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摘要:分析了目前“数字电子技术”在多媒体教学过程中遇到的问题,认为应突出现代教学模式的互动性,重视学生的主体性和主动性。阐述了笔者所在院系的“数字电子技术”教学实践,对如何发挥传统教育媒体、现代教育媒体各自的优点,充分利用教师人力资源、实现学生主体地位、更好地进行课堂教学提出了相应问题的解决办法及在多媒体教学过程中的注意事项。
关键词:数字电子技术;多媒体技术;幻灯片
作者简介:张相胜(1977-),男,山东烟台人,江南大学物联网工程学院电气工程系,讲师,主要研究方向:电工电子类课程教学和过程控制研究。(江苏 无锡 214122)
基金项目:本文系江南大学本科教育教学改革研究项目(2008)的研究成果。
一、“数字电子技术”课程内容
数字电子技术是电气信息类专业两门重要的技术基础课程之一,具有很强的理论性与实践性。该课程主要包括:数字逻辑基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、可编程逻辑器件、D/A和A/D转换器、脉冲的产生与整形、数字系统设计基础等内容。[1]为了优化教学过程,提高课堂教学效果,一般是使用PowerPoint开发“数字电子技术”的多媒体课堂演示型课件应用于教学过程中,这样可以增加授课的趣味性和交互性,激发学生的兴趣。
二、多媒体在“数字电子技术”课程教学中的应用要点
采用多媒体教学方式,并不是一味照搬照用课件内容。授课前需要教师和学生做好充分的准备工作。
多媒体教学的优点不言而喻:信息量大,可以解决电子信息类课程教学内容增多而学时减少的矛盾,调节教学节奏,提高教学效率;图文并茂,形象直观,创造了丰富有效的教学环境,使学生可以眼手脑耳并用,激发学生的创造性思维。但明显不足是速度太快,对于一些难点,学生没有时间消化,这就需要学生能够认识到多媒体教学的特点,提前采取应对措施,做好预习工作。教师在课程教学组织过程中需要理顺教学知识点,对于一些难点,结合板书,给学生预留思考时间,在课堂上调动学生的思维。
1.指导学生掌握学习方法
针对多媒体教学的特点,在首次上课之初,就应该提前告知学生应能做到如下几点。
(1)要求学生注重课前预习。在授课时告知下一次课的重点内容,要求学生课前预习,这样听课时针对性强,学习效率高,对传授信息量大的现代教学课堂显得非常重要。
(2)建议学生记笔记要简练,在课堂上,以听为主。通过PPT讲授全部内容时,学生不可能利用课堂时间全部记录下来,对于课件的内容可通过多媒体教室的电脑复制或在校园网下载。
(3)要求学生学会通过应用软件、上网等方式主动学习,查找相关的芯片资料。培养学生自我学习的能力,比如可以结合数字电路知识深入了解EDA及其应用,布置适量的思考题要求学生课后完成,通过自己了解相关资料的方式,学会学习。
2.注重学生主体性,增强课件交互性
现代教学模式是互动式、联动式的,既重视教师传授知识,又重视学生独立探索知识的能力。其理论基础之一是建构主义学习理论,它强调的是创设情景、意义建构,以学生为中心,评价一节课的好坏是看学生“学”得怎样。教师是教学过程的组织者,是学生建构知识的积极帮助者、引导者,通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索,帮助学生建构当前所学的知识的意义。
在制作课件的过程中,要激发学生的学习兴趣,调动学生的主动性,让学生思考,自己得出结论,他们在充分表达自己观点的同时,获得创造的喜悦感和成就感,提高了辨别能力和自学能力,在轻松的环境下深刻理解、消化、记忆所学内容。这就需要考虑创设情景,如学习“触发器”[1]一章时,可分为电路结构和逻辑功能两条主线来讲。在电路结构上,以“trigger”这一单词引出一触即发之意,然后说明latch与flip-flop的区别,引出锁存器和触发器的概念,讲清工作原理、逻辑功能、使用特点,然后让学生思考:锁存器有什么缺点?如何改进原锁存器电路,才能克服该缺点?通过学生的独立思考、讨论,总结出锁存器状态转移是异步进行的,当有多个基本锁存器时,它们的状态转移不能实现同步,应引入一个时钟信号对电路进行改进。进而根据触发器状态转移受时钟信号哪个阶段控制,讲解钟控电位触发器、主从触发器、边沿触发器。
3.采用多种方法组合教学,提高教学的灵活性
与传统的采用黑板、粉笔教学相比,用课件教学的固有缺点是授课内容固定,随机应变能力欠缺。为了提高授课的灵活性、互动性,应采取多种措施。
