基于建构主义的《数字电子技术》实训教学探索

来源:用户上传      作者: 李冬云

　　摘要: 本文作者探讨了《数字电子技术》实训教学基于建构主义的教学模式。由于建构主义学习理论和教学理论倡导以“学”为中心,符合当前培养实用型、创新型职业技术人才的要求,同时该课程本身的特点又适合采用建构主义教学模式,因此作者在教学中进行了建构主义教学模式的探索,教学效果良好。
　　关键词: 《数字电子技术》实训教学建构主义教学模式
　　
　　一、前言
　　
　　建构主义(constructivism)源自关于儿童认知发展的理论。由于个体的认知发展与学习过程密切相关,建构主义详细说明了人类学习过程的认知规律。建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生“学”为中心,不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者,而且要求教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。可见在建构主义学习环境下,教师和学生的地位、作用和传统教学方法相比已发生了很大的变化。这就意味着教师应当在教学中摒弃以教师为中心,一味向学生灌输知识的传统教学模式,采用以学生“学”为中心的全新的教学方法和教学设计思想。由于多媒体计算机和基于互联网的网络通信技术适合建构主义学习环境,能有效地促进学生的认知发展,因此基于建构主义的教学模式越来越被广大师生接受。
　　
　　二、《数字电子技术》实训教学的特点和目前存在的问题
　　
　　《数字电子技术》是高职高专电子类专业学生的一门重要的专业基础课,课程内容主要包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两大部分。学生既要精通数字电子技术理论,又要掌握电路设计、电路研究和调试技术。为达到这些要求,各院校均开设了实训课程。通过实训,学生能掌握实训内容的基本理论、方法和操作技能,并具备一定的科学素养,养成良好的操作习惯和创新意识。该课程具有很强的工程性,各院校有必要采用适合该课程特点的建构主义教学模式。
　　目前由于高职院校的教学模式和教学手段还没有完全达到职业教育的要求,因此《数字电子技术》实训课的开展存在以下几点问题:(1)平时学生动手做实验,动手进行小制作的机会少,对硬件功能、特点和参数的认识、了解不多。学生往往依赖教师的讲解,有的学生知其然不知其所以然,出现故障不会排除。(2)实训内容完全由实训指导书决定,学生在实训过程中基本上是依葫芦画瓢。一次实训下来,一些学生往往只会焊接,使其养成了惰性。(3)理论课进度往往落后实训课,难度较大、综合性较强的实训往往没办法做,加之有些学生依赖性太强,实训效果也达不到要求。为了改变目前的状况,强调学生主动思考,主动解决问题,培养学生的主动建构意识,教师采用建构主义的教学方式来进行实训课的建设势在必行。
　　
　　三、基于建构理论的《数字电子技术》实训教学实例
　　
　　建构主义学习理论提倡的方法是教师指导下的、以学生为中心的学习。在整个教学过程中,教师起组织、指导、帮助和促进的作用。教师可利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创造精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。基于该课程的特点和多年的教学经验,笔者在实训教学过程中将“情境”、“协作”、“会话”、“意义建构”四要素有机地结合,最终达到了使学生最大限度地主动获得知识的目的。
　　
　　(一)创设情境,探究问题。
　　教师要想带学生成功地完成一次《数字电子技术》的实训,首先必须激发学生的探索兴趣,让他们有强烈的欲望积极参加实训,而不会被复杂的电路和制作过程吓倒。因此教师要为学生创设符合教学内容、要求的情境,提示新旧理论知识的联系,帮助学生建构实训内容当中所涉及的知识的意义,在学生的脑海中形成初步的意义建构。在教师的教学设计中,这一点非常重要。
　　下面以实训课题之一――《智力竞赛抢答器的设计》为例,介绍具体的实施方法。
　　在实训开始的第一课,笔者通过多媒体让学生观看电视智力竞赛抢答类的节目,让学生仔细发现竞赛中的每一个细节,让其找寻抢答控制的规律。学生通过找寻每一个细节,提高了探索兴趣,同时也找到了这次实训任务的每一个设计要求。在这种情境中获得的设计要求比教师直接给出设计要求效果要好。在学生对抢答器的工作顺序有了初步认识的情况下,笔者把具体的设计要求用问题的形式展示给每个学生。笔者提出的每一个问题都是学生头脑中即将形成的意义建构的概念框架的节点,随着学生对问题探索的深入,意义建构的框架就会逐步形成。笔者对智力竞赛抢答器提出的问题有:
　　1.参赛选手抢答时按下的按钮是何种开关?它需要手动复位吗?
　　2.几位选手同时抢答时,为什么只有一个选手的抢答有效,指示灯亮并伴有音乐,而其他选手的抢答无效呢?
　　3.回答问题正确与否、加分还是减分由主持人决定,成绩是如何显示和调节的呢?
　　4.一轮抢答结束后,指示灯如何熄灭?该动作应如何控制?
　　
　　(二)独立探索,适时帮助。
　　问题的提出相当于给了学生一个探究的方向,接下来学生进入到自主学习、独立探索的阶段。鉴于数字逻辑电路的复杂性,教师完全放手让学生独立探索,会让一部分能力有限的学生望而生畏,此时教师的适时帮助是有必要的。教师应当向学生提供解决问题的有关线索。比如应收集哪些硬件资料,从何处获取有关信息,可以参考哪些相关电路知识,等等,教师给学生提供必要的支持。对于某些学生不懂的环节,教师还应当适时地对学生讲解理论知识,将新旧理论知识进行连接。
　　进入到独立探索阶段,学生需要必要的支持,这包括硬件环境和软件环境的支持。硬件环境指的是教学院系给学生提供实训教学环境:1.配备有互联网的多媒体教室,学生可查阅资料,还可以为协作讨论提供便利。2.配备需要的硬件和工具,比如制作所需的元器件、芯片、电路板和操作工具。软件环境指的是教学院系提供的计算机辅助设计、仿真分析、调试软件,如EWB。
　　通过多方位分析和查找资料,学生对笔者提出的问题和设计思路有了一定的想法,形成了意义建构的初步框架。比如对于按钮开关,学生查找了欧姆龙开关B3F,以及无抖动开关的工作原理;对于控制抢答的核心芯片,学生参阅了各类锁存器,比较了它们的不同特点;对于显示计分,学生查阅了十进制计分电路,各类集成加减法计数器、译码显示器等硬件芯片的功能。在这个过程中学生不仅学会了多方面地利用现有的资源,而且能在学习中反复、主动地去理解以前学习的各个理论知识,以前在头脑中的触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路等知识点逐步连接在一起。通过EWB,学生可以将自己的设计随时进行仿真、修改、调试,虽然许多学生的设计暂时会不成功,但这些感性和理性认识的交互进行,对学生自主学习能力的形成有很好的促进作用。
　　
　　(三)协作学习,完成实训。
　　建构主义教学理论强调“协作学习”与“会话”。协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、设计的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要的作用。会话是协作过程中不可缺少的环节。学习小组成员之间必须通过会话商讨完成规定的学习任务,通过会话,每个学习者的思维成果(智慧)为整个学习群体所共享,因此会话是达到意义建构的重要手段之一。
　　学生经过前期的工作,逻辑电路设计初步完成。借助于多媒体教学工具,笔者根据具体情况,让学生以个人或小组为单位进行设计展示,充分展示各自的观点。鉴于数字电路的特点,同一逻辑可以采用多种方式完成,学生的设计也是各式各样,但一定存在优劣差别。学生彼此相互交流、相互借鉴、取长补短,在笔者指导下对电路设计进行了优化。比如对抢答器核心芯片八D锁存器74HC573的锁存功能端子自动锁存及解锁的控制环节设计,很多学生的设计都存在各种矛盾,经过笔者和学生共同参与的协作会话环节,这个难题得以解决。

