李冰 劉曉明

[摘要]數(shù)字邏輯實驗教學(xué)是《數(shù)字邏輯》課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。開放式的實驗教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)的封閉式實驗教學(xué)管理模式，以設(shè)計性和綜合性實驗為主，綜合運用了多種教學(xué)方式和考核方式，從而在實驗教學(xué)過程中調(diào)動本科生的學(xué)習(xí)積極性。本文從開放式實驗教學(xué)的基本條件、基本方法、開放模式等方面進行數(shù)字邏輯開放式實驗教學(xué)的改革和探索研究。

[關(guān)鍵詞]實驗教學(xué) 創(chuàng)新能力 開放模式

一、引言

數(shù)字邏輯與數(shù)字電路是我院計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干課程，是一門理論與實踐結(jié)合密切的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。它為后續(xù)的《計算機組成原理》、《移動計算技術(shù)》、《嵌入式系統(tǒng)》等課程提供必要的基礎(chǔ)知識。本門課程學(xué)習(xí)的結(jié)果，直接影響著學(xué)生對后繼課程的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。同時這門課程具有很強的實踐性，需要通過大量的實驗來加深學(xué)生對基本概念、基本原理的理解，為此我院對數(shù)字邏輯實驗進行了調(diào)整，由原來的8學(xué)時調(diào)整到16學(xué)時。

數(shù)字邏輯與數(shù)字電路的實驗教學(xué)不僅能夠加強學(xué)生對理論知識的掌握和應(yīng)用，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生進行電路分析、設(shè)計和解決實際問題的能力。實驗室是重要的實驗教學(xué)資源。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，實驗室的利用率不高，只有在上實驗課的時候?qū)W生才能進入操作，其他時間都是關(guān)閉的，造成嚴(yán)重的資源浪費。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)沿用理論課教學(xué)方法，進行實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容的講解，這些實驗多數(shù)都是驗證性的實驗，制約了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。因此，我校采用了開放式的數(shù)字邏輯實驗教學(xué)模式。

二、開放式實驗教學(xué)的基本條件

開放式的實驗教學(xué)基本條件之一，是實驗室的開放；實驗室的環(huán)境開放，是實施開放式實驗教學(xué)的基本條件。實驗室是開放的，學(xué)生可以自主地選擇時間，進入實驗室進行實驗操作。因此實驗室的開放是開放式實驗教學(xué)有效實施的保證，這樣不但可以提高實驗室的利用率，同時提高了教學(xué)投資效益；避免了傳統(tǒng)教學(xué)中大量實驗設(shè)備閑置的弊端。

開放式實驗教學(xué)基本條件之二，是實驗內(nèi)容的開放；開放式實驗教學(xué)強調(diào)以學(xué)生為中心，在實驗內(nèi)容上，學(xué)生有充分的自主權(quán)，每個學(xué)生能夠根據(jù)各自基礎(chǔ)、興趣和愛好選擇相應(yīng)的實驗內(nèi)容。這樣，學(xué)生在開放式實踐教學(xué)中處于中心作用，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。開放性實驗教學(xué)，更注重調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，給學(xué)生更多機會接觸實驗設(shè)備，更多的機會進行實驗的選擇、創(chuàng)新和提高，這樣才能達到實施素質(zhì)教育的根本目標(biāo)。

開放式實驗教學(xué)基本條件之三，是考核方式的開放；考試是評價教學(xué)水平的一個重要手段。評價教學(xué)水平的標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生是否達到教學(xué)目標(biāo)。因此，教學(xué)水平的評價就變成了通過考試來查看學(xué)生是否達到教學(xué)目標(biāo)。傳統(tǒng)實驗考試都是在規(guī)定的時間內(nèi)，抽取與實驗內(nèi)容類似的操作，檢查學(xué)生對實驗的掌握情況。這種應(yīng)試教育使得很多學(xué)生為了考試，重復(fù)著簡單的實驗內(nèi)容，甚至一些同學(xué)死記硬背實驗內(nèi)容，非常不利于學(xué)生對知識的活學(xué)活用。

考核方式的開放，要求老師首先根據(jù)學(xué)生所選擇教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)進行考核。如果是參加實際項目的學(xué)生，則根據(jù)學(xué)生在項目進行中的階段性成果，給予最后的成績。自主選題的學(xué)生，可以由學(xué)生選擇考核的內(nèi)容，也可以由老師布置題目，這些題目都是理論和實際聯(lián)系密切的，并且能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性的。所有的內(nèi)容都是提前布置的，給學(xué)生足夠的時間和空間來進行內(nèi)容的完成。最后提交考試內(nèi)容的形式也很多，可以進行匯報、提交論文或?qū)W術(shù)交流等。

三、開放式實驗教學(xué)的基本方法

開放性實驗教學(xué)的模式是強調(diào)過程的重要性。它的主要目標(biāo)是讓學(xué)生理解，掌握理論知識的研究過程，以探索的方式教會學(xué)生這些理論知識。因此開放式的實驗教學(xué)采用了多種教學(xué)方法：理論講授、實踐討論和結(jié)合教學(xué)網(wǎng)站資料自學(xué)等多種教學(xué)方式實現(xiàn)教與學(xué)雙方的互動。

