陳彥芳

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；微課；教學(xué)一體化；思政教育；虛擬現(xiàn)實化教學(xué)

0 引言

近年來，微課教學(xué)有了長足的發(fā)展，基于微課的移動學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)、“泛在學(xué)習(xí)”越來越普及。相較于傳統(tǒng)課堂，微課在優(yōu)化課堂教學(xué)資源的同時，也極大地豐富了教學(xué)組織方式。同時，對其設(shè)計也提出了更高的要求[1]。

在微課設(shè)計方面，已經(jīng)有大量學(xué)者進(jìn)行研究和探討。通常，微課設(shè)計者的著力點是教師與學(xué)生應(yīng)對變化的能力、創(chuàng)新思考的能力、多元知識的融合等方面[2]。

對于工科教學(xué)而言，要注重理論聯(lián)系實際；同時，數(shù)字電子技術(shù)是一門實用性很強的課程。所以，針對數(shù)字電子技術(shù)的微課設(shè)計，要體現(xiàn)實用性強的目的，要與實際生活緊密相關(guān)，能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，提高應(yīng)用知識的能力，用理論知識解決現(xiàn)實生活中的問題。

習(xí)近平總書記在主持學(xué)校思想政治理論課教師座談會時強調(diào)要辦好思想政治理論課。教育的重要任務(wù)，不僅要向?qū)W生傳授知識技能，更需要培養(yǎng)學(xué)生的品格。課程思政要求有全課程育人格局，將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)。因此，微課設(shè)計除了上述目的，還應(yīng)該巧妙融入課程思政，給學(xué)生的三觀塑造帶去潛移默化的影響。

本文以組合邏輯電路分析這一知識點為例，提出微課設(shè)計思路。該思路從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)策略入手，充分運用多媒體技術(shù)，加入虛擬現(xiàn)實化教學(xué)，同時，巧妙穿插課程思政，設(shè)計了一堂應(yīng)用教學(xué)一體化方法，邊教、邊學(xué)、邊做，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生應(yīng)用知識能力的微課[3]。

1 方法

本文從教學(xué)設(shè)計，教學(xué)策略和教學(xué)反思三個角度入手，分別提出微課設(shè)計的方法。

1.1 教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計圍繞學(xué)情分析，微課結(jié)構(gòu)和教學(xué)一體化三個維度展開。

應(yīng)用型本科院校主要注重培養(yǎng)的是學(xué)生的自主實踐以及創(chuàng)新能力，現(xiàn)在的本科學(xué)生，基本上都是00 后，而數(shù)字電子技術(shù)是電子、通信、電氣、機械、計算機等工科專業(yè)的必修課程。00后的工科學(xué)生，從性格特點來分析，優(yōu)點是思維敏捷，接受新知識速度快，動手能力強；缺點是缺乏耐心，專注力不夠，拒絕填鴨式教學(xué)。他們在逐步適應(yīng)了大學(xué)階段的學(xué)習(xí)方式后，更希望在老師的有效指導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)，這給老師改變照本宣科的教學(xué)方式指明了方向[4]。另就知識結(jié)構(gòu)來說，他們剛學(xué)過數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識，掌握了一些基本概念，對門電路，邏輯代數(shù)運算規(guī)則和真值表的相關(guān)知識有所了解，尚未應(yīng)用于實踐。這時候，引導(dǎo)學(xué)生帶著新學(xué)知識去分析和解決生活中的常見問題、熱點問題，可以提高他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)應(yīng)用知識的能力。

相較于寬泛的傳統(tǒng)課堂，微課問題聚集，主題突出，針對某一知識點給出教學(xué)設(shè)計。研究選擇組合邏輯電路分析這一教學(xué)目標(biāo)，展開微課的設(shè)計。

微課雖小，應(yīng)“五臟俱全”。根據(jù)本科生的認(rèn)知特點和學(xué)習(xí)規(guī)律，將整堂微課時長設(shè)計為8分鐘左右。除了開始和結(jié)語部分，絕大部分時間用于教學(xué)過程，分為知識回顧、新課導(dǎo)入、知識點精講以及知識鞏固四個環(huán)節(jié)，層層遞進(jìn)，力求做到完整清晰，邏輯嚴(yán)明，微課結(jié)構(gòu)如圖1所示。整堂微課緊扣大綱知識點的要求編排，講究承上啟下、溫故知新，講新課的同時，兼顧已學(xué)知識的復(fù)習(xí)，將之前課程學(xué)習(xí)過的門電路，邏輯代數(shù)運算規(guī)則和真值表的相關(guān)知識一一串聯(lián)起來，并對接下來要學(xué)習(xí)的知識點——組合邏輯電路設(shè)計進(jìn)行展望，注重知識的銜接和連貫性。

