多模態(tài)教學(xué)法在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐課中的應(yīng)用研究

王麗娟

（湖南文理學(xué)院 計(jì)算機(jī)與電氣工程學(xué)院，湖南 常德 415000)

1 多模態(tài)教學(xué)方法

“多模態(tài)教學(xué)”最早是由“新倫敦”小組的教育學(xué)家（美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞）組成的教學(xué)研究小組提出的教學(xué)理論(1996 年）[1]。多模態(tài)通常是指各種具體的、可闡述的、可被感知的符號(hào)系統(tǒng)[2]。利用多模態(tài)，通過(guò)多種教學(xué)手段協(xié)同運(yùn)作的教學(xué)方法通常被稱為多模態(tài)教學(xué)，在加深印象、強(qiáng)化記憶方面有較好的效果。后來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者加入該研究領(lǐng)域，根據(jù)多模態(tài)類型，通過(guò)不同的感官模式，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)類型進(jìn)行了劃分，大致可分為視覺(jué)型、聽(tīng)覺(jué)型、觸覺(jué)型、嗅覺(jué)型以及味覺(jué)型5種學(xué)習(xí)類型[3]，大量的實(shí)例證明，在“看、聽(tīng)、讀、寫”四種學(xué)習(xí)模式中，后兩者的效率要高于前者，因?yàn)樵谧x和寫的過(guò)程中，需要多種感官協(xié)同，多種感官并用可以給學(xué)生帶來(lái)全方位體驗(yàn)，獲得更多的回饋，可以激發(fā)學(xué)生多層次聯(lián)想。因此，在知識(shí)構(gòu)建過(guò)程中，多模態(tài)教學(xué)模式能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性?！岸嗄B(tài)教學(xué)”模式最早應(yīng)用在語(yǔ)言類課程的學(xué)習(xí)中，隨著多模態(tài)研究的進(jìn)一步深入，模態(tài)的外延被極大擴(kuò)充，很多學(xué)者認(rèn)為多模態(tài)教學(xué)是指構(gòu)建多種現(xiàn)代媒體與感官模式為一體的教學(xué)模式[4-5]，將多種模態(tài)融為一體，充分利用多感官學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性和靈活性，引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。因此，多模態(tài)教學(xué)也被逐漸應(yīng)用到語(yǔ)言學(xué)習(xí)之外的其他課程學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

2 數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

在很多人的印象中，電氣類的大學(xué)生有的甚至都不會(huì)換燈泡，所以會(huì)覺(jué)得數(shù)字電路重理論輕實(shí)踐，其實(shí)這是一種錯(cuò)覺(jué)，數(shù)字電路課程一直是理論與實(shí)踐并重的，理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反過(guò)來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行更深層次的解構(gòu)，相輔相成，才能夠真正學(xué)懂學(xué)透該門課程。在筆者多年來(lái)?yè)?dān)任數(shù)字電路課程主講教師的過(guò)程中，深感最近幾年在基于工程認(rèn)證背景下，課堂的產(chǎn)出并不盡如人意，學(xué)生的動(dòng)手能力很一般，理論知識(shí)的掌握也很浮于表面，數(shù)據(jù)化后的結(jié)果就是理論課和實(shí)踐課的考核成績(jī)均不太理想。歸根結(jié)底，是學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中積極性不高，參與度不夠，很多學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)幾乎完全是通過(guò)看書，上課都不愿意認(rèn)真聽(tīng)講，這樣子的學(xué)習(xí)可以說(shuō)是只調(diào)用了視覺(jué)這一種感官，課堂上能夠認(rèn)真聽(tīng)講，課后又有認(rèn)真看書和寫作業(yè)的部分同學(xué)，該門課程的考核成績(jī)一般都是比較優(yōu)秀的，這部分同學(xué)調(diào)動(dòng)了至少兩種感官，視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，并且在做練習(xí)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了眼、手、腦的協(xié)同工作，對(duì)知識(shí)進(jìn)行了進(jìn)一步的整理和內(nèi)化，自然掌握程度會(huì)更深刻，理解也會(huì)更透徹。

3 多模態(tài)教學(xué)方法在數(shù)字電路實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