(1)播放课件时,往往要将一个教学内容制作成几张幻灯片,上课时采用幻灯片翻转或超链接的方式实现,一次出现知识点过多,影响学生的注意力,对教学效果会起到负面影响。[2]例如,讲N沟道增强型MOS管的内部结构时,采用逐层、分步立体添加的方法,先以一块低掺杂浓度的P型半导体为衬底,再制作两个高掺杂浓度的N+型区,并引出两个电极,即源极和漏极,在半导体之上制作一层SiO2绝缘层,再在SiO2之上制作一层金属,引出电极,作为栅极,等等。上述的每一部分内容,都是分步、立体添加上去的。讲解的同时配以多媒体演示,综合了视听效果,短短几分钟时间,使学生对MOS管的微观结构有了清晰的认识,提高了教学效率。
(2)课件组织采用“超媒体”的网状结构,即超文本Hypertext与多媒体MultiMedia相结合的信息组织方式,通过节点链接成信息网络。例如讲到触发器的特性方程时,可以使用事先设置的超级链接,跳到同一类触发器的结构图、特性表;讲到555定时器的内部结构图,可以跳到另一章介绍SR触发器的部分,回顾其中的特性表、特性方程,从而实现教学过程的控制,这既可是线性的顺序进行又可是非线性的跳跃式进行。
(3)对于需要重复使用的原理图,让其在多页幻灯片的同一位置上出现。讲到门电路里的TTL反相器的电压传输特性、输入特性输出特性时,就需要使用TTL反相器典型电路,便于学生理解。
(4)使用鼠标书写简单的文本、公式,实现师生间的简单交流。若配置展示台则可以把手写的内容即时展现在屏幕上,则书写更方便。
4.结合多媒体应用,采用启发式教学
认知心理学理论认为:知识的学习和能力的获得主要靠学习主体的内化来完成。学生是教学活动的主体。[3]引导学生进行讨论,启发思考问题,力求做到“引而不发,先听后评”,鼓励学生求解研究问题的强烈欲望。
比如在脉冲波形这一章,首先提问:555定时器名字的由来?然后讲解555定时器的基本工作原理,给出555定时器的内部结构图,采用问答方式,引导学生了解555定时器的工作原理及应用。又如,讲二—五—十进制计数器74LS290的电路结构与工作原理时,由于该芯片最多可以由4个触发器组成,所以多媒体先显现出4个JK触发器。然后进行以下5个提问。
提问1:利用第一个触发器实现二进制计数,如何实现呢?
提问2:如何实现五进制计数呢?学生立刻回答,“用另外的三个触发器”,此时用多媒体逐条线画出五进制计数器的实现过程。
提问3:实现十进制计数,至少需要几个触发器?经过片刻思考,学生给出答案,多媒体随后画出实现二进制计数器的连线过程。
提问4:有了二进制、五进制计数器,如何实现十进制计数呢?学生异口同声地回答:“将二进制计数器的输出接五进制计数器的输入”,多媒体又按他们的想法进行连线。
提问5:这样连接起来的电路是属于同步还是异步时序电路?
分析了基本功能以后,接着介绍它的异步清零和异步置数功能,仍然是采用多媒体分步显现的方法。这种“板书式”的多媒体课件,特别适合于分析较复杂的电路结构及原理,它既降低了分析难度,又思路清晰,动静结合,完成该芯片的讲解,仅仅用了几分钟,可谓高效省时。此外,“板书式”的多媒体课件,有利于实现课堂教学的互动,提高学生的参与意识,使教与学融为一体。
5.注意对知识点的总结,利用好板书习题课
多媒体教学中需要结合使用多媒体与板书教学。在讲解器件内部的微观结构和触发器的输出波形时,运用多媒体课件,能够既形象直观又简明扼要地说明问题。但是对于比较复杂的原理,用黑板、粉笔的教学则有结构清楚、便于归纳的优点。章节总节可以专门留下几页,通常一课时需三张幻灯片用于显示知识要点,可随时调出。针对知识要点的习题,采用板书教学,在教师写板书的间隙,学生可以有时间预习要讲解的习题。同时黑板可以容纳较多的内容,且内容的整体性较强。解题的前因后果一清二楚,可以适当做笔记或者有一定的连续思考时间,加强了对知识点的衔接和对知识的整体把握。
三、总结与展望
多媒体课件并不能全部代替教师,但要真正发挥其教学优势,还必须精心组织好课堂教学,优化教学过程,在提高课堂教学效率和质量,在配合课堂教学、激发学生学习兴趣和提高学习效果方面起到较好的辅助作用。
参考文献:
[1]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]王桂星,顾菊平,冯泽民,尹海宏.基于PowerPoint的电路多媒体课件制作[J].南京:电气电子教学学报,2008,30(5):76-77.
