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基于学生认知学习规律和“多元化”教学方法的电子技术课程教学设计研究

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  摘    要:针对“电子技术基础”课程传统课堂教学存在的问题,笔者在分析了学生的认知学习规律的基础上,针对课堂中“信息传递”阶段和“吸收内化”阶段分别进行了教学设计,采用任务驱动教学方法引起学生的注意机制,并利用网络软件等多种手段在课堂上进行互动式课堂讨论,促进学生对知识的吸收内化,并引进课堂讨论评价分数,提高学生参与的积极性。
  关键词: 电子技术基础;教学设计;认知学习
  中图分类号:G642.0          文献标识码:A           文章编号:1002-4107(2019)06-0034-02
   “电子技术基础”课程是华北电力大学工科非电气类专业必修的一门专业基础课,面向全校范围内的非电气类专业学生开设,选修该课程的学生人数众多。由于本课程教学内容同时涵盖了模拟电子技术和数字电子技术的知识,知识结构复杂,内容多且学时数压缩,部分学生学习时有一定的难度。目前,多采用多媒体教学手段进行“电子技术基础”课程的教学,课堂上结合动画、声音、图像等手段来提高讲授效果。采用多媒体手段虽然可以在有限时间内传授大量知识,但却往往忽略了学生的学习认知规律,在讲授大量知识的同时没有给学生巩固知识的过程,这样,大部分学生在有限时间内不能充分理解和掌握全部知识点,导致对学习一知半解,基础差的会厌烦甚至放弃后续的学习。
   考虑到学生个体在学习认知水平上的差异,目前“以学生为中心”的个性化教学理念被提出[1],最近的翻转课堂结合在线课程的教学模式,也是以培养和提高学生自主学习、团队学习、创造性学习能力为中心的个性化教学为目的[2]。这些新的教学方式充分考虑了学生的认知特点,调动了学生的主动性,是信息网络化时代知识传播的一种新的手段,也可以作为大学知识传播的一种辅助手段。如果在传统课堂上能够吸取这些知识传播方式的优点,并充分考虑学生的认知学习规律,那么,课堂教学的效果将会得到有效的改善。
   在上述背景下,华北电力大学电子技术教学团队开展了“以专业人才培养目标为引领的电子技术基础课程全过程教学改革与实践”的教改研究,其中提出一方面对课程教学内容进行凝练与优化;另一方面研究教学设计方法和手段,提升学生学习积极性、主动性,在缩减学时的大背景下,保证教学质量,大幅降低课程不及格率。因此,本文研究基于学生认知学习规律的电子技术课程的教学设计方法以提高学生的学习效果,很有必要。
   一、学生的认知学习规律分析
   通常情况下,学生的学习过程由两个阶段组成[3]:第一阶段是“信息传递”,可以通过教师在课堂上讲授实现;第二阶段是“吸收内化”,是由学生自己来完成的。如果缺少教师的支持和同伴的帮助,“吸收内化”阶段常常会让学生产生挫败感,丧失学习的动机和成就感。
   目前,华北电力大学的电子技术课程是以教师在课堂上讲授为主的,学生通过课下做练习来复习和巩固所学知识,并通过考试检验学生掌握课程知识的水平。在这一教学过程中,教师的讲授主要是在向学生灌输知识,即“信息传递”阶段。在这一阶段,有的学生可能注意力不够集中,而有的学生可能基础较差或水平较低,从而影响了听课效果,也就是学生在课堂上的“吸收內化”过程不一定能够完成。另外,一些学生在课下复习或做练习的主动性不强,在没有监督的情况下,学生平时可能不去做练习或复习所学知识,也就是在课下没有进一步完成对所学知识的“吸收内化”,对于知识前后连贯性强的电子技术课程来说,前面学习的知识掌握不牢固将影响后续课程内容的学习和理解。
   怎样解决这些问题?笔者认为应考虑学生的学习认知规律,一是教师在课堂上讲授内容时要紧紧抓住大部分学生的注意力,唤醒学生的“注意机制”,这样学生才会开始学习接受知识;二是在精简教学内容的前提下,我们可以借鉴“翻转课堂”中的课堂交流互动来促进学生学习知识的吸收内化过程,将课堂讲授和“翻转课堂”的交流互动相结合,在课堂上对重要知识点能大部分消化吸收,这样有利于提高大部分学生的学习效果。具体实施方法需要结合多种教学手段来完成,详见下节。
   二、尊重认知学习规律的多元化教学方法设计
   (一)任务驱动教学方法(注意机制)
   在课堂上进行“信息传递”的过程中,要想抓住大部分学生的注意力,唤醒学生的“注意机制”,笔者认为在上课开始时应先抛给学生两三个问题,说明今天要讲的主要内容是围绕这几个问题的,并让学生在听完教师讲授后回答问题。这样,在任务的驱动下,大部分学生会聚精会神听讲,并注意知识的构建同时也在思考问题的答案。
