[摘 要]針對(duì)當(dāng)前數(shù)字電路教學(xué)過(guò)程中存在的學(xué)生主動(dòng)性不足以及理論教學(xué)課時(shí)壓縮的現(xiàn)象，項(xiàng)目組采用基于項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)模式，將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法引入課程教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)行理論教學(xué)、常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)三位一體教學(xué)改革，通過(guò)理論學(xué)習(xí)、仿真驗(yàn)證和實(shí)物制作的多環(huán)節(jié)訓(xùn)練，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)力度。實(shí)踐結(jié)果表明，基于項(xiàng)目實(shí)踐模式的數(shù)字電路教學(xué)改革增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]項(xiàng)目實(shí)踐；數(shù)字電路；教學(xué)改革；任務(wù)驅(qū)動(dòng)

[中圖分類號(hào)] G423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）12-0033-03

數(shù)字電路是諸多工科學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課程，特別是我校電氣信息工程學(xué)院電氣、自動(dòng)化、電子、通信等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性和創(chuàng)新性，因此電路課程也是各門專業(yè)課程教學(xué)中尤為重要的入門課程，是本科教學(xué)的重點(diǎn)建設(shè)課程。

北方民族大學(xué)作為一所民族高校，擔(dān)負(fù)著為民族地區(qū)培養(yǎng)優(yōu)秀人才，服務(wù)少數(shù)民族和民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重任。[1]因此，學(xué)校學(xué)科結(jié)構(gòu)定位為以應(yīng)用學(xué)科為主，發(fā)展工科教育，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。數(shù)字電路作為一門應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，已成為學(xué)校多個(gè)工科學(xué)院課程體系中的核心內(nèi)容，其教學(xué)質(zhì)量直接影響到后續(xù)多門課程的教學(xué)工作。[2]因此，在我國(guó)電子信息類課程體系不斷改革創(chuàng)新的背景下，提高數(shù)字電路課程的教學(xué)質(zhì)量，真正做到因材施教，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是當(dāng)前學(xué)?！叭姟苯虒W(xué)團(tuán)隊(duì)亟待解決的一個(gè)難題。

在數(shù)字電路邏輯電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面，東南大學(xué)的徐瑩雋通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為支撐的開(kāi)放教學(xué)模式，提高了學(xué)生的實(shí)踐水平[3]；湖北工業(yè)大學(xué)的韋琳等人提出以數(shù)字時(shí)鐘為載體，通過(guò)組合邏輯、時(shí)序電路和脈沖產(chǎn)生整形三大板塊將全部教學(xué)要素整合在一起進(jìn)行教學(xué)改革的思路，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[4]；深圳大學(xué)潘曉蘋(píng)采用CDIO項(xiàng)目規(guī)劃方法進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程改革，通過(guò)項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)收等階段，促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)字電路工程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。[5]然而，上述教學(xué)改革探索主要集中在相關(guān)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，注重強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)的完成，對(duì)理論與實(shí)驗(yàn)銜接關(guān)系研究不足。此外，相關(guān)研究側(cè)重強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，對(duì)基礎(chǔ)薄弱學(xué)生的成長(zhǎng)關(guān)注不足，無(wú)法直接應(yīng)用在民族高校的教學(xué)中。

項(xiàng)目組將圍繞數(shù)字電路課程教學(xué)中的“教”與“學(xué)”過(guò)程[6]，針對(duì)近些年來(lái)民族高校數(shù)字電路教學(xué)過(guò)程中存在的生源差異性大、課外學(xué)習(xí)主動(dòng)性差、動(dòng)手意愿不足等問(wèn)題，在理論教學(xué)中適度引入小的工程項(xiàng)目，通過(guò)組建學(xué)生項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，實(shí)施課堂內(nèi)外理論+實(shí)踐混合式教學(xué)，將理論、仿真、制作融于一體，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到培養(yǎng)具有初步工程實(shí)踐意識(shí)的應(yīng)用型人才的目的，以在改進(jìn)數(shù)字電路教學(xué)方法的同時(shí)，逐步提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