[3]王厚大,杨恒新.用多媒体技术改革“电子电路”课程教学模式电气电子教学学报[J].电气电子教学报,2005,27(1):100-101.
(责任编辑:刘辉)
关键词:数字电子技术;多媒体技术;幻灯片
作者简介:张相胜(1977-),男,山东烟台人,江南大学物联网工程学院电气工程系,讲师,主要研究方向:电工电子类课程教学和过程控制研究。(江苏 无锡 214122)
基金项目:本文系江南大学本科教育教学改革研究项目(2008)的研究成果。
一、“数字电子技术”课程内容
数字电子技术是电气信息类专业两门重要的技术基础课程之一,具有很强的理论性与实践性。该课程主要包括:数字逻辑基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、可编程逻辑器件、D/A和A/D转换器、脉冲的产生与整形、数字系统设计基础等内容。[1]为了优化教学过程,提高课堂教学效果,一般是使用PowerPoint开发“数字电子技术”的多媒体课堂演示型课件应用于教学过程中,这样可以增加授课的趣味性和交互性,激发学生的兴趣。
二、多媒体在“数字电子技术”课程教学中的应用要点
采用多媒体教学方式,并不是一味照搬照用课件内容。授课前需要教师和学生做好充分的准备工作。
多媒体教学的优点不言而喻:信息量大,可以解决电子信息类课程教学内容增多而学时减少的矛盾,调节教学节奏,提高教学效率;图文并茂,形象直观,创造了丰富有效的教学环境,使学生可以眼手脑耳并用,激发学生的创造性思维。但明显不足是速度太快,对于一些难点,学生没有时间消化,这就需要学生能够认识到多媒体教学的特点,提前采取应对措施,做好预习工作。教师在课程教学组织过程中需要理顺教学知识点,对于一些难点,结合板书,给学生预留思考时间,在课堂上调动学生的思维。
1.指导学生掌握学习方法
针对多媒体教学的特点,在首次上课之初,就应该提前告知学生应能做到如下几点。
(1)要求学生注重课前预习。在授课时告知下一次课的重点内容,要求学生课前预习,这样听课时针对性强,学习效率高,对传授信息量大的现代教学课堂显得非常重要。
(2)建议学生记笔记要简练,在课堂上,以听为主。通过PPT讲授全部内容时,学生不可能利用课堂时间全部记录下来,对于课件的内容可通过多媒体教室的电脑复制或在校园网下载。
(3)要求学生学会通过应用软件、上网等方式主动学习,查找相关的芯片资料。培养学生自我学习的能力,比如可以结合数字电路知识深入了解EDA及其应用,布置适量的思考题要求学生课后完成,通过自己了解相关资料的方式,学会学习。
2.注重学生主体性,增强课件交互性
现代教学模式是互动式、联动式的,既重视教师传授知识,又重视学生独立探索知识的能力。其理论基础之一是建构主义学习理论,它强调的是创设情景、意义建构,以学生为中心,评价一节课的好坏是看学生“学”得怎样。教师是教学过程的组织者,是学生建构知识的积极帮助者、引导者,通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索,帮助学生建构当前所学的知识的意义。
在制作课件的过程中,要激发学生的学习兴趣,调动学生的主动性,让学生思考,自己得出结论,他们在充分表达自己观点的同时,获得创造的喜悦感和成就感,提高了辨别能力和自学能力,在轻松的环境下深刻理解、消化、记忆所学内容。这就需要考虑创设情景,如学习“触发器”[1]一章时,可分为电路结构和逻辑功能两条主线来讲。在电路结构上,以“trigger”这一单词引出一触即发之意,然后说明latch与flip-flop的区别,引出锁存器和触发器的概念,讲清工作原理、逻辑功能、使用特点,然后让学生思考:锁存器有什么缺点?如何改进原锁存器电路,才能克服该缺点?通过学生的独立思考、讨论,总结出锁存器状态转移是异步进行的,当有多个基本锁存器时,它们的状态转移不能实现同步,应引入一个时钟信号对电路进行改进。进而根据触发器状态转移受时钟信号哪个阶段控制,讲解钟控电位触发器、主从触发器、边沿触发器。
3.采用多种方法组合教学,提高教学的灵活性
与传统的采用黑板、粉笔教学相比,用课件教学的固有缺点是授课内容固定,随机应变能力欠缺。为了提高授课的灵活性、互动性,应采取多种措施。
