基于网络的数字电子技术创新教学模式研究

　　 论文关键词：网络数字电子技术教学研究
　　论文摘要：以现代教育技术理论为指导，探讨基于网络的数字电子技术创新教学模式研究，介绍了基于网络的数字电子技术教学的一些实践方法。
　　0前言
　　基于计算机网络的教育教学手段，以其特有的交互性强、信息量大等特点带来了全新的教学模式和学习方式，成为2l世纪现代教育技术发展的重要方向。充分运用网络技术，构建网络环境下的创新教学模式，提高和培养学生的创新意识，挖掘学生的创造潜力，训练和强化学生的协作能力，同时使自主学习、合作学习和探究式学习贯穿其中，不仅能为学生提供一门理想的学习认知工具，而且极大地拓展了教育教学的时空领域，有利于培养具有创新精神和实践能力的人才。
　　基于网络的创新教学模式的研究，就是利用网络作为教学工具、学习工具、环境构建工具，研究基于网络的创新教学模式及实现条件，包括内容有教师、学生、课程内容、教学手段、教学的进行组合等，以培养适应信息时代发展要求的高素质的创新人才。
　　1基于网络的创新教学模式
　　研究基于网络的创新教学，要从现代教育技术的角度，运用建构主义理论，将课程教学与网络有机地结合起来，以培养学生创新能力为出发点搞好各项教学改革。基于网络的教学模式有多种：
　　1．1传统式教学模式，它有同步和异步讲授两种方式：(1)同步讲授方式利用视频会议系统实现教师和学生同时在不同地点上课，师生之间可以利用通信手段进行简单的交互。教学过程中，教师讲解并呈现教学资料，学生通过网络同步浏览、听课、提出问题和回答问题，教师可以实时接收学生反馈信息并及时给予解释和应答。这种教学模式中，教师是教学活动的中心，学生仍然处于被动学习的状态。(2)异步讲授模式是教师将教学资源以一定的形式组织到网络上，学生随时通过网络学习使用这些资源。这种模式有利于学生自主学习，但缺乏授课过程中师生实时交互。
　　1．2个别辅导教学模式，它是利用教学专家系统实现网络环境下学生自主学习，能通过对学生的测试判断学生现有水平，引导学生以人机交互方式进行学习。这种模式能做到因材施教，提高个别化学习效果，有利于激发学生学习的主动性和积极性，但对系统要求高。
　　1．3讨论式教学模式，它一般是由专家或教师在网络上建立具有特定主题的讨论区，如电子公告板(BBS)、在线聊天室等进行交流，学生可在讨论区发表自己的观点和看法，每个人的发言都会及时被参与讨论的学习者和教师看到，并通过相互评论交流获取知识。
　　1．4探索学习教学模式，这种模式中学生按照自己的学习需要，通过在线教学资源、数字图书馆或Iternet中查询、获取相关资料。这种学习方式既有利于对学生进行个性化教育和创新教育，又能有效地激发学生学习的自主性和积极性。
　　1．5协作学习教学模式，它是通过利用计算机网络由多个学习者，针对同一学习内容彼此交流与合作，以达到对教学内容更加深刻的理解和掌握的过程。协作学习系统要求系统必须支持多个学习者同时在线进行交流合作，以使学生完成对同一主题进行分工协作、共同交流，达到共同完成对某个问题的解决方案的目的。这种模式有利于促进学生高级认知能力的发展，有利于培养团队协作精神。
　　基于网络的创新教学模式，其基本思想是在建构主义学习理论的指导下，以网络为纽带，充分整合现有的各种教育资源和教学模式，注重学生专业技能、自学能力与创新能力的训练，培养全面发展的创新型高素质人才。第一，让学生将网络资源学习与课堂教学相结合，创新性地开展个别化的学习，有针对性地解决学习中的问题，提高学生学习的积极主动性；第二，让学生通过网络实验的实践操练与设计，切实提高学生的实践操作能力和创新素质；第三，充分发挥网络资源优势，构建有利于培养学生创新能力的探索学习教学环境。
　　2基于网络的数字电子技术创新教学实践
　　2．1构建有利于学生创新学习的网络教学支撑环境资源丰富、学习平台设计系统良好是开展网络学习的前提条件。根据网络学习的模式要求，网络课程设计除了课程教学资源—包括课程相关的媒体素材、试题库、多媒体CAI课件、试卷、教学案例、文献资料、常见问题解答库、资料目录索引和网络课程等资源外，还需要设计：在线授课、在线讨论学习、在线答疑、作业提交和评阅、在线测试、在线考试和虚拟实验等。
　　为学生提供课程的学习资源时，要提供自主探索、多重交互、合作学习、资源共享的学习环境，把学生的主动性、积极性充分调动起来。在数字电子技术网络教学环境设计中，第一，将课程章节内容按“学习目标和基本要求、知识联系、主要内容、难点释疑、例题分析、自我检测、实验指导和知识扩展”等内容制作课件，同时将相关学习资源、网络课件资源都放在网络上给学生自主学习。第二，建设师生交流电子公告板，由教师根据学习主题拟定讨论课题供学生讨论交流，提高教学的有效性。学生学习情况和意见也通过电子信箱直接反馈给教师，便于教师了解学生学习状况及调整教学进度、教学方法。第三，逐步研究建设在线讨论和虚拟实验等平台，构建有利于学生创新学习的环境。
　　2．2利用网络积极开展创新实验设计数字电子技术教学不仅是让学生掌握电路的基本原理和方法，更重要的是培养学生对电路的分析、设计和创新能力。注意理论与实践并重，知识与技能并重，实验的作用不仅仅是验证理论的正确性和训练学生的操作技能，更重要的是在网络技术手段的支持下，不断改进实验内容、实验方法和实验手段，积极开展创新研究实践，努力提高学生的创新素质。