教學(xué)模式的多樣化可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，一般是以教師為中心、采用教師單向灌輸?shù)姆绞?，很大程度上忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。大量的教學(xué)改革研究成果表明，以學(xué)生為中心已經(jīng)成為新教學(xué)模式下的共識(shí)，無(wú)論是案例式教學(xué)、引導(dǎo)型學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂還是基于產(chǎn)出的教學(xué)模式，都要求更大程度發(fā)揮學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)性，目前為止，課堂的融入感和趣味性還有待進(jìn)一步提高。

蔡明山教授在《走近設(shè)備、生產(chǎn)線干什么？——（學(xué)生“參觀實(shí)踐”干什么？) 》一文中提出的看、聽(tīng)、摸、聞、測(cè)等多種學(xué)習(xí)方式對(duì)數(shù)字電路的教學(xué)具有極大的借鑒意義。在學(xué)習(xí)中調(diào)用多種感官，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)以及眼、手、腦等多種感官協(xié)調(diào)一致工作，那么學(xué)習(xí)效果將產(chǎn)生1+1＞2的效果。

工程技術(shù)類專業(yè)大學(xué)生深入流程現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備、生產(chǎn)線進(jìn)行認(rèn)識(shí)（參觀）學(xué)習(xí)，才能使理論深入地、密切地與實(shí)踐相結(jié)合，這是對(duì)大學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐認(rèn)知和技術(shù)培訓(xùn)的必不可少的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

通過(guò)接受現(xiàn)場(chǎng)講解，了解機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，增強(qiáng)對(duì)本專業(yè)的感性認(rèn)識(shí)，了解未來(lái)的技術(shù)崗位和（技術(shù)）管理對(duì)象，明確學(xué)習(xí)專業(yè)課程的目的，提高學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣?，F(xiàn)場(chǎng)參觀實(shí)踐中的講授還能讓學(xué)生提前了解專業(yè)相關(guān)的管理等方面的知識(shí)和培養(yǎng)敬業(yè)樂(lè)業(yè)的工作態(tài)度。

當(dāng)然，隨著專業(yè)知識(shí)、技術(shù)的學(xué)習(xí)，以及未來(lái)各類專業(yè)實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)、崗位見(jiàn)習(xí)等環(huán)節(jié)的實(shí)施，學(xué)生能掌握的工作職責(zé)和對(duì)專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技術(shù)技能的了解將會(huì)更加豐富，理解也會(huì)更加深入，學(xué)到的東西也會(huì)更加“接地氣”而致“現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用”。

“多模態(tài)教學(xué)”或者說(shuō)“多感官協(xié)同學(xué)習(xí)”可以用幾個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)大致概括。

1) 看。①看指示燈，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行狀況。特別是有沒(méi)有故障/警報(bào)顯示（往往是紅色指示燈。有指示燈及其相關(guān)控制）；②看有沒(méi)有冒煙、燒煳的痕跡；③看測(cè)量?jī)x表指示是否在合適范圍內(nèi)，儀表本身是否正常工作等。“看”是電路學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于一般人來(lái)說(shuō)，看見(jiàn)燈亮了，無(wú)非能區(qū)分亮的是紅燈還是綠燈，對(duì)于電氣工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)講，眼中看到的是亮了紅燈或綠燈，但是亮燈背后的邏輯關(guān)系也要一清二楚。例如：亮綠燈表明電路在正常工作，那么正常工作狀態(tài)下電路應(yīng)該完成一個(gè)什么樣的邏輯功能？亮紅燈表明電路工作出現(xiàn)了異常，那么，聯(lián)系電路的其他狀況，要能夠迅速分析出電路出問(wèn)題的原因，是給了錯(cuò)誤的輸入，還是電路的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了故障。對(duì)于各種儀表也要多看、會(huì)看，通過(guò)儀表上的數(shù)據(jù)，對(duì)某些功能電路進(jìn)行更深入地掌握，例如：在不同的電路參數(shù)下，電路的性能存在什么樣的偏差，通過(guò)分析，可以得出電路正常工作狀況下的最佳參數(shù)，從而為日后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。再一個(gè)，看也是電氣工程師需要保持的一種高度職業(yè)敏感性，電路尤其是某些精密電路，對(duì)工作環(huán)境的要求很高，環(huán)境溫度、濕度、靜電等都會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生損壞，所以需要能通過(guò)“看”來(lái)作出判斷并能指導(dǎo)改進(jìn)。