   例如,在讲授“由555定时器组成的单稳态触发器”内容时,介绍完什么是单稳态触发器后,先抛出两个问题:(1)单稳态触发器处于暂稳态时为什么能自动返回到稳态?(2)多长时间会自动返回稳态? 然后告诉他们在随后讲解单稳电路工作原理的过程中会找到这两个问题的答案。这样,大部分学生会提高注意力,积极寻求答案。讲完单稳电路的工作原理后及时让学生回答这两个问题,教师再加以补充或纠正,这样学生理解得会更深刻,在这个过程中学生不自觉地完成了这部分知识的消化吸收;带着问题听课,即任务驱动型的学习,在一定程度上会激发学生学习的注意力,注意力集中了,听课效果就好了。
   (二)互动式课堂讨论
   在课堂上讲解完主要的知识点后,为增进学生对知识点的吸收内化,教师可在课堂上留出少量的时间给学生讨论练习的机会,以增进学生对所学重点内容的掌握程度。针对电子技术这样的课程来说,可以采用两种练习方式。
   1.充分利用课堂派等网络辅助软件。对于一些概念题,教师可提前在课堂派等软件中设计本节课的一些概念选择题,在课堂上让每个学生通过手机课堂派APP作答,教师可以看到每个学生作答的情况,及时了解学生概念掌握的情况,并及时调整教学安排。    2.电路图的设计或计算题。电子技术课程需要掌握一些电子电路的设计或性能指标的计算,针对这种有一定难度的练习题,采用分组研讨的方式,可以根据座位情况分组,每组找个学习代表把本组的答案写在黑板上,大家互相讨论。学生在初学某个知识点时,虽然感觉初步听懂了,但是缺乏熟练度,或者很容易遗忘,这样在画电路图或设计电路图时,往往会考虑不全面,出现这样那样的错误,这时候教师引导大家一个个讨论这些不同的答案存在的问题,学生会积极思考,注意力集中,学习的效果会很好。比如,在讲授“用集成计数器
  74LS163和与非门构成N进制计数器”时,主要有两种实现方法:(1)反馈清零法;(2)反馈置数法。一般先讲反馈清零法,可以结合具体例题来讲。如以设计一个从0000到0101的六进制计数器为例,讲明反馈清零法的具体设计方法和设计图的画法后,紧接着抛出一个问题“如果设计一个从0001到0110的六进制计数器,还能用反馈清零法实现吗?”引导学生深刻理解反馈清零法只能实现从0000开始的计数器,这时候引出“用反馈置数法设计N进制计数器”,学生比较容易明白。随后进入练习环节,给出一个练习题:要求学生设计一个从0001开始计数的七进制计数器,然后由每组自行讨论,由各组的学习代表在黑板上给出本组的答案,大家一起讨论。
   由于初次学习这部分内容,学生给出的电路设计图中,有的与非门画得不规范,有的是集成计数器74LS163的使能端没有接高电平,有的没有给并行数据输入端D3D2D1D0接数据0001。总之,会有这样那样的问题,这时,教师引导学生讨论分析每个答案存在的问题,学生不仅看到自己的问题,也可以看到别人的问题,从而加深理解。对于完全正确的答案,应加以表扬。实践证明,通过这样一个环节,大部分学生的学习效果非常好。
   (三)设置更为合理的考核方式
   为了充分激发学生参与课堂讨论的积极性,需要设计更全面的考核方式来适应这种多元教学方法。本课程的考核方式为“平时成绩+过程考核+期末考试”。目前,平时成绩一般以到课次数和作业提交次数为依据,
  存在的问题是,有的学生虽然到了教室,但坐在后面不听课,只是为了“赚取”平时分。这样统计的平时分数不能真实反映其成绩。如果对每节课课堂讨论给出评价分数,有效利用课堂讨论评价分数作为平时成績,既公平客观又提高了学生参与课堂讨论的积极性。课堂讨论分数可分为小组得分和个人得分,小组得分根据每个小组的答案情况给分,本组内每个学生都得到相同的小组分;个人得分设置上限,以免有的学生总回答问题,而有的学生没有机会回答了,因为课堂讨论时间有限。
   为避免考前突击现象,采用了两次过程考核:一次是在模电部分讲完后及时进行过程考核,对所学知识加以复习巩固;二是在数电部分讲完后,对所学数电部分知识进行考核。
   最后的期末考试可以占总成绩的50%。
   “电子技术基础”课程是工科非电气类专业必修的一门专业基础课,由于课程教学内容多且学时数压缩,知识结构复杂,学生学习时有一定的难度。本文从分析学生的认知学习规律出发,针对课堂学习过程中的“信息传递”阶段和“吸收内化”阶段分别进行了教学设计。首先,在讲授课程知识时提倡任务驱动教学方法,以引起学生的注意机制,从而增强听课效果;其次,为增进大多数学生对知识的深刻理解,充分利用多种手段在课堂上进行互动式课堂讨论和引导,以促进学生对本节课知识的吸收内化;最后,适当引进有效的课堂讨论评价分数,增加学生参与的积极性。笔者的课堂教学实践证明,遵从学生认知学习规律的教学设计收到的效果得到大大提高。
  
  参考文献:
  [1]任玲,张宁,岑红蕾.以学生为中心的“数字电子技术”课程教学研究[J].电气电子教学学报,2018,(2).
  [2]张林,邓天平,彭立.“模拟电子技术基础”翻转课堂教学实践[J].电气电子教学学报,2018,(2).
  [3]卫青,乜勇.我国教育信息化研究热点透析及启示——基于2011—2014年国家社科基金项目的量化统计[J].中国教育信息化,2016,(5).
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