　　实训设计最终要进行硬件的制作,如果仅仅只停留在计算机辅助设计和调试上,那就是“纸上谈兵”。硬件的制作和调试是高职电子类学生的必需技能。在制作的过程中,协作学习同样可以帮助学生应对各种实际问题。学生通过协商解决,不仅可以完成实训,而且可以培养团队精神。
　　通过这样的协作学习环境,学生群体的智慧和思维可以被整个群体所共享,也就是整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构,而不是其中的某一位或某几位学生完成意义建构。
　　
　　(四)意义建构、效果评价。
　　实训设计和制作过程后,学生需要写出详细的实训报告。笔者指明了实训报告的项目和描述方法。通过详细的整理报告,学生进一步理清了头脑中与本次实训有关的所有感性和理性的知识,再一次他们找到了各种感性和理性的知识之间的内在联系,达到了对知识的完整意义建构的目的。
　　效果评价是实训课程的最后环节,也是建构主义教学方式的一个环节。效果评价可以通过自我评价和集体评价两种方式进行。自我评价采用在报告中写出“实训感言”的方式进行,笔者既能了解学生在本次实训的收获,又能了解学生对这种教学方法的具体看法,对笔者的建议,有些学生还及时向笔者反映仍未明白的知识点。这些都为今后教学改进提供了参考。集体评价笔者采用了小组交流的方式,评价内容重点包括:自主学习能力、对小组协作学习作出的共献。笔者积极鼓励那些努力探索的学生,激发他们学习创造的信心,也给其他一些存在依赖性的学生一些探索的经验,鼓励他们学会与同学合作,努力完成实训。
　　
　　四、结语
　　
　　在《数字电子技术》实训教学中,笔者将实训的重点以问题探究的形式给出,以此激发学生的学习积极性,引导学生自主建构学习平台,变被动学习为主动研究,笔者给予适时的帮助,从而达到提高学生的学习能力与学习质量的目的。这种教学模式依托于现代化的教学手段、良好的实验条件,在国家大力扶持职业教育的政策下,各高职院校的实验室建设日趋完善,相信这样的教学模式会越来越受到学生的欢迎,收到更好的教学效果。
　　
　　参考文献:
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