“数字电子技术”合班课互动教学探索

2014-07-05李江昊刘燕燕付广伟

电气电子教学学报 2014年5期

李江昊，刘燕燕，付广伟

(燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北秦皇岛066004)

互动教学是重要的课堂教学手段，它在活跃课堂气氛、促进师生交流与沟通、增强学生对知识的理解等方面发挥了积极的作用。目前，互动教学除教学策略、教学模式和教学方法这些传统研究之外，利用现代化的电子装备进行互动教学也越来越得到青睐[1-4]。不过，在互动教学理论化、系统化方面，广大教师乃至教学管理部门还有很多工作要做。

为什么要进行互动教学?互动教学有哪些种类?如何开展互动教学?这些涉及互动教学体系的问题很少有人深刻地思考过。笔者在参加了香港理工大学的相关培训学习之后有所领悟，找到了解决这些问题的答案，感到“数字电子技术”这门课程也非常适合互动式教学。我们将为其互动教学申请立项，争取得到学校政策上的支持，减少课堂讲授课时，增加实践环节课时及其分数比例。

1 香港理工大学的互动教学理念

2012年9月，笔者参加了首批燕山大学青年教师赴香港理工大学培训项目，该培训旨在向内地教师传递该校的教学理念和教学方法。互动教学是作为一个专门的主题安排在培训的日程里面。

为什么要进行互动教学?美国奥克兰大学的John Hattie研究发现在纯讲授的课堂上，听众只能集中精神于开始的8分钟，一个小时后学生只能记住3个重点，这无论对于讲者还是听众都是时间和精力上的损失和浪费。学生的注意力受许多因素影响，除了教师传授知识的技能以外，还要具备观察学生注意力的能力，当他们的注意力开始下降时，能够通过某种互动方式将学生的注意力提升上来。香港理工大学提倡的互动教学法，就是针对学生的需求，激发学生在学习上的兴趣并鼓励深度学习。

互动教学的种类包括三种:①学生与教师互动，如课堂提问、问卷;②学生与学生互动，如辩论、学生互评;③学生与教学内容互动，如播放视频、小测验。这些互动的具体方式教师通常都已运用过，但很少有人将它们归类。互动教学的开展需要精心设计，互动的内容、形式和时机既有事先考虑好的，也有随机应变而生的。

在港的这堂互动教学培训令人耳目一新，除了在理念和方法上有收获以外，信念和信心也得到了加强，可谓:“活化教室，需要实践;冒些险，探索是第一步;小改变，大进步”。培训结束返校后，笔者带着“实践、探索、改变”的想法开始了所教课程的互动教学研究与实施工作。

笔者所教的“数字电子技术基础”属于合班课，一起上课的包含5个自动化专业教学班，总人数约150人。合班课人数多、场地空间有限，实施互动教学颇有难度，互动效果如何、互动局面会不会失控都是未知数。

欲想改变，须有实践和探索精神。合班课互动虽有难度，但若精心准备，也是可以实施的。学生虽多，可以采用分组方式控制，每组出一个代表，这样就可减少流动量。场地问题可以因地制宜，根据互动的规模选择安排在不同空间大小的教室实现。

2 互动教学的具体实施

2.1 学生思想动员

对于合班的专业基础课，必须先做动员，从思想上鼓动他们，使他们愿意，至少不抵触在课堂上进行互动。笔者把在香港理工大学的见闻感受做成PPT，在课上讲给学生听，使他们感受一下那里良好的学习环境和氛围，从而激发出为了未来而努力学习的动力。之后，对学生传达了进行互动教学的想法和计划，在不影响正常教学内容的情况下，进行适当的互动式教学，活跃课堂气氛。

2.2 分组方法及座位安排

由于合班人数众多，另外为了发挥团队合作精神，对学生进行了分组。采用自由结组方式，共分了30个组，每5人一组，每组至少包含1名女生，组名以秦皇岛的景点命名。学生对此饶有兴趣，最后递交上来的组名涵盖了秦皇岛的知名景点，这样就有了一个良好的开端。

座位安排方面，平时可以分散就坐，但同组尽量坐到一起。如遇分组竞赛活动，则每组成员必须坐到一起。这样可以增强互动竞赛时的团队感。

2.3 互动内容与方式

互动的内容结合课程内容制定，既要对课程内容的学习有帮助，又要易于在课堂上实施。此外，互动的内容与互动的方式相辅相成，相互影响，相互决定。小互动如提问、解题可以经常进行，而较大型的互动次数不宜多。我们采用了如下一些典型的互动教学。