(1)播放课件时,往往要将一个教学内容制作成几张幻灯片,上课时采用幻灯片翻转或超链接的方式实现,一次出现知识点过多,影响学生的注意力,对教学效果会起到负面影响。[2]例如,讲N沟道增强型MOS管的内部结构时,采用逐层、分步立体添加的方法,先以一块低掺杂浓度的P型半导体为衬底,再制作两个高掺杂浓度的N+型区,并引出两个电极,即源极和漏极,在半导体之上制作一层SiO2绝缘层,再在SiO2之上制作一层金属,引出电极,作为栅极,等等。上述的每一部分内容,都是分步、立体添加上去的。讲解的同时配以多媒体演示,综合了视听效果,短短几分钟时间,使学生对MOS管的微观结构有了清晰的认识,提高了教学效率。
(2)课件组织采用“超媒体”的网状结构,即超文本Hypertext与多媒体MultiMedia相结合的信息组织方式,通过节点链接成信息网络。例如讲到触发器的特性方程时,可以使用事先设置的超级链接,跳到同一类触发器的结构图、特性表;讲到555定时器的内部结构图,可以跳到另一章介绍SR触发器的部分,回顾其中的特性表、特性方程,从而实现教学过程的控制,这既可是线性的顺序进行又可是非线性的跳跃式进行。
(3)对于需要重复使用的原理图,让其在多页幻灯片的同一位置上出现。讲到门电路里的TTL反相器的电压传输特性、输入特性输出特性时,就需要使用TTL反相器典型电路,便于学生理解。
(4)使用鼠标书写简单的文本、公式,实现师生间的简单交流。若配置展示台则可以把手写的内容即时展现在屏幕上,则书写更方便。
4.结合多媒体应用,采用启发式教学
认知心理学理论认为:知识的学习和能力的获得主要靠学习主体的内化来完成。学生是教学活动的主体。[3]引导学生进行讨论,启发思考问题,力求做到“引而不发,先听后评”,鼓励学生求解研究问题的强烈欲望。
比如在脉冲波形这一章,首先提问:555定时器名字的由来?然后讲解555定时器的基本工作原理,给出555定时器的内部结构图,采用问答方式,引导学生了解555定时器的工作原理及应用。又如,讲二—五—十进制计数器74LS290的电路结构与工作原理时,由于该芯片最多可以由4个触发器组成,所以多媒体先显现出4个JK触发器。然后进行以下5个提问。
提问1:利用第一个触发器实现二进制计数,如何实现呢?
提问2:如何实现五进制计数呢?学生立刻回答,“用另外的三个触发器”,此时用多媒体逐条线画出五进制计数器的实现过程。
提问3:实现十进制计数,至少需要几个触发器?经过片刻思考,学生给出答案,多媒体随后画出实现二进制计数器的连线过程。
提问4:有了二进制、五进制计数器,如何实现十进制计数呢?学生异口同声地回答:“将二进制计数器的输出接五进制计数器的输入”,多媒体又按他们的想法进行连线。
提问5:这样连接起来的电路是属于同步还是异步时序电路?
分析了基本功能以后,接着介绍它的异步清零和异步置数功能,仍然是采用多媒体分步显现的方法。这种“板书式”的多媒体课件,特别适合于分析较复杂的电路结构及原理,它既降低了分析难度,又思路清晰,动静结合,完成该芯片的讲解,仅仅用了几分钟,可谓高效省时。此外,“板书式”的多媒体课件,有利于实现课堂教学的互动,提高学生的参与意识,使教与学融为一体。
5.注意对知识点的总结,利用好板书习题课
多媒体教学中需要结合使用多媒体与板书教学。在讲解器件内部的微观结构和触发器的输出波形时,运用多媒体课件,能够既形象直观又简明扼要地说明问题。但是对于比较复杂的原理,用黑板、粉笔的教学则有结构清楚、便于归纳的优点。章节总节可以专门留下几页,通常一课时需三张幻灯片用于显示知识要点,可随时调出。针对知识要点的习题,采用板书教学,在教师写板书的间隙,学生可以有时间预习要讲解的习题。同时黑板可以容纳较多的内容,且内容的整体性较强。解题的前因后果一清二楚,可以适当做笔记或者有一定的连续思考时间,加强了对知识点的衔接和对知识的整体把握。
三、总结与展望
多媒体课件并不能全部代替教师,但要真正发挥其教学优势,还必须精心组织好课堂教学,优化教学过程,在提高课堂教学效率和质量,在配合课堂教学、激发学生学习兴趣和提高学习效果方面起到较好的辅助作用。
参考文献:
[1]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]王桂星,顾菊平,冯泽民,尹海宏.基于PowerPoint的电路多媒体课件制作[J].南京:电气电子教学学报,2008,30(5):76-77.
[3]王厚大,杨恒新.用多媒体技术改革“电子电路”课程教学模式电气电子教学学报[J].电气电子教学报,2005,27(1):100-101.
(责任编辑:刘辉)