一、教學(xué)改革與實(shí)踐

隨著工程教育改革的逐步深入和工程認(rèn)證實(shí)踐工作的開(kāi)展，基于CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）理念的工程教育模式已逐步在工科課程體系中推廣。作為工科基礎(chǔ)課程的數(shù)字電路課程，更需要采用相關(guān)理念進(jìn)行教學(xué)改革探索，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，提高學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（一）目前存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學(xué)過(guò)程中存在許多亟待解決的問(wèn)題：首先，北方民族大學(xué)地處西北偏遠(yuǎn)地區(qū)，其生源來(lái)自全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)，覆蓋56個(gè)民族，特別是65%的學(xué)生來(lái)自農(nóng)村或偏遠(yuǎn)貧困山區(qū)，電子信息專業(yè)39%的學(xué)生為少數(shù)民族，學(xué)生個(gè)體素質(zhì)差異大，自學(xué)能力不足，部分學(xué)生在聽(tīng)課中有一定的語(yǔ)言障礙；其次，隨著新一版本科人才培養(yǎng)方案的調(diào)整，學(xué)校對(duì)總學(xué)分進(jìn)行了調(diào)整，以工科專業(yè)為例，調(diào)整后總學(xué)分不超過(guò)170學(xué)分，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課的理論課時(shí)和教學(xué)內(nèi)容也進(jìn)行了一定程度的壓縮，這樣致使學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢靠；第三，理論和實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論后，尚未建立起工程實(shí)踐的概念，就迅速進(jìn)入課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，沒(méi)有學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，難以獨(dú)立完成設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)。

以上問(wèn)題是學(xué)校電子類課程較為共性的問(wèn)題，并突出反映在數(shù)字電路課程中。因此，解決好數(shù)字電路課程中的問(wèn)題可以起到較好的帶動(dòng)示范作用。分析以上現(xiàn)象的根源，主要是沒(méi)有解決好“教”與“學(xué)”過(guò)程中教學(xué)主體的問(wèn)題。[6]傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程過(guò)于強(qiáng)調(diào)“教”的作用，以知識(shí)灌輸為基本方式，以知識(shí)的可再現(xiàn)為教學(xué)目標(biāo)。在這種情況下，很難提升課時(shí)內(nèi)教學(xué)的質(zhì)量，并發(fā)揮理論與實(shí)踐相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，對(duì)提升教學(xué)效果無(wú)益。

（二）教學(xué)改革的思路

要實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐結(jié)合，更好地解決“教”與“學(xué)”的問(wèn)題，就需要采用以問(wèn)題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式，將學(xué)習(xí)過(guò)程融入實(shí)際動(dòng)手操作中來(lái)。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方法實(shí)施教學(xué)就能夠更好的實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的統(tǒng)一，較好的解決上述問(wèn)題。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法作為CDIO教學(xué)理念的一種延伸，是在一門具體課程里對(duì)卓越工程師培養(yǎng)方法的一種嘗試。

因此，本文擬圍繞提高學(xué)生動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)興趣，采用課堂教學(xué)為主，課下項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)踐合作為輔的教學(xué)方式，同時(shí)對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)加強(qiáng)過(guò)程評(píng)價(jià)，以達(dá)到提高教學(xué)效果的目的，最終爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)：提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作創(chuàng)新精神、探索教學(xué)過(guò)程中學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)體系改革方法、帶動(dòng)學(xué)院內(nèi)工程教育類課程改革。

實(shí)施中采用理論教學(xué)、常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)共同構(gòu)成數(shù)字電路“三位一體”的教學(xué)新模式。其中，新引入的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)處于該模式的最頂端，對(duì)于學(xué)生各方面素質(zhì)的綜合培養(yǎng)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠更好地將培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的合格畢業(yè)生落到實(shí)處，見(jiàn)圖1。

