小組成員的分工如下：第1個同學負責刷卡部分的設計及完整電路的仿真，第2個同學負責驗證入室部分，第3個同學負責計時部分及課件制作，第4個同學負責計費部分。

對浴室刷卡系統(tǒng)工作原理詳細分析如下：第1個同學對刷卡分號原理分析如下：浴位分為2種，可用與不可用，分號時選擇可用浴位。第2個同學對驗證入室部分原理分析如下：每間浴室有臺計時計費機，每臺機器上有編號，對應其浴位，如：1號。在刷卡時卡中也會置一個編號。當機器上的編號和卡中編號一致時，通過比較器，會輸出一個信號，開始通水，如果編號不匹配，不通水。第3個同學對計時部分的分析為：通水后，開始計時計費。計時采用555計時器。第4個同學分析了計費方式：分段計費，前10分鐘，1元起價；超過10分鐘，每分鐘1角。原理分析完成之后，開始原理圖的設計。原理圖的設計涉及到元件的選擇。在作業(yè)的附件中，列出所使用元件。用到的元件有555計時器，74LS147，74LS194，74LS145，74LS85，74LS161，74LS47，74LS192，74LS112。然后用這些元件搭建電路，并用multisim對設計出的電路進行了仿真分析。學生通過用所學過的芯片，對這些芯片的功能有了更深入的了解；在解決實際問題的過程中，是對理論知識的復習；培養(yǎng)了學生查找資料的能力和自學能力，使學生們真正感覺到數(shù)字電子技術這門課程并不是紙上談兵。通過自選題目的協(xié)作過程，讓學生們能夠感受到團隊合作的重要性。

二、學生的評估反饋

為了對我們的教學改革進行評估，除了正常的考試之外，我們還增加了學生的評估反饋環(huán)節(jié)。每個學生寫一篇不記名的對于教學改革方法的意見。我們對反饋意見進行了統(tǒng)計，現(xiàn)將統(tǒng)計結果總結如下：（1）大多數(shù)對于這樣縮減理論講解、增加仿真練習和自由題目的作業(yè)的教學方式都是很滿意的。（2）他們覺得自己學到了很多的東西，不僅僅是課本上的理論知識，而且讓他們的思想不受束縛。（3）他們希望我們能夠布置更多的實踐性的題目。有學生也提出在協(xié)作學習過程中出現(xiàn)的一些問題。比如，4人一組，成員有點多，存在“打醬油”的同學；對于自選題目，開始有點晚，布置一次有點少；還有其他的一些問題。針對這些問題，我們會在下一步的改革中采取相應的措施，盡量讓大家都能夠愉快有效地進行協(xié)作學習。

在這里，我們提出了一種基于協(xié)作學習的數(shù)字電子技術課程改革的方法。由于實踐必須靠學生參與來實現(xiàn)，因此我們從增加學生參與度出發(fā)，在教學改革中采用協(xié)作學習。實踐離不開理論的支撐，因此也不能過分拋棄理論。我們在理論部分和實踐部分都采用了協(xié)作學習的方式，讓學生們充分地參與到這門課程中。在反饋意見中，學生的支持也證明我們的教學改革方法是有效的。

參考文獻：

[1]李倩.分組教學形式的模式研究[J].教育研究，2011.

[2]Thomas L.Floyd.Digital Fundamentals.Tenth Edition，Phoe-

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