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摘要:本文應(yīng)用“啟發(fā)式教學(xué)”方法于“數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程中。具體實(shí)踐時(shí)，采用“提出問(wèn)題”、“啟發(fā)思考”、“二分解答”以及“對(duì)比分析”四個(gè)步驟，將復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題通過(guò)“提問(wèn)－啟發(fā)－思考－解答”的思路循序漸進(jìn)給予解決。教學(xué)實(shí)踐表明，啟發(fā)式教學(xué)取得了良好的教學(xué)效果，值得深入持續(xù)推廣。

關(guān)鍵詞:數(shù)字電路;啟發(fā)式教學(xué);解答與對(duì)比

0引言

“課堂提問(wèn)、學(xué)生回答”這一師生互動(dòng)的基本形式，一直是教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中很重要的策略之一，也是廣大教師們教學(xué)質(zhì)量提升的“法寶”，應(yīng)用十分廣泛［1～2］。2017年10月17日《新華日?qǐng)?bào)》文體版上發(fā)表的一篇“好的教育，是一場(chǎng)與生命的對(duì)話”中指出:“引導(dǎo)學(xué)生自主研究與探索”，引導(dǎo)學(xué)生跳出書(shū)本死知識(shí)，參與連接黑板世界和現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)踐”是非常重要的。通過(guò)“提問(wèn)與啟發(fā)”，激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)，提高課堂參與度也適用于高等學(xué)校的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)［3］。“數(shù)字電路”屬于電子信息大類(lèi)專(zhuān)業(yè)課教學(xué)的主干課，具有工程實(shí)踐性強(qiáng)、課程內(nèi)容更新快以及前沿研究發(fā)展迅速的特點(diǎn)。正因?yàn)槿绱耍?ldquo;數(shù)字電路”課程教學(xué)改革、教學(xué)方法的改進(jìn)以及教學(xué)策略的凝練勢(shì)在必行。文獻(xiàn)［4］結(jié)合目前數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，從教學(xué)改革指導(dǎo)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及實(shí)踐性教學(xué)多方面提出了若干建議。其中，文章指出，設(shè)計(jì)方法及新技術(shù)的補(bǔ)充是教學(xué)內(nèi)容改革的重點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容要增加實(shí)踐教學(xué);教學(xué)方法應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容的增加，利用課堂討論，增強(qiáng)學(xué)生主觀能動(dòng)性和自學(xué)能力;同時(shí)要改善考試考察方式，增加實(shí)驗(yàn)考核。教學(xué)方法方面，提到要利用多媒體、計(jì)算機(jī)仿真以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)三種方式，增強(qiáng)教學(xué)效果。此文獻(xiàn)對(duì)數(shù)字電路的教學(xué)方法進(jìn)行了歸納，為數(shù)字電路及相關(guān)信息大類(lèi)專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)方法實(shí)踐提供了一定指導(dǎo)和借鑒。文獻(xiàn)［5］闡述了“單片機(jī)接口技術(shù)”課程中進(jìn)行的教學(xué)模式探索。該文圍繞人本、構(gòu)建以及發(fā)展思想，在課堂、練習(xí)、考核及課程設(shè)計(jì)幾方面進(jìn)行創(chuàng)新，取得了較為顯著的教學(xué)效果。文獻(xiàn)［6］基于“數(shù)字電路”課程，提出了項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐方案。具體實(shí)踐環(huán)節(jié)，課堂上引入討論法，教學(xué)內(nèi)容上增加設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)。本文首先闡述了啟發(fā)式教學(xué)模式的核心思想，再通過(guò)教學(xué)實(shí)例分步驟闡述具體教學(xué)實(shí)踐策略，繼而基于教學(xué)實(shí)踐給出了啟發(fā)式教學(xué)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。最后，對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。