二、教學(xué)改革的實(shí)施及效果

（一）教學(xué)改革的實(shí)施

1.理論課程教學(xué)改革

在常規(guī)的教學(xué)過(guò)程中常以任課教師的滔滔不絕的灌溉式教學(xué)為主，課堂上教師全力講，講臺(tái)下學(xué)生不假思索一味地接受著信息量較大的知識(shí)點(diǎn)，但在應(yīng)用時(shí)，學(xué)生不能夠做到舉一反三、融會(huì)貫通、真正的全面理解。問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，學(xué)生積極發(fā)問(wèn)，達(dá)到所講為所學(xué)，所學(xué)為所問(wèn)的目的，使得整個(gè)班級(jí)的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性得到提升，增強(qiáng)課堂上學(xué)生與教師的互動(dòng)性，同時(shí)，也能讓學(xué)生更好的理解所學(xué)的知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。endprint

此外，利用知識(shí)樹(shù)體系傳授法，將學(xué)科知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)分類和重點(diǎn)知識(shí)歸納，督促學(xué)生鞏固相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，分析相關(guān)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使得知識(shí)點(diǎn)不再是單一的生硬的知識(shí)點(diǎn)，而是知識(shí)點(diǎn)之間互為基礎(chǔ)、互相聯(lián)系，讓學(xué)生建立數(shù)字電路的知識(shí)框架，從而更好的了解自己所學(xué)的知識(shí)。

2.常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力和分析解決問(wèn)題的能力。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要充分挖掘?qū)W生潛力，教師要有計(jì)劃地傳授科研要素的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)并予以實(shí)踐，從四個(gè)方面初步培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力，即用理論指導(dǎo)科研的能力、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力和科技寫(xiě)作能力。在實(shí)踐中，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)方式正常進(jìn)行，設(shè)計(jì)類采用項(xiàng)目式和問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)?？梢栽O(shè)計(jì)一個(gè)小的有問(wèn)題的電路讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)找出問(wèn)題所在，并利用項(xiàng)目學(xué)習(xí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。按照原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程區(qū)分出組合邏輯、時(shí)序邏輯、譯碼電話和時(shí)鐘單元等部分，根據(jù)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成的情況為每個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行評(píng)價(jià)和打分，并將此作為平時(shí)成績(jī)。

3.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)改革

以2016年度數(shù)字電路課程實(shí)施為例。針對(duì)當(dāng)前學(xué)生在實(shí)物制作過(guò)程中動(dòng)手能力差，電路原理不清楚的問(wèn)題，采用虛擬仿真設(shè)計(jì)和實(shí)物制作相結(jié)合的項(xiàng)目任務(wù)完成方式。先要求學(xué)生對(duì)布置的制作項(xiàng)目進(jìn)行仿真[7]，然后在仿真基礎(chǔ)上進(jìn)一步搭建硬件電路進(jìn)行調(diào)試。

教師在課堂上通常只通過(guò)多媒體課件來(lái)分析數(shù)字電路的原理及運(yùn)行結(jié)果，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到知識(shí)點(diǎn)抽象難理解，掌握程度浮于表面，很難理解其中真正含義。因此，可要求學(xué)生成立項(xiàng)目組，在相關(guān)知識(shí)介紹完成后，讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成報(bào)告，作為學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)的一個(gè)組成部分。

在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法中，整個(gè)教學(xué)工作分為課內(nèi)工作、課外工作和總成績(jī)給出三個(gè)部分。其中教師在課內(nèi)完成講授工作，在課外給出項(xiàng)目題目和仿真內(nèi)容。而學(xué)生則要在聽(tīng)課的基礎(chǔ)上，自行組建自己的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，完成教師給出的任務(wù)和實(shí)物制作環(huán)節(jié)。最終，在學(xué)生所做實(shí)物和考試成績(jī)的基礎(chǔ)上，老師給出課程的總成績(jī)，見(jiàn)表1。