軟工09級學(xué)生是我校第一批實施開放式實驗教學(xué)的學(xué)生，學(xué)生分成兩類：一是參加實際項目的同學(xué)，由指導(dǎo)老師先對學(xué)生講解項目的需求分析和所需要的基本理論和擴展內(nèi)容，然后學(xué)生進入課題組，由老師和研究生指導(dǎo)完成實際課題。二是自主選題的學(xué)生，我們建立了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，通過本課程網(wǎng)站，學(xué)生可以獲取課程的大綱、教案、教學(xué)課件等教學(xué)資料，并建立留言板作為師生交流和溝通的平臺。針對10級數(shù)字邏輯實驗，我們又在網(wǎng)站中添加了視頻教程，通過premiere軟件對老師授課內(nèi)容進行整理，并增加了前一屆參加實際課題的具體案例和優(yōu)秀的大學(xué)生創(chuàng)新實驗結(jié)果展示。授課教師在講授課程的基本知識點的同時，要著重講授課程內(nèi)容的重點和難點，同時更要注重啟發(fā)學(xué)生科研思路，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

四、開放式實驗教學(xué)的基本模式

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)常常采用驗證式的實驗方法，學(xué)生只是根據(jù)實驗結(jié)果去驗證書本上的知識和結(jié)論。這種教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力方面是存在必要性，但同時也存在著局限性，對學(xué)生整體的分析能力、綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面是遠遠不夠的。而創(chuàng)建的開放性實驗教學(xué)模式是針對傳統(tǒng)封閉式實驗?zāi)Ｊ蕉缘?，它重視問題的提出和解決的辦法，重視在實驗過程中學(xué)生的主體地位、重視實驗內(nèi)容與時間的開放性和學(xué)生之間與師生之間的交流與協(xié)作。

因此開放式實驗教學(xué)可以讓學(xué)生對自己感興趣的方面進行集中的研究，由于實驗教學(xué)的開放，學(xué)生可以不受時間，內(nèi)容和場地的限制。開放式實驗教學(xué)營造了一種自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生利用所學(xué)過的理論知識，提出對新問題的看法，再通過對問題進行專門的研究，得出結(jié)論。在這個過程中，學(xué)生可以得到多方面的鍛煉。我校的開放式數(shù)字邏輯實驗采用兩種教學(xué)模式。

其一是自主選擇型的教學(xué)模式，這種實驗教學(xué)內(nèi)容分成兩個部分，基礎(chǔ)和提高兩部分。基礎(chǔ)部分是對數(shù)字邏輯基本門電路、觸發(fā)器、鎖存器和譯碼器的掌握實驗，選作部分是一些難度不大的綜合性、創(chuàng)新性的實驗。學(xué)生通過基本的實驗?zāi)軌驅(qū)φn堂上講解過的基本知識和基本理論進行驗證，同時能夠鞏固所學(xué)知識和理論。這類教學(xué)模式的學(xué)生在完成基本操作后，都要選擇一個開放性實驗。在前期實驗的基礎(chǔ)上再進行創(chuàng)新性的實驗。學(xué)生可按照試驗內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)上的教學(xué)資料進行自主的實驗操作。同時通過留言板等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段可以在線或給老師、同學(xué)留言，進行互動學(xué)習(xí)。培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的技能。

其二是科研型的教學(xué)：參與這種教學(xué)模式的學(xué)生已經(jīng)具備堅實的理論基礎(chǔ)并掌握了基本的實驗方法和技能，進入從事相關(guān)內(nèi)容的課題組，在這種模式下，老師和研究生或高年級的本科生可以對其進行指導(dǎo)，并定期開展一些學(xué)術(shù)方面的研討會，去解決實際課題。這種開放式的模式既注重學(xué)生的基本技能培養(yǎng)，更強調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新能力，解決實際課題的能力。

五、結(jié)論

開放式實驗教學(xué)模式，是以學(xué)生為主，教師為輔，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實驗教學(xué)改革，經(jīng)過我校這兩年的初步探索，取得了一定的成效。開放的實驗教學(xué)模式，老師由原來的傳授者變成了輔助者，對于開放性的實驗題目，學(xué)生的不同，側(cè)重點也不同，有些知識點老師也未必接觸過，因此，學(xué)生對某一問題進行深入研究，向老師提出一些廣度和深度都有別于以往問題時，老師就需要學(xué)習(xí)和掌握新的知識。與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，開放性的實驗教學(xué)能夠促進教師和學(xué)生水平和能力的雙提高。但仍存在一些問題需要我們進一步完善和解決。我們還會在這種教學(xué)模式上繼續(xù)鉆研探討，為祖國培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才努力。

基金項目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目《軟件工程專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式的研究與實踐》

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（作者單位：東北石油大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院 黑龍江大慶）