1啟發(fā)式教學(xué)模式概述

“啟發(fā)式”教學(xué)理念的核心在于“提問(wèn)”，即構(gòu)建基于問(wèn)題探索的對(duì)話情境，提倡運(yùn)用質(zhì)疑與設(shè)問(wèn)將學(xué)習(xí)內(nèi)容巧妙地轉(zhuǎn)化成以問(wèn)題探究為核心的教學(xué)對(duì)話。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，幫助學(xué)生理解。基于“數(shù)字電路”課程的普及性，以及學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度不同，擬采用近30年“數(shù)字電路”課程總結(jié)出的啟發(fā)式教學(xué)模式。“啟發(fā)式”教學(xué)模式，主要包括“提出問(wèn)題”、“啟發(fā)思考”、“二分解答”以及“對(duì)比分析”四方面。圖1中提出問(wèn)題環(huán)節(jié)可以是多個(gè)問(wèn)題，一個(gè)個(gè)的問(wèn)，展開(kāi)形式可以多樣，可以通過(guò)后面分別搭配“啟發(fā)思考”、“二分解答”，也可以同時(shí)搭配“啟發(fā)與解答”。提出問(wèn)題及啟發(fā)思考的核心目標(biāo)是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，這也是啟發(fā)式教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵所在。因此，如何設(shè)定問(wèn)題以及啟發(fā)方式的選擇是至關(guān)重要的。具體實(shí)踐時(shí)，通常采用“設(shè)問(wèn)－思考－解答－對(duì)比再思考”的循序漸進(jìn)模式。針對(duì)具體的教學(xué)內(nèi)容，采用啟發(fā)式教學(xué)上課時(shí)不斷提出問(wèn)題，啟發(fā)同學(xué)們思考，請(qǐng)同學(xué)們回答，然后給出答案。教師通過(guò)循循善誘的講解，啟發(fā)和引導(dǎo)同學(xué)們同步思考，具體通過(guò)“提問(wèn)－思考－做題同時(shí)啟發(fā)－對(duì)比答案同時(shí)總結(jié)”的模式，使他們能夠在逐次遞進(jìn)的講解過(guò)程中能夠集中精力，取得了良好的教學(xué)效果。所述“啟發(fā)式”教學(xué)模式，體現(xiàn)在“數(shù)字電路”專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)環(huán)節(jié)中的各個(gè)階段，下面分階段介紹。

2啟發(fā)式教學(xué)的分布解析

2．1啟發(fā)式教學(xué)之“提出問(wèn)題”

“提出問(wèn)題”是啟發(fā)式教學(xué)的第一步，主要針對(duì)“數(shù)字電路”課程中的概念和方法引出而設(shè)計(jì)的。通常，“提出問(wèn)題”是針對(duì)一個(gè)沒(méi)有學(xué)過(guò)的概念，這時(shí)“提出問(wèn)題”也成為背景延伸式教學(xué)法的核心內(nèi)容，通過(guò)“提出問(wèn)題”引出新概念，可大大激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。“提出問(wèn)題”的具體實(shí)踐過(guò)程為:教師在講解每一部分內(nèi)容時(shí)都通過(guò)舉例方式引出，讓學(xué)生們思考這個(gè)概念或方法的背景是什么?從而進(jìn)一步引出該概念在數(shù)字系統(tǒng)中的地位如何的講述。比如講解JK觸發(fā)器之前，首先詢(xún)問(wèn)學(xué)生，各種RS觸發(fā)器都有一個(gè)共性:就是可能出現(xiàn)不允許的狀態(tài)。這個(gè)不允許的狀態(tài)能否避免?有沒(méi)有可能對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)?給學(xué)生2分鐘進(jìn)行思考，并啟發(fā)和提示學(xué)生可通過(guò)添加輸出到輸入的連線來(lái)解決。給出其中一個(gè)連線，和學(xué)生一起分析功能;再添加另外一條，再一起分析功能;至此，引出了JK觸發(fā)器的發(fā)明思路。給出JK觸發(fā)器的設(shè)計(jì)過(guò)程后，再鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)思考，針對(duì)或非型的觸發(fā)器，如何添加輸出到輸入的反饋?

