互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代數(shù)字電路課程教學(xué)改革的思考

王華東 管春 何豐

摘要：本文分析討論了目前數(shù)字電路課程教學(xué)過程中面臨的各種問題和挑戰(zhàn)，分析產(chǎn)生這些問題的原因，并給出了可能的解決方案，并分析總結(jié)將部分方案應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，最終給出了自己對未來數(shù)字電路課程教學(xué)的一點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；現(xiàn)代化教學(xué)；教學(xué)研究

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0106-02

一、數(shù)字電路課程教學(xué)的現(xiàn)狀

數(shù)字電路課程作為電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，一直是高校相關(guān)學(xué)科教學(xué)的重要內(nèi)容，在多年的教學(xué)過程中形成了一系列非常成熟的教學(xué)方法和內(nèi)容，產(chǎn)生了很多經(jīng)典的教材。然而，隨著電子行業(yè)本身技術(shù)的飛速發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的普及和應(yīng)用，傳統(tǒng)的數(shù)字電路課程的教學(xué)方法體現(xiàn)出越來越多的問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大幅度下降。數(shù)字電路課程通常在開在大一或大二階段，一般是學(xué)生還保持較高學(xué)習(xí)興趣的階段。但上課時(shí)可以看到，學(xué)生在課堂上的參與度越來越低，經(jīng)常睡覺、看手機(jī)，對于教師講課的內(nèi)容往往并不關(guān)心，在課程教學(xué)的后期，出勤率也越來越低，說明越來越多的學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)失去興趣。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高。主要體現(xiàn)在，相關(guān)內(nèi)容在教師進(jìn)行反復(fù)講解和后，仍然有許多學(xué)生并沒有真正理解，課后還會(huì)詢問同意的問題；此外，許多時(shí)候?qū)W生表示自己已經(jīng)聽懂相關(guān)內(nèi)容，但在作業(yè)以及考試過程中仍然做錯(cuò)，表明學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的掌握比不如他們自身認(rèn)為的那樣樂觀。

3.某些相關(guān)學(xué)科的管理人員開始質(zhì)疑數(shù)字電路課程的重要性，并開始嘗試削減數(shù)字電路課程的教學(xué)時(shí)間和學(xué)分。一些專業(yè)在專業(yè)培養(yǎng)方案制定過程中提出將數(shù)字電路的課程從54學(xué)時(shí)消減到48學(xué)時(shí)甚至是32學(xué)時(shí)，對數(shù)字電路課程教學(xué)帶來極大的挑戰(zhàn)。

二、相關(guān)問題產(chǎn)生的原因

我們認(rèn)為導(dǎo)致傳統(tǒng)數(shù)字電路課程教學(xué)面臨越來越大的挑戰(zhàn)的原因很多，但歸結(jié)下來，主要集中在以下幾個(gè)方面：

首先是教學(xué)內(nèi)容的陳舊。目前的數(shù)字電路的課程基本教學(xué)思想還是與二十年前數(shù)字電路的教學(xué)思想相同，即以中規(guī)模邏輯芯片為基礎(chǔ)，講解其基本功能和使用方法。但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，目前數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)日趨復(fù)雜，普遍采用語言描述和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，基于中規(guī)模芯片實(shí)現(xiàn)邏輯電路的場景已經(jīng)被淘汰。雖然某些新的教材引進(jìn)了VHDL的相關(guān)內(nèi)容，更換教材名稱，但本質(zhì)上是換湯不換藥的做法。換言之，目前的數(shù)字電路課程已經(jīng)不能夠給學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供有效的基礎(chǔ)知識(shí)，這是數(shù)字電路教學(xué)所面臨最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