考慮到不增加學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，相關(guān)電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目的數(shù)量為5個(gè)，在項(xiàng)目布置中主要遵循教與學(xué)有機(jī)結(jié)合、難易程度適中、創(chuàng)新與實(shí)踐并舉的三個(gè)原則。目前實(shí)施的項(xiàng)目包括：最簡(jiǎn)邏輯電路的實(shí)現(xiàn)、搶答電路的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量、溫濕度檢測(cè)、非法進(jìn)入物體報(bào)警。實(shí)施過(guò)程中，平均每四周完成一個(gè)項(xiàng)目，并且撰寫(xiě)小的研究報(bào)告。具體的實(shí)施流程見(jiàn)圖2。

在考核評(píng)價(jià)中，避免僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告定成績(jī)的方式，而采取“結(jié)果性”與“過(guò)程性”考核相結(jié)合的方式，既注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，又關(guān)注學(xué)生在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中所體現(xiàn)的態(tài)度、工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)等。在過(guò)程性考核方面，對(duì)考核指標(biāo)進(jìn)行合理量化，包括階段性檢查、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的匯報(bào)展示及完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況等，其中團(tuán)隊(duì)合作情況主要由小組成員的自評(píng)和互評(píng)來(lái)確定，以激勵(lì)學(xué)生不單純?yōu)榱朔謹(jǐn)?shù)而學(xué)習(xí)，而更側(cè)重于對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)及引導(dǎo)。另外，在匯報(bào)展示環(huán)節(jié)，教師可針對(duì)每個(gè)人的任務(wù)分工設(shè)置相應(yīng)問(wèn)題來(lái)質(zhì)詢，以考察每個(gè)成員真正的參與程度及完成情況。具體考核內(nèi)容構(gòu)成及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

（二）教學(xué)改革的結(jié)果

本次2016年度的課程改革受到了電子信息工程專業(yè)學(xué)生的歡迎，學(xué)生在活動(dòng)中積極性比較高。在實(shí)施團(tuán)隊(duì)整合階段，各團(tuán)隊(duì)都起了較為新穎別致的團(tuán)隊(duì)名稱，并制訂了參與人相應(yīng)的工作要求，使得原本對(duì)課程沒(méi)興趣的學(xué)生增加了學(xué)習(xí)興趣；在模擬仿真訓(xùn)練中，不少學(xué)生首次使用電路仿真軟件，并積極查閱資料，詢問(wèn)相關(guān)軟件使用技巧；在實(shí)物制作階段，學(xué)生擺脫了千篇一律的結(jié)果，制做的實(shí)物有了一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性。

總的來(lái)看，除個(gè)別學(xué)生外，大部分學(xué)生能夠按照要求，完成理論、仿真和實(shí)物制作三部分工作，并具備了初步的團(tuán)隊(duì)合作精神。部分團(tuán)隊(duì)在撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，增加了項(xiàng)目特點(diǎn)和遇到問(wèn)題討論等環(huán)節(jié)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程豐富了學(xué)生的課余生活，培養(yǎng)了學(xué)生的思考能力、合作能力和創(chuàng)新能力，在一定程度上符合CDIO培養(yǎng)要求。

三、結(jié)束語(yǔ)

作為高等教育工科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，數(shù)字電路課程具有應(yīng)用實(shí)踐性強(qiáng)、抽象邏輯概念多的特點(diǎn)，是民族高校電子信息類課程教學(xué)中亟待突破的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別是在需要掌握的知識(shí)量急劇增加，學(xué)生理論學(xué)時(shí)不斷壓縮的今天，通過(guò)對(duì)該課程的教學(xué)改革探索出理論與實(shí)踐教學(xué)的銜接點(diǎn)，解決學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的問(wèn)題，理順“教”與“學(xué)”的關(guān)系，對(duì)其他相關(guān)課程教學(xué)將起到重要的示范、帶動(dòng)作用。

本文采用理論教學(xué)、仿真驗(yàn)證、硬件實(shí)現(xiàn)三段式培訓(xùn)方案，通過(guò)自由組合、自主設(shè)計(jì)和自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通。實(shí)踐表明，教學(xué)中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣能夠得到充分的調(diào)動(dòng)，對(duì)學(xué)科建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室整體完善具有重要的意義。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]endprint