教學(xué)模式的數字邏輯課程教學(xué)研究論文
論文摘要：針對目前“數字邏輯”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，在分析“數字邏輯”課程的特點(diǎn)、教學(xué)現狀和PBL教學(xué)模式內涵的基礎上，文章提出將PBL教學(xué)方法應用于“數字邏輯”教學(xué)過(guò)程中的觀(guān)點(diǎn)，并提出“2+2”教學(xué)方案。教學(xué)實(shí)踐表明，將PBL教學(xué)模式應用于數字邏輯課程中，提高了學(xué)生學(xué)習的積極性和主動(dòng)性，使他們進(jìn)一步加深了對數字邏輯的原理、知識、概念的理解，為后續課程的學(xué)習奠定了堅實(shí)的基礎。
論文關(guān)鍵詞：數字邏輯 PBL教學(xué) 教學(xué)研究
“數字邏輯”課程是理工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎課，從計算機的層次結構上講，“數字邏輯”是深入了解計算機“內核”的一門(mén)最關(guān)鍵的基礎課程，同時(shí)也是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程[1]。其任務(wù)是使學(xué)生掌握數字邏輯與系統的工作原理和分析方法，能對主要的邏輯部件進(jìn)行分析和設計，學(xué)會(huì )使用標準的集成電路和高密度可編程邏輯器件，掌握數字系統的基本設計方法，為進(jìn)一步學(xué)習各種超大規模數字集成電路的系統設計打下基礎。
PBL全稱(chēng)為Problem—BasedLearning，被翻譯成“基于問(wèn)題學(xué)習”或“問(wèn)題式學(xué)習”。其基本思路是以問(wèn)題為基礎來(lái)展開(kāi)學(xué)習和教學(xué)過(guò)程[2]。PBL教學(xué)法是以問(wèn)題為基礎，以學(xué)生為主體，以小組討論形式，在老師的參與和指導下，圍繞某一具體問(wèn)題開(kāi)展研究和學(xué)習的過(guò)程，培養學(xué)生獨立思考能力[3]。如今PBL教學(xué)已經(jīng)成為美國教育中最重要和最有影響力的教學(xué)方法。
1研究背景
1.1數字邏輯課程的內容及其教學(xué)中存在的問(wèn)題
數字邏輯課程的主要內容包括數字邏輯基礎和數字電路兩個(gè)部分，在學(xué)習過(guò)程中學(xué)生應把握好這兩條貫穿整個(gè)課程的主線(xiàn)。數字邏輯基礎是研究數字電路的數學(xué)基礎，教師在教學(xué)中應使學(xué)生明確數字電路中邏輯變量的概念，掌握邏輯代數(布爾代數)的基本運算公式、定理，能夠熟練對邏輯函數進(jìn)行化簡(jiǎn)。數字電路是解決邏輯問(wèn)題的硬件電路，包括組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩種基本形式。對于每一種電路形式，教師應指導學(xué)生從基本單元電路入手，熟悉其常用中規模集成電路的原理及使用方法，掌握數字電路(組合和時(shí)序電路)的分析和設計方法，并了解數字系統的現代設計方法。
我們根據教學(xué)內容，總結數字邏輯課程具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1)數字邏輯課程是一門(mén)既抽象又具體的課程。在邏輯問(wèn)題的提取和描述方面是抽象的，而在邏輯問(wèn)題的實(shí)現上是具體的。因此，學(xué)習中既要務(wù)虛，又要務(wù)實(shí)。
2)理論知識與實(shí)際應用緊密結合。該課程各部分知識與實(shí)際應用直接相關(guān)，學(xué)習中必須將理論知識與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，真正培養解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3)邏輯設計方法靈活。許多問(wèn)題的處理沒(méi)有固定的方法和步驟，很大程度上取決于操作者的'邏輯思維推理能力、知識廣度和深度、以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。換而言之，邏輯電路的分析與設計具有較大的彈性和可塑性。
基金項目：黑龍江省智能教育與信息工程重點(diǎn)實(shí)驗室項目；黑龍江省計算機應用技術(shù)重點(diǎn)學(xué)科(081203)；黑龍江省教育廳科學(xué)研究項目(11551125)。
筆者發(fā)現在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在以下一些問(wèn)題。
1)在教學(xué)方式上，很多教師仍然在以“滿(mǎn)堂灌”的教學(xué)方式為主，整堂課以教師為中心，教師將書(shū)本上現成的內容、公式、定理、結論講授給學(xué)生，這使學(xué)生不能主動(dòng)地去思考和探索，只能機械地記憶若干公式定理結論，長(cháng)期下去會(huì )使學(xué)生失去學(xué)習興趣。
2)在實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節上，一些教師側重理論知識的講授，忽視實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節，致使學(xué)生在面對具體應用問(wèn)題時(shí)手忙腳亂，不知道如何運用所學(xué)的知識去解決問(wèn)題。在實(shí)驗方案的選擇上，一些教師以傳統實(shí)驗為主，擴展性不足，使學(xué)生無(wú)法與實(shí)際工程項目接軌，不能很好地解決實(shí)際問(wèn)題。