其次是現(xiàn)有的教學(xué)方法和手段無法有效地幫助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。隨著多媒體技術(shù)和PPT技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段得到極大地改變。PPT的引入降低了教師講課的工作量，有助于教師在課堂講授更多的知識(shí)。然而這種教學(xué)法帶來一個(gè)很大的弊端就是學(xué)生與教師的互動(dòng)大幅度降低，課堂淪落為學(xué)生聽教師念PPT。教師僅僅關(guān)注于“教”的過程，學(xué)生“學(xué)”的過程實(shí)際上是在教師掌控之外的。教和學(xué)的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率的大幅度降低。另一方面，由于高校教師承擔(dān)繁重的科研任務(wù)，一般是無法批改學(xué)生作業(yè)，因此，對學(xué)生學(xué)習(xí)的效果無法監(jiān)控，不了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中真實(shí)的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，無在教——學(xué)——習(xí)三者之間有效的反饋閉環(huán)，及時(shí)解決教學(xué)中存在的問題，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題和困難越積越深，最終失去學(xué)習(xí)的興趣和信心。

再次，在目前的高校對教師的考評過程中，重科研、輕教學(xué)的風(fēng)氣很重。許多老師將教學(xué)活動(dòng)看作負(fù)擔(dān)，而將主要的精力投入到科研活動(dòng)中。在他們看來，教學(xué)是一個(gè)重復(fù)的體力活動(dòng)，既沒有什么意義，也沒有什么回報(bào)。在學(xué)校的年終考評中，重視的是論文發(fā)表數(shù)，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)數(shù)，少有人關(guān)心教學(xué)行為。而重視教學(xué)的教師，雖然受到學(xué)生的歡迎，但在職稱晉升和績效考核方面都非常吃虧，使得老師，特別是年輕教師更加厭惡教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量下降，學(xué)生也對上課失去興趣。

最后是數(shù)字時(shí)代和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展改變了現(xiàn)代教育的內(nèi)涵和意義。傳統(tǒng)的教學(xué)注重的是知識(shí)的傳承。但在數(shù)字信息時(shí)代，知識(shí)的數(shù)量以指數(shù)的形式增加。很多知識(shí)在短短幾年內(nèi)就得到淘汰和更新，因此，注重知識(shí)的教授是無法滿足數(shù)字時(shí)代對高等教育提出的要求的。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，關(guān)注的是人的各種能力而非擁有的知識(shí)。因此，新時(shí)代的高等教育應(yīng)當(dāng)更加重視學(xué)生能力的培養(yǎng)，因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法面臨著變革。而教師的角色，也在發(fā)生變化。對于數(shù)字電路課程的教學(xué)來說，也面臨同樣的問題。

三、可能的解決方案

對于前一部分提出的目前數(shù)字電路課程教學(xué)中的問題及原因，許多教育工作者做出了很好的探索工作[1-3]，在這里從電子系專業(yè)的教學(xué)思考出發(fā)，分析數(shù)字電路課程教學(xué)過程所需要解決的問題[4]，給出了一些自己的思考。

首先是對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的更新，即在教學(xué)過程中，注重課程邏輯和工程方法的介紹和講解，不拘泥于具體知識(shí)點(diǎn)的教授，特別大幅度減少具體器件型號的功能和使用的內(nèi)容。增加VHDL內(nèi)容的介紹以及數(shù)字電路設(shè)計(jì)思想的介紹，介紹對學(xué)生有用的知識(shí)，介紹比較新的知識(shí)，讓學(xué)生明確這些知識(shí)對他們今后的學(xué)習(xí)和工作有用，這樣才會(huì)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

此外，在數(shù)字電路課程的配套實(shí)驗(yàn)課中，應(yīng)當(dāng)增加關(guān)于FPGA芯片設(shè)計(jì)和使用的內(nèi)容，大幅度刪除傳統(tǒng)中規(guī)模芯片的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)最新的知識(shí)，同時(shí)也有助于學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，以及參加相關(guān)的科技競賽活動(dòng)，最終提升學(xué)生的動(dòng)手能力。

其次是改進(jìn)教學(xué)方法，在教學(xué)的環(huán)節(jié)中讓學(xué)生參與進(jìn)來。不論學(xué)生是主動(dòng)或者是被動(dòng)地參與課堂教學(xué)，他都會(huì)提升課堂關(guān)注度，提升學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，課堂學(xué)習(xí)效率的提升也有助于降低學(xué)生課后的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，使得學(xué)生學(xué)習(xí)形成正反饋。在課堂結(jié)束后，關(guān)注學(xué)生的作業(yè)情況，通過作業(yè)情況，了解學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效果，并據(jù)此修正自己的教學(xué)計(jì)劃和方法。