2) 聽(tīng)。①在機(jī)房門口，或走進(jìn)機(jī)房，整體上，或?qū)植凯h(huán)境、具體設(shè)備，從聲音綜合的角度，判斷總體或局部范圍/區(qū)域以及具體設(shè)備的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)異常；②積累操作技巧，針對(duì)性地聽(tīng)具體設(shè)備或設(shè)備的特殊部位，判斷雜音、振動(dòng)、不均衡、不穩(wěn)定及連接松動(dòng)等現(xiàn)象。通過(guò)聲音辨別或提前感知設(shè)備儀器異常甚至隱患，這些方面需要長(zhǎng)期訓(xùn)練，積累經(jīng)驗(yàn)，要能從嘈雜的組合聲音中辨別故障及其隱患。在數(shù)字電路的學(xué)習(xí)中，聽(tīng)也是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，它可以讓人們深入了解電路內(nèi)部的工作狀況，但是聽(tīng)比看難度要大，要通過(guò)有意識(shí)的大量訓(xùn)練才能夠聽(tīng)到不一樣的聲音。例如：有經(jīng)驗(yàn)的工程師通過(guò)聽(tīng)就知道電路或者機(jī)器處于一種怎樣的工作狀態(tài)，正常工作的電路聲音是平穩(wěn)均勻的，當(dāng)電路出現(xiàn)異常聲音會(huì)發(fā)生改變，通過(guò)聲音的大小強(qiáng)弱變化，分析電路出故障的環(huán)節(jié)，電路是否工作在超負(fù)荷狀態(tài)、是否某些二極管、三極管或者是電容等元件出現(xiàn)了損壞不能正常工作等，再結(jié)合其他方面的情形，可以對(duì)電路的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地把握。

3) 摸。在可以并需要用（肉）手感受的地方，摸一摸，感受溫度是否正常，運(yùn)行是否均勻，振動(dòng)是否異常，連接是否松動(dòng)，松緊是否均勻/力度是否合適。等。此處需要特別注意，不可簡(jiǎn)單判斷：即人手感覺(jué)燙就有問(wèn)題，如，100℃以上的“高溫”。需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)是溫升，也就是說(shuō)，不同環(huán)境溫度下額定工作狀態(tài)時(shí)的實(shí)際溫度上限不一樣，不一定人所感知的所有“高溫”都是故障。準(zhǔn)確判斷是否“故障”的標(biāo)準(zhǔn)是，是否超過(guò)環(huán)境溫度+允許溫升（常常超過(guò)100℃仍是正常的）。對(duì)于電路，人們有一種天生的敬畏感，對(duì)于普通人來(lái)講，用電安全是第一要?jiǎng)?wù)，但是，電氣類專業(yè)的學(xué)生在保持敬畏的同時(shí)，也不能“因噎廢食”，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，在保證安全的前提下，要能夠更多地去感受能感受到的部分，獲得第一手的信息，這樣，才能夠更深刻地理解電路以及相關(guān)的附屬設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，才能給予普通用戶更多的指導(dǎo)。

4) 聞。在機(jī)房門口、走進(jìn)機(jī)房，甚至有針對(duì)性地在特定設(shè)備身邊，或者就是沖著某個(gè)設(shè)備去，聞氣味，了解設(shè)備運(yùn)行狀況，確定是否有漏油、漏氣、漏劑（如潤(rùn)滑劑、冷劑等）、燒糊、軸承磨損、滑油變質(zhì)等，甚至空氣是否新鮮（如空調(diào)）等，判斷設(shè)備運(yùn)行狀況或管理是否恰當(dāng)。在電路的學(xué)習(xí)過(guò)程中，很多時(shí)候人們都忽略了嗅覺(jué)這個(gè)感官，實(shí)際上，一個(gè)老練的電氣工程師是可以通過(guò)聞發(fā)現(xiàn)很多電路問(wèn)題的，尤其是電路中存在的安全隱患，在一些看不見(jiàn)摸不著的地方，可以做到防患于未然，時(shí)刻保持著職業(yè)敏感性是成為一個(gè)優(yōu)秀的電氣工程師必不可少的素質(zhì)。