知識回顧環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生回憶門電路的基礎(chǔ)知識和基本概念，引出組合邏輯電路的概念；新課導(dǎo)入部分，以小見大，見微知著。通過介紹人們?nèi)粘＝佑|的電子產(chǎn)品、高頻使用的移動支付、智慧醫(yī)院都離不開組合邏輯電路，以此導(dǎo)入新課，讓學(xué)生感受到組合邏輯電路的廣泛應(yīng)用和重要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時，以我國高速發(fā)展的載人航天工程為例，融入課程思政，讓學(xué)生感受到祖國日新月異的變化，提高學(xué)生的民族自豪感；知識點精講是最重要的環(huán)節(jié)，設(shè)置最高占比時長。首先，介紹組合邏輯電路在邏輯功能上的特點：任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。而時序邏輯電路的輸出不僅由輸入決定，還取決于電路原來的狀態(tài)。因此，分析組合邏輯電路時，只需要分析關(guān)注各個門電路，不需要考慮記憶元件。接著，講解組合邏輯電路分析的四個步驟，以日常生活中隨處可見的交通燈故障檢測電路為例，引導(dǎo)學(xué)生使用練習(xí)法分析該組合邏輯電路的功能，并用軟件仿真，實施虛擬現(xiàn)實化教學(xué)，通過動畫的形式向?qū)W生直觀地展示該電路的工作現(xiàn)象，帶給學(xué)生更生動的學(xué)習(xí)體驗，并以交通燈不容有誤的要求，再次課程思政，強調(diào)工科學(xué)生必須保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和踏實的求是態(tài)度，為祖國的建設(shè)提供可靠的力量[5]；最后對本微課進(jìn)行知識鞏固，采用歸納總結(jié)的方法，創(chuàng)造口訣加強記憶，總結(jié)組合邏輯電路分析的方法，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)問題的能力。

一堂好的微課，除了完成既定教學(xué)目標(biāo)，有效解決實際教學(xué)問題，還應(yīng)該促進(jìn)學(xué)生知識運用的能力。在本次數(shù)字電子技術(shù)微課的設(shè)計中，注重突出以學(xué)生為主體的教學(xué)理念以及教學(xué)一體化的有機結(jié)合，鼓勵學(xué)生用理論知識解決實際生活中的問題。微課中選取交通燈故障檢測電路進(jìn)行分析，案例日?？梢?，緊貼生活，拉近與學(xué)生的距離；在課程的最后，承上啟下，引出下堂新課——組合邏輯電路的設(shè)計，以當(dāng)下熱點問題：限電停產(chǎn)為例，下堂課將帶領(lǐng)大家一起設(shè)計發(fā)電站控制電路，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其對下堂課產(chǎn)生期待?？偟膩碚f，課程案例的選取來源于日常生產(chǎn)生活，引導(dǎo)學(xué)生用專業(yè)知識去解決社會常見問題、熱點問題。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和動手能力，提高學(xué)生應(yīng)用知識的能力。

1.2 教學(xué)策略

教學(xué)策略的中心思想是以學(xué)生為主體，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律展開，教學(xué)策略如圖2所示。根據(jù)課程知識的特點以及前文所述學(xué)情分析，綜合運用啟發(fā)式教學(xué)，虛擬現(xiàn)實化教學(xué)，練習(xí)法和歸納法四種教學(xué)方法，將四者融入教學(xué)策略，形成一套有機統(tǒng)一的教學(xué)方法。

學(xué)起于思，思源于疑。在教與學(xué)的過程中，學(xué)和問總是緊密相連、不可分割的。教學(xué)中，不僅要重視知識的傳授，更要注重知識形成過程中學(xué)生能力的培養(yǎng)和智力的開發(fā)，用幾乎每天都可以見到的交通燈為例，拋出問題，是什么在保障交通燈的正常運行？實施啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵學(xué)生帶著問題，學(xué)習(xí)組合邏輯電路分析的四大步驟，通過交通燈故障檢測電路的分析，啟發(fā)學(xué)生掌握組合邏輯電路分析的方法。

啟發(fā)式教學(xué)，能更高效地完成教學(xué)一體化方法中的教與學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，積極去解決問題。

合理運用信息技術(shù)手段，充分使用多媒體技術(shù)，實施虛擬現(xiàn)實化教學(xué)[6]。用學(xué)生常用的Proteus 軟件，模擬交通燈運行時故障檢測電路的工作原理，同時，用動畫直觀地展示故障檢測電路在不同情況下的工作現(xiàn)象。帶給學(xué)生更形象、更具體的感受，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。虛擬現(xiàn)實化教學(xué)演示如圖3所示。

“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，也是教學(xué)一體化理念中最重要的一環(huán)。在授課中，充分運用練習(xí)法，引導(dǎo)學(xué)生通過實踐，掌握組合邏輯電路的分析方法。比如用門電路的知識，逐級寫出邏輯表達(dá)式；用邏輯代數(shù)運算規(guī)則，化簡表達(dá)式；列真值表分析電路功能等。讓學(xué)生實際參與整個教學(xué)過程中，而非被動接受知識，實現(xiàn)教學(xué)一體化的應(yīng)用。通過設(shè)置難度適中的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生逐一完成，在不斷“做到”的過程中，增強學(xué)生的自我效能感，產(chǎn)生更濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