　　构建实验课程体系的创新能力培养模式，实现信息技术与电子技术相互渗透，电子技术实验课就必须运用计算机技术，引入虚拟实验内容。EDA技术是电子设计领域的一场革命，它改革实验内容、形式、方法，已成为高校现代教育技术建设的重要内容，对加强实践教学环节、改革教学内容、形式有着重要意义。
利用网络积极搞好虚拟实验的系统设计是开展创新学习重要的组成部分。与传统实验方式相比较，更能突出实验教学中以学生为中心的开放式教学模式，从而提高学生对电路的综合分析能力、设计能力以及创新能力。虚拟实验设计一般有二种方法：一种是利用电子技术进行设计和仿真教学的计算机软件MULTI．SIM、PSPICE、PROTEL99SE、PowerPCB等等开展。VHDL是通过语言实现硬件电路设计，一般采用自上而下的设计方法，通过分析系统总体所要实现的功能，自上而下地将系统总体功能分解成各模块的功能，通过实现各模块的功能设计来完成整个系统硬件电路的设计。另一种是制作虚拟实验系统，虚拟实验系统的主要任务是提供实验情景、交互操作、结果呈现、数据分析等功能。在虚拟实验场景中，系统能够模拟各个实验设备的功能以及实现在这些虚拟的“实验设备”之间的信号传递，以实现对真实实验的模拟，达到教学目的。
　　从培养学生分析能力和综合能力角度出发，实验课不应局限在单纯的数据测试与记录上，要求学生能对电路性能的比较，能即时仿真，捕捉电路故障，设计出符合要求的功能电路。如数字电子技术课程设计中，通过应用PLD器件和MAX+plusII等软件设计方法完成某一数字系统的设计，以更深刻理解EDA原理，提高PLD器件的应用和开发能力，培养创新型高素质人才。在实验内容安排上，以设计实验为主，验证性实验为辅；协调硬件实验与软件实验的关系，将硬件实验与软件实验有机结合，首先以计算机仿真分析和辅助设计的方式进行，其次开展实际实验，并与仿真结果进行对比验证。通过一个完整的电子电路的设计制作使学生初步了解产品开发、设计、研究的全过程，了解电子设计的新概念、新技术和新方法。在系统可编程技术的应用使得数字系统的设计不再受实验室器件设备的限制，学生有了发挥的余地和创新的空间。
　　在《数字电子技术》实践教学中，把实验课分为基础实验、设计实验和综合创新设计实验三个台阶，并运用EWB进行电子技术的仿真实验。“基础实验”训练常用电子仪器的使用方法和数字电子基础电路的基本测试方法，它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关，充分体现课程的实践性；“设计实验”是具有特定功能的数字系统的综合与实现，是学生将理论与实践相结合的过程，也是学生知识、能力和素质同步提高的阶段；“综合创新设计实验”是数字电路的电子系统的设计和实现，．是学生将所学习的知识进行综合运用的过程，也是学生进行交叉学科知识整合的过程，更是提高学生综合实践能力、培养创新能力的过程。在设计实验和综合创新设计实验中特别鼓励学生自拟实验项目，课内外学习相互结合，课堂教学与实践教学相融合，使学生视野开阔，有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。第三，积极鼓励和引导学生开展第二课堂活动。组织电子课外活动小组，以电子竞赛的形式加强学生的训练，锻炼学生将理论知识应用于实际的能力；通过进行单片机、EDA和数字电子技术的专门培训，使学生掌握了相关的应用技术。
　　2．3开展网络探索协作学习。培养创新精神素质提供相关在线教学资源和相关Internet查询网站，方便学生获取相关课程学习资料，必须结合学生实际和课程特点努力建设。随着我国精品课程的建设，“积极推进网络教育资源开发和共享平台建设，建设面向全国高校的精品课程和立体化教材的数字化资源中心，建成一批具有示范作用和服务功能的数字化学习中心，实现精品课程的教案、大纲、习题、实验、教学文件以及参考资料等教学资源上网开放，为广大教师和学生提供免费享用的优质教育资源，完善服务终身学习的支持服务体系”，这也为学生开展探索学习教学提供了有利的条件。
　　在组织开展探索学习过程中，关键是要设计好需要探索的相关课题。如在数字电子技术网络学习中，设计一个探索课题一一“由计数集成电路74LS161如何构成39进制计数器?”这一课题目前国内各种教材论述不一，有些分析甚至是错误的。学生如果仅从课文内容去学习，学习效果就不明显。而充分利用网络学习，学生就能结合集成电路7415161的引脚功能、使用要求等方面分析，大家每个人都在BBS上各抒己见时，产生了争论，思考周密的学生就在言谈中扮演了指导者的角色，同时也拓展了分析问题的广度，形成了一个阶梯状的发展过程，学生创新精神素质也在探索过程中得到培养。
　　网站上相关的学习资料极其丰富。为了提高学生的探索协作能力，教学时让几个学生组成小组，就其中的某个探索协作学习任务(如数字电子技术中如何构成多谐振荡器?)进行专题深入研究。大家分工合作，先讨论各自的分工，达成一致的行动方案。经过分析、讨论，多数小组不仅掌握了方法：由施密特触发器、单稳态触发器、定时器等均可构成多谐振荡器；而且还对影响多谐振荡器性能指标的因素也有了深刻理解。
　　3结束语
　　基于网络的创新教学模式的研究，充分利用网络作为教学工具、学习工具、环境构建工具，积极构建基于网络的创新教学学习环境，开展创新实验设计和探索协作学习，这对培养适应信息时代发展要求的高素质的创新人才，提高学生信息素养和信息能力有着不可估量的作用。