5) 測(cè)。通過(guò)控制面板上的儀表指示，以及旋鈕轉(zhuǎn)換，測(cè)量電流、電壓、頻率、功率（有功、無(wú)功）、功率因素，機(jī)/電設(shè)備速度，氣/汽/油/水等壓力、流量、溫度，判斷設(shè)備運(yùn)行均衡性、是否過(guò)載等；必要時(shí)用其他表（如，電壓/電流互感器、測(cè)速儀）核對(duì)驗(yàn)證，判斷指示表是否準(zhǔn)確；用兆歐表（搖表）測(cè)接地電阻判斷對(duì)地絕緣是否在安全范圍。有時(shí)候，需要借用特殊儀表，如，用氧量?jī)x測(cè)煙氣中的空氣含量；用離子探測(cè)器核準(zhǔn)煙霧探測(cè)器的靈敏度設(shè)置，等等。“工欲善其事，必先利其器”，作為一名電氣工程專業(yè)類的學(xué)生，一定要能夠熟練運(yùn)用各種測(cè)試儀器，才能對(duì)電路中的各種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地把控，在不斷的使用過(guò)程中，隨著熟練度的攀升，解決電路問(wèn)題的能力自然也就能夠不斷增強(qiáng)，隨著能解決的問(wèn)題越來(lái)越多，學(xué)習(xí)的積極性和自信心也會(huì)隨之加強(qiáng)，在這種不斷的反饋和激勵(lì)的過(guò)程中，數(shù)字電路的學(xué)習(xí)將不再是抽象無(wú)趣的，會(huì)變得生動(dòng)活潑起來(lái)，學(xué)習(xí)過(guò)程也會(huì)變得越來(lái)越美妙。

6) 總體感受，通過(guò)看、聽(tīng)、摸、聞、測(cè)等多感官的協(xié)同，學(xué)生會(huì)對(duì)電路分析有著更直觀、更深刻的理解，同時(shí)在大量的訓(xùn)練過(guò)程中，迅速積累經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行傾向性重點(diǎn)抽查，在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中，會(huì)不斷地尋求理論支持，對(duì)理論的學(xué)習(xí)和掌握也會(huì)更上一層樓，隨著問(wèn)題的排查和解決，學(xué)生完成了從一個(gè)新手小白到老手甚至是高手的轉(zhuǎn)變，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣也會(huì)極大增強(qiáng)。

4 多模態(tài)教學(xué)實(shí)施效果

筆者和課程組的教師嘗試在數(shù)字電路的教學(xué)活動(dòng)中引入多模態(tài)教學(xué)法，主要應(yīng)用在課程的實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生對(duì)電路的學(xué)習(xí)興趣有了較大的提高，在以往的實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生滿足于按部就班完成任務(wù)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還有部分學(xué)生甚至不知道怎么操作，在新的教學(xué)模式下，無(wú)論是做實(shí)驗(yàn)還是現(xiàn)場(chǎng)參觀訪問(wèn)，學(xué)生均能積極參與，認(rèn)真觀察，而且能夠提出許多經(jīng)過(guò)思考之后的問(wèn)題。

表1 試題得分率縱向比較結(jié)果

表2 試題得分率橫向比較結(jié)果

從比較結(jié)果可以看出，引入多模態(tài)教學(xué)后，學(xué)生在電路的分析和設(shè)計(jì)中均能有更多更細(xì)致的考慮，例如不再滿足于僅僅設(shè)計(jì)出電路，而會(huì)整體考慮電路的性價(jià)比，考慮電路的是否適合集成、電路的穩(wěn)定性、電路的糾錯(cuò)能力、是否能夠自啟動(dòng)等。

5 總結(jié)

數(shù)字電路是計(jì)算機(jī)與電氣信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，重要性不言而喻，但是學(xué)習(xí)起來(lái)也存在一定難度，所以怎么提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性顯得尤為重要。在教學(xué)中引入多模態(tài)教學(xué)法，可以讓學(xué)生全方位更立體地接觸電路，讓抽象的學(xué)習(xí)變得更加具體生動(dòng)，極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。當(dāng)然，這種教學(xué)法還處于實(shí)踐階段，雖然大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有了一定的提升，還是有少部分學(xué)生提升效果不夠明顯，這是下一階段課題組要研究的重點(diǎn)。