2．2啟發(fā)式教學(xué)之“啟發(fā)思考”

應(yīng)用“啟發(fā)式教學(xué)”，針對(duì)所講授內(nèi)容提出相應(yīng)的問(wèn)題，再引導(dǎo)學(xué)生交替思考是非常關(guān)鍵的。前述已知，“啟發(fā)式”教學(xué)理念的核心在于“提問(wèn)”，即針對(duì)教學(xué)內(nèi)容拆解和凝練出各種問(wèn)題是極其關(guān)鍵的，教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)具體采用“問(wèn)題拆解”及后續(xù)的“啟發(fā)思考”策略。“啟發(fā)思考”在具體教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，往往伴隨著“交替思考”以及“層層遞進(jìn)”，將所提問(wèn)題一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)和分解。例如，在講授編碼器時(shí)，給大家拋出一個(gè)每天都能用到的應(yīng)用實(shí)例:電腦鍵盤(pán)，問(wèn)大家，鍵盤(pán)上敲出的信息，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中是采用什么形式的。

2．3啟發(fā)式教學(xué)之“二分解答”

與“對(duì)比分析”所謂“二分解答”就是教師備課時(shí)準(zhǔn)備答案，上課時(shí)讓學(xué)生解答給出答案。針對(duì)編碼問(wèn)題，在“提出問(wèn)題”和“啟發(fā)思考”之后，讓同學(xué)基于前述知識(shí)列出“4－2編碼器”的真值表、表達(dá)式及邏輯圖。接著，針對(duì)“多鍵一起按下，編碼器會(huì)輸出什么結(jié)果?”這一問(wèn)題，讓學(xué)生邊思考邊解答，給2分鐘時(shí)間。與此同時(shí)，教師將備課時(shí)準(zhǔn)備的準(zhǔn)確答案作為參考寫(xiě)在黑板上。“二分解答”的思想，即，兵分兩路分別做答。這個(gè)思路對(duì)教師備課的要求較高，教師在備課時(shí)，要思考學(xué)生課上可能會(huì)問(wèn)什么問(wèn)題，以及對(duì)應(yīng)問(wèn)題的答案是什么。“二分解答”給學(xué)生在啟發(fā)基礎(chǔ)上，有一個(gè)解答多樣化的拓展空間，便于學(xué)生靈活學(xué)習(xí)知識(shí)，做到舉一反三。

2．4啟發(fā)式教學(xué)之“對(duì)比分析”

“啟發(fā)式教學(xué)”的“對(duì)比分析”是對(duì)于需要講授的具體內(nèi)容，教師精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，然后針對(duì)師生的解答進(jìn)行對(duì)比。再結(jié)合解答的多樣性，進(jìn)一步給學(xué)生拓展答案的空間，即針對(duì)一個(gè)具體問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)不同解答，所謂“條條大路通羅馬”。因此，在“對(duì)比分析”過(guò)程中，鼓勵(lì)同學(xué)們用不同的方法實(shí)現(xiàn)，使得同學(xué)們能夠在參考借鑒的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深入思考和理解。

3啟發(fā)式教學(xué)策略在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

3．1“質(zhì)疑策略”的教學(xué)實(shí)踐

質(zhì)疑策略，例如接著前面JK觸發(fā)器引出后的講述。給同學(xué)們一個(gè)“質(zhì)疑”的例子:難道JK觸發(fā)器就沒(méi)有缺點(diǎn)了嗎?是不是每個(gè)輸出都符合JK觸發(fā)器的規(guī)則?給同學(xué)們JK觸發(fā)器的輸入波形圖，如圖2所示，在第6周期內(nèi)，在CP=1時(shí)，輸入J信號(hào)有變化，我們希望輸出要隨輸入改變，讓同學(xué)們分析電路的輸出。在切換部分，輸出并不隨輸入改變;再繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生，上述分析是正確的。讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)啟發(fā)提問(wèn):JK觸發(fā)器是完美的嗎?這樣通過(guò)上述問(wèn)題及一個(gè)小分析，將JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)問(wèn)題講述清晰明白了。