1.2PBL教學(xué)的內涵
在傳統教學(xué)中，我們習慣于把知識的獲得和應用看成是教學(xué)中兩個(gè)獨立的階段。實(shí)際上，知識的應用并不是知識的套用，在應用知識解決有關(guān)問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)習者常常需要針對當前的具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，在原有知識的基礎上建構出解決當前問(wèn)題的方案。因此，應用知識解決問(wèn)題的過(guò)程同樣是一個(gè)建構過(guò)程，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)習者需要對問(wèn)題背后所隱含的基本關(guān)系、基本規律做思考、分析、考察，從而建構起相應的知識。
以問(wèn)題為導向的教學(xué)方法(PBL)是基于現實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式，與傳統的以學(xué)科為基礎的教學(xué)法有很大不同，PBL強調以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習為主，而不是傳統教學(xué)中的以教師講授為主；PBL將學(xué)習與更大的任務(wù)或問(wèn)題掛鉤，使學(xué)習者投入于問(wèn)題中；它設計真實(shí)性任務(wù)，強調把學(xué)習設置到復雜的、有意義的問(wèn)題情景中，通過(guò)學(xué)習者的自主探究和合作來(lái)解決問(wèn)題，從而學(xué)習隱含在問(wèn)題背后的科學(xué)知識，形成解決問(wèn)題的技能和自主學(xué)習的能力，真正提高學(xué)習者分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
當今的建構主義者越來(lái)越重視問(wèn)題在學(xué)習中的作用，以問(wèn)題為中心，以問(wèn)題為基礎，讓學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)學(xué)習，通過(guò)高水平的思維來(lái)學(xué)習，這是當今教學(xué)改革的重要思路。
2PBL教學(xué)模式在數字邏輯課程中的應用
2.1教材選擇
針對PBL教學(xué)法，根據計算機工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，筆者選擇由歐陽(yáng)星明主編、華中科技大學(xué)出版社出版的《數字邏輯》(第四版)作為基礎教材，由歐陽(yáng)星明主編、人民郵電出版社出版的《數字電路邏輯設計》作為參考教材。選擇教材的目的是理論和實(shí)踐相結合，每本教材各有其側重點(diǎn)。
2.2PBL教學(xué)法的教學(xué)設計
在“基于問(wèn)題學(xué)習”模式的課堂中，教師是指導者，學(xué)生是活動(dòng)的主體，它要求學(xué)生要會(huì )主動(dòng)地去尋找學(xué)習中的問(wèn)題，然后帶著(zhù)問(wèn)題，在自己能力所及的范圍內概括和應用知識，運用各種已有的知識和科學(xué)的方法去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。其教學(xué)目標立足于培養學(xué)生靈活的知識基礎，發(fā)展高層次思維能力、自主學(xué)習能力以及合作學(xué)習能力�；趩�(wèn)題學(xué)習體現在課堂上，最突出的特點(diǎn)就是促使學(xué)生積極參與到學(xué)習中去，成為積極主動(dòng)的學(xué)習者，從而去努力學(xué)習新的知識和技能，并能逐漸把所學(xué)知識整合，最終達到用知識來(lái)解決問(wèn)題的目的。
作者在多年教學(xué)經(jīng)驗基礎上，針對PBL教學(xué)模式，提出“2+2”教學(xué)方案，包括4個(gè)教學(xué)環(huán)節：提出問(wèn)題→解決問(wèn)題→方案討論→總結評價(jià)。
在上述4個(gè)環(huán)節中，教師主要參與提出問(wèn)題環(huán)節和總結評價(jià)環(huán)節，學(xué)生主要參與解決問(wèn)題環(huán)節和方案討論環(huán)節。下面具體說(shuō)明各個(gè)環(huán)節的設置。 1)提出問(wèn)題。
提出問(wèn)題環(huán)節是教學(xué)方案中的第一個(gè)環(huán)節，也是教師參與的第一個(gè)環(huán)節。在這個(gè)環(huán)節中教師應該根據所講課程內容的不同設計出不同的問(wèn)題，好的問(wèn)題是整個(gè)學(xué)習過(guò)程中的關(guān)鍵。一個(gè)好的問(wèn)題能夠充分調動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習能力以及合作學(xué)習能力，使學(xué)生參與到學(xué)習過(guò)程中，調動(dòng)學(xué)生學(xué)習熱情。