(1)解题竞赛(偏重学生与内容互动)

逻辑代数作为设计分析数字电路的数学工具，在“数字电路”课程中占有十分重要的地位。互动教学安排了逻辑代数化简的解题竞赛，要求是每班分配5道题，每个组各解一道，小组内部可交流。最后成绩的考核依据两个方面，一是解题得分，二是解题所用时间，但优先考虑前者。解题得分先算小组得分，然后合算班级总分，时间计算先算小组耗时，然后合算班级总耗时。班级优胜的条件是解题得分最高，如果出现得分相同情况，则耗时较少者胜出。

从内容安排角度，解题互动考察了逻辑代数化简这个重点内容，强化了学生对此内容的重视和掌握。评分标准也是经过认真思考的，虽然最后比对的是班级总成绩，但是每个人对小组成绩有影响，每个组又对班级总成绩有影响，因此一个班级要想胜出的话，其每一名成员都要拿出认真的态度，要有一个集体意识。此外，设计的解题得分优先于计时得分目的是培养学生做事时要先保证质量再追求速度，避免一种浮躁心理的产生。

(2)课后小组作业(学生间、学生与内容互动)

逻辑代数不仅在数字电路中有应用，在日常生活中也可以帮助解决逻辑思维问题。为增强学生的求知欲，特别安排了一道利用逻辑代数求解逻辑思维问题的题目，作为课后小组作业让各组研究后给出书面解答。为了调动学生的积极性，本次小组作业算作一次平时成绩。

从最后解答情况看，绝大多数组都是经过了认真的思考，并给出了正确答案，且无一例外的用到了课上所学知识。其中有些解答颇有新意，超乎教师的想象。

(3)课堂小实验(偏重学生与学生互动)

门电路一章中涉及TTL反相器输入端负载特性这个内容，学生以为这将在课堂上作理论分析。为了让学生更清楚地认识这个问题，同时也想考察一下他们的动手能力，我们安排了这个内容的课堂小实验。实验所需器材由教师带到课堂，实验信息用投影机打出，如图1所示。图中从左至右、从上到下依次为直流电源、面包板及导线、电阻、74LS04反相器和测试电路。

图1 课堂实验所需器材和测试电路

每班选出一组学生进行实验，测试前要求每组预估一下所用时间。预估时间的多少、准确程度如何可以考察学生对自己团队能力的把握情况。实际上这个实验非常简单，每组预估时间都是2分钟左右，但最后结果却大相径庭，有的组仅用时1分半钟，而有的组用时超过5分钟还未完成任务。

此外，从课程内容角度安排这个实验还有特殊用意，学生在课堂上测得的实验结果是正确的，但与教材中的结论不一致，原因何在?随后教师讲解了其中的原因，教材所用电路是7404反相器，而实验采用74LS04反相器，它们的内部器件参数是不一样的，所以导致实验结论同教材中的不同。

(4)展示EDA设计(师生间、学生与内容互动)

电子设计自动化EDA是目前数字电路的主流设计方法。为了引起学生对EDA技术的兴趣和关注，笔者在重点章节都用EDA方法设计相关的电路，带到课堂上展示，并让学生参与测试互动。

我们在学到组合逻辑电路这章时，设计了手机按键电路，目的是讲解编码器、译码器、数码管的知识和应用;在触发器一章设计了智力竞赛抢答器，目的是介绍触发器的应用和体会边沿触发;在时序逻辑电路的学习过程中，设计了老虎机游戏，其中涉及计数器、定时器，学生对这个游戏机颇感兴趣。

通过上述EDA设计案例，学生体会到了数字电路的魅力和EDA技术的强大。教师还给学生提供了相关的学习资料，包括软件包、教程等，以方便学生课下自学。

3 互动教学实践之所思

无论哪种互动教学方式，都要有学生的参与，教师就是为了让学生在互动中获得知识。笔者在整个学期的互动教学中对学生的表现进行了认真的观察，发现学生有很多积极的方面，如在解题竞赛中的团队精神和争先精神，在课后小组作业中体现出的较高的解决问题能力，在课堂小实验中表现出的合作精神和动手能力。

不过，上述互动都是在教师的指导下进行，学生本身对这种无分数的互动式教学主动性和积极性并不高。经过探访和分析，主要原因包括两个方面:一是学生习惯于坐在座位上听讲;二是学生最关心的仍然是考试分数。因为互动教学表现再好不给分数，因而学生尽管会配合互动但可能并不情愿。解决第一方面需要设计出学生感兴趣的互动方式和内容，而解决第二方面需要学校政策上的支持，提高平时成绩比例。