再次，將上課不再看作單獨(dú)的教學(xué)過程，而看作一種特殊的科研過程。既是提升教師教學(xué)興趣的一種方法，也可以有效改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的手段。在這個(gè)過程當(dāng)中，教師的研究題目是如何使得學(xué)生更高效地利用學(xué)校提供的資源提升學(xué)生自身在某個(gè)方向的能力，因此教學(xué)過程將不再是一成不變的周而復(fù)始的講課勞動(dòng)，而是動(dòng)態(tài)的、變化的學(xué)生進(jìn)步的過程。學(xué)生在教師有針對性的教學(xué)行為中，也能夠更有效地提升自己。

最后可以采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。比如將相關(guān)課件共享在網(wǎng)上，使得學(xué)生可以在課后進(jìn)行相關(guān)復(fù)習(xí)。利用網(wǎng)絡(luò)資源，可以獲得大量的習(xí)題，選擇其中合適的習(xí)題，對學(xué)生進(jìn)行有針對性的練習(xí)，可以幫助學(xué)生掌握所學(xué)的知識(shí)和方法，提升學(xué)生解決問題的能力。除此之外，針對具體的知識(shí)難點(diǎn)和問題，制作短視頻，這樣給學(xué)生在課后復(fù)習(xí)課程內(nèi)容提供幫助，部分學(xué)生上課沒有理解清楚的問題可以通過視頻來得到解答，有效解決因?qū)W生個(gè)人能力差異造成的學(xué)習(xí)進(jìn)度不同帶來的教學(xué)難題。

四、教學(xué)實(shí)踐及后續(xù)思考

在具體的教學(xué)活動(dòng)中，筆者嘗試采用一些具體的方法來實(shí)踐上述想法。主要有以下幾個(gè)方面：

1.讓學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)。即在上課過程中，盡可能地讓學(xué)生參與教學(xué)過程。比如讓學(xué)生回答一些剛剛學(xué)過的內(nèi)容，在例題講解過程中，某些涉及到學(xué)生學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)的步驟采取讓學(xué)生主動(dòng)解答的方式；允許學(xué)生相互之間討論和交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。將學(xué)生在課堂上的參與行為與學(xué)生的平時(shí)成績掛鉤，激勵(lì)學(xué)生參與學(xué)習(xí)。

2.重視例題和練習(xí)環(huán)節(jié)，即重點(diǎn)通過例題講解來讓學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，接著通過及時(shí)的練習(xí)讓學(xué)生熟練運(yùn)行這些知識(shí)去解決相關(guān)問題，并解答他們解決問題過程中出現(xiàn)的問題。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣可以得到提升，同時(shí)學(xué)習(xí)效率也有提高。

3.重視作業(yè)和考試的反饋行為。將作業(yè)和考試的結(jié)果利用起來，作為教學(xué)效果的重要分析指標(biāo)。作業(yè)通過助教反饋學(xué)生的主要錯(cuò)誤，來及時(shí)獲得教學(xué)效果的評估，并修正教學(xué)行為。試卷成績則可以通過統(tǒng)計(jì)分析的方法，明確自己在整個(gè)學(xué)期教學(xué)行為中的不足和缺陷，并在下一學(xué)期的教學(xué)行為中予以改進(jìn)。

4.重視教學(xué)科研活動(dòng)，即測試不同的教學(xué)方法的教學(xué)效果，不斷改進(jìn)自己的做法，及時(shí)總結(jié)不合適的嘗試，并分析原因，在下一個(gè)教學(xué)活動(dòng)中對教學(xué)行為予以改進(jìn)，以獲得更好的教學(xué)效果。

在采用上述方法后，比較明顯的收獲是對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和現(xiàn)狀有一定程度的了解。學(xué)生在教學(xué)初期的不積極得到一定的改善。說明上述方法是有效的，但在今后的工作中仍然需要進(jìn)一步地改進(jìn)，并采用新的手段來幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)電課程的學(xué)習(xí)。

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