3．2“問(wèn)題拆解策略”的教學(xué)實(shí)踐

“問(wèn)題拆解策略”就是將“大問(wèn)題”一步步拆解為“小問(wèn)題”，再逐個(gè)解答。例如，在講授編碼器時(shí)，讓同學(xué)們能夠設(shè)計(jì)編碼器是最主要的。也就是說(shuō)“設(shè)計(jì)編碼器”是個(gè)“大問(wèn)題”。圍繞這個(gè)“大問(wèn)題”，如何凝練出一系列“小問(wèn)題”，再引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)去解決，是啟發(fā)式課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。圍繞這一如何設(shè)計(jì)編碼器的“大問(wèn)題”，筆者凝練了如下若干“小問(wèn)題”:(1)從學(xué)生都熟悉的鍵盤(pán)入手，提出一個(gè)問(wèn)題，鍵盤(pán)里有沒(méi)有編碼?(2)基于電腦鍵盤(pán)包括手機(jī)鍵盤(pán)、輸入法鍵盤(pán)，讓學(xué)生思考為什么要進(jìn)行編碼?(3)生活中還有沒(méi)有其他的編碼方式?在給出“大問(wèn)題－小問(wèn)題”后，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生“交替思考”來(lái)使學(xué)生對(duì)要講授的內(nèi)容有感性的思考和深刻的印象，即通過(guò)如下系列“交替思考”問(wèn)題:(4)什么是編碼器?(5)編碼器應(yīng)該是什么樣子的?(6)編碼器應(yīng)該有多少輸入、多少輸出?(7)其邏輯圖應(yīng)該什么樣?(8)真值表應(yīng)該什么樣?(9)用門(mén)電路如何設(shè)計(jì)?上述問(wèn)題(4)到(9)中，每個(gè)問(wèn)題后面都留出一定時(shí)間供學(xué)生思考，并在學(xué)生思考過(guò)程中，給出相反、不完整或者偏頗的答案，通過(guò)觀察學(xué)生的反應(yīng)，再給出正確答案的講解。最后告知，設(shè)計(jì)方案不唯一，還可以用其它門(mén)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)同學(xué)們課后用其它方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫(xiě)到作業(yè)中，鼓勵(lì)他們將自己思索得出來(lái)的設(shè)計(jì)方法并酌情反映到平時(shí)成績(jī)中。因此，通過(guò)將“如何設(shè)計(jì)編碼器”這一個(gè)大問(wèn)題，拆解為(1)到(9)的小問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生解決一個(gè)個(gè)小目標(biāo)，一一解決了小問(wèn)題后，循序漸進(jìn)地，就解決了“如何設(shè)計(jì)編碼器”這一個(gè)大問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

本文從啟發(fā)式教學(xué)對(duì)技術(shù)背景介紹入手，圍繞“提出問(wèn)題”、“啟發(fā)思考”、“二分解答”以及“對(duì)比分析”四方面，展開(kāi)遞進(jìn)式的敘述。具體圍繞若干知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合質(zhì)疑及設(shè)問(wèn)策略，將“數(shù)字電路”若干技術(shù)問(wèn)題的探索與對(duì)話情景一步步展開(kāi)。啟發(fā)式教學(xué)不僅在我們學(xué)院起了示范作用，給教師們做出了榜樣;最主要的，收到了學(xué)生們一致好評(píng)，學(xué)生評(píng)教成績(jī)優(yōu)異，年均成績(jī)高達(dá)97分。因此，啟發(fā)式教學(xué)法將枯燥的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)通過(guò)啟發(fā)講授使得教學(xué)資料與資源日益豐富和發(fā)展起來(lái)，值得長(zhǎng)期推廣。

參考文獻(xiàn):

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［2］趙紅微，讓課堂充滿(mǎn)問(wèn)題讓學(xué)生充滿(mǎn)思考———利用“教學(xué)案”培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)［J］．長(zhǎng)春:數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究，2014(12):34-35．

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［6］黃淑珍，“數(shù)字電路”課程教學(xué)研究［J］;南京:無(wú)線互聯(lián)科技，pp．93-94，2018．8．

作者:丁志杰 盧繼華 張延軍 趙宏圖 單位:北京理工大學(xué)