筆者講到組合邏輯電路設計時(shí)，提出的問(wèn)題是設計一個(gè)全加器，用硬件描述語(yǔ)言VHDL進(jìn)行描述并在試驗箱上進(jìn)行實(shí)現，同時(shí)還給出一個(gè)已經(jīng)設計好的參考例程，共學(xué)生參考學(xué)習；在講到時(shí)序邏輯電路設計時(shí)，提出的問(wèn)題是設計一個(gè)汽車(chē)尾燈控制器，并對選用的邏輯門(mén)器件進(jìn)行了要求。
這個(gè)環(huán)節的實(shí)施能夠提高學(xué)生的學(xué)習積極性，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習需求，培養了學(xué)生的問(wèn)題意識。
2)解決問(wèn)題。
解決問(wèn)題環(huán)節是以學(xué)生為主體的環(huán)節，是學(xué)生對老師提出的問(wèn)題進(jìn)行解決。在這個(gè)環(huán)節中，老師首先對學(xué)生進(jìn)行分組，根據學(xué)生學(xué)習情況，以5～7個(gè)人為一組。學(xué)生接受任務(wù)后學(xué)習興趣提高，小組成員進(jìn)行分工，采取各種方法來(lái)完成任務(wù)。每個(gè)小組共同學(xué)習，學(xué)習好的同學(xué)帶動(dòng)大家一起學(xué)習，互相幫助，學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，主動(dòng)地思考和探索老師所提出的問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習。在實(shí)際解決問(wèn)題過(guò)程中，學(xué)生將面臨一些困難，如邏輯器件的選擇上、語(yǔ)言的描述上、具體問(wèn)題的實(shí)現上，等等。
通過(guò)這一環(huán)節，教師也感受到同學(xué)們的想象力、創(chuàng )造力和動(dòng)手能力等都是非常強的。
3)方案討論。
在方案討論這個(gè)環(huán)節中，學(xué)生根據學(xué)習到的知識對自己所設計的方案進(jìn)行討論，積極發(fā)言，提出自己的見(jiàn)解，說(shuō)明自己的理由。教師根據學(xué)生們的發(fā)言，指出其合理的地方，對其不足的地方進(jìn)行指正，引導學(xué)生解決問(wèn)題。如在全加器的設計問(wèn)題中，有的小組采用的是多種邏輯門(mén)電路進(jìn)行設計，有的小組基于經(jīng)濟問(wèn)題考慮，只采用與非門(mén)電路來(lái)進(jìn)行設計，每個(gè)小組都詳細闡明自己的觀(guān)點(diǎn)，對自己的設計方案進(jìn)行論證。
在這個(gè)環(huán)節，老師應強調放開(kāi)思路，開(kāi)拓創(chuàng )新，
鼓勵學(xué)生進(jìn)行多途徑思考，全方位構思。這樣既加強了學(xué)生們學(xué)習自覺(jué)性、開(kāi)創(chuàng )性，又培養學(xué)生更多地進(jìn)行綜合思考，得到更多的鍛煉，提高分析和解決復雜問(wèn)題的能力。
4)總結評價(jià)。
小組必須在規定時(shí)間內完成設計開(kāi)發(fā)任務(wù)。各個(gè)小組分別展示各自成果，其他小組學(xué)生提出問(wèn)題進(jìn)行互動(dòng)并相互評價(jià)，老師給出點(diǎn)評并比較各自設計的優(yōu)缺點(diǎn)，最后老師進(jìn)行總結評價(jià)。這個(gè)環(huán)節中，教師作為主要參與者，一方面要對知識進(jìn)行系統性的總結歸納，使學(xué)生對知識的掌握具有條理性，另一方面還要對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式擴展，使學(xué)生的知識面更廣，同時(shí)對一些難點(diǎn)重點(diǎn)再次進(jìn)行強調，增加學(xué)生對知識的理解。
3結語(yǔ)
數字邏輯是一門(mén)理論聯(lián)系實(shí)踐比較強的課程，在教學(xué)中采用PBL教學(xué)模式，不僅可以提高學(xué)生掌握知識的能力和培養學(xué)生的創(chuàng )造性思維能力，還能提高學(xué)生的交流和合作能力。PBL教學(xué)可以使得數字邏輯課程目標更好的實(shí)現，能夠引導學(xué)生自主學(xué)習，在實(shí)際的教學(xué)中，取得了良好的教學(xué)效果。
參考文獻：
[1]季偉東,張軍.數字邏輯課程的探究性教學(xué)研究與實(shí)踐[J].計算機教育,2010(10):76-78.
[2]付森.PBL教學(xué)法在數據庫原理教學(xué)中的應用[J].計算機教育,2010(10):91-93.
[3]賴(lài)維瑋.網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下PBL教學(xué)模式研究與實(shí)踐[J].中國教育信息化,2009(8):72-74.
【教學(xué)模式的數字邏輯課程教學(xué)研究論文】相關(guān)文章：
數字邏輯課程論文05-24
CH-SPOC模式的課程設計教學(xué)研究論文07-30
教學(xué)模式與聲樂(lè )教學(xué)研究論文01-23
機械控制課程教學(xué)研究論文04-17
建設工程監理課程教學(xué)研究論文04-17
建設工程監理課程的教學(xué)研究論文04-17
居住空間設計課程教學(xué)研究論文11-29
智能控制課程教學(xué)模式研究論文10-12