使用歸納法，將新學(xué)的知識歸納總結(jié)。創(chuàng)造口訣記憶法，把組合邏輯電路分析的四個步驟：寫出邏輯表達(dá)式，簡化邏輯表達(dá)式，列出真值表，分析電路功能，簡化成短小精悍、簡單明了的口訣：寫、簡、列、析，鞏固新學(xué)知識，加深學(xué)生的印象，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)知識的能力。

1.3 教學(xué)反思

一堂好的微課，應(yīng)該精心打磨、精雕細(xì)琢。微課的設(shè)計，要教學(xué)目標(biāo)明確，教學(xué)方法得當(dāng)。通過教學(xué)反思，反推、總結(jié)微課設(shè)計的方法。首先，微課選題要盡量“小而精”，具備獨立性、完整性、示范性、代表性，本文選取數(shù)字電子技術(shù)課程中，組合邏輯電路分析這一經(jīng)典知識點，頗具代表性，同時通過該知識點的學(xué)習(xí)，學(xué)生能應(yīng)用專業(yè)知識解決一些實際生活中的簡單問題；其次，微課內(nèi)容要能夠有效解決教與學(xué)過程中的重點、難點問題，并與“做”做到有機結(jié)合，本文提供的微課設(shè)計方法，重點明確，難點突出，在教給學(xué)生組合邏輯電路分析方法的同時，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生學(xué)會運用練習(xí)法和鞏固法掌握新知識，并通過實際電路的分析，達(dá)到教、學(xué)、做的統(tǒng)一，從而實現(xiàn)教學(xué)一體化；同時，微課要輸出深入淺出、通俗易懂、短小精悍的作品，本文提供的微課設(shè)計方法，將教學(xué)過程分為知識回顧，新課導(dǎo)入，知識點精講和知識鞏固四個環(huán)節(jié)，層次遞進(jìn)，教學(xué)目標(biāo)清晰嚴(yán)明；最后，將微課應(yīng)用于教學(xué)實踐后，要及時收集學(xué)生對微課的反饋，適時對微課的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，精益求精，不斷優(yōu)化微課，爭取帶給學(xué)生更好的學(xué)習(xí)體驗。

總的來說，微課的設(shè)計，要以學(xué)生為主體，根據(jù)當(dāng)前學(xué)情以及學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律展開，逐步設(shè)置努力可達(dá)的任務(wù)，應(yīng)用教學(xué)一體化理念，提高學(xué)生應(yīng)用知識的能力。

2 結(jié)果

利用本文提供的方法，研究設(shè)計了一堂數(shù)字電子技術(shù)的微課，融入了圍繞學(xué)情分析，微課結(jié)構(gòu)和教學(xué)一體化三個維度展開的教學(xué)設(shè)計，使用了以學(xué)生為主體，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律展開的教學(xué)策略，將啟發(fā)式教學(xué)，虛擬現(xiàn)實化教學(xué)，練習(xí)法和歸納法應(yīng)用于微課中，獲得了很好的教學(xué)反響。在知識與技能、過程與方法及情感價值觀方面，較好地達(dá)到了既定的教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)如圖4所示。

在實際教學(xué)中，學(xué)生普遍反映課程重點突出，內(nèi)容緊湊，知識點講解透徹。在知識回顧環(huán)節(jié)，復(fù)習(xí)門電路的知識，加深學(xué)生對已學(xué)知識的印象，并引出組合邏輯電路的概念，學(xué)生反饋，能將已學(xué)知識和新知識，做好串聯(lián)和銜接；新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，學(xué)生了解到組合邏輯電路分析的廣泛應(yīng)用，深知這一知識點的重要性。而讓國民充滿民族自豪感的載人航天工程，也離不開組合邏輯電路的身影，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的報國熱情；知識點精講環(huán)節(jié)中，用日常隨處可見的交通燈，拋出問題，讓學(xué)生深度參與課堂，用新學(xué)知識解決問題。學(xué)生看到這一場景，反響熱烈，積極討論解決思路和方法。課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生都能行動起來，將組合邏輯電路分析的四個步驟付諸實踐。采用虛擬現(xiàn)實化教學(xué)方法，學(xué)生不僅清晰直觀地了解了故障檢測電路的工作原理，還明白了Proteus更多應(yīng)用的可能。同時，以交通燈不容有誤的要求，進(jìn)行課程思政的引導(dǎo)，提出工科學(xué)生必須保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和踏實的求是態(tài)度，做學(xué)問做設(shè)計，細(xì)致認(rèn)真，反復(fù)驗證，不能出差錯。知識鞏固環(huán)節(jié)，發(fā)揮創(chuàng)造性，將組合邏輯電路分析的四個步驟，簡化成四字口訣：寫、簡、列、析，方便學(xué)生記憶，加深學(xué)生印象。實踐表明，在后續(xù)知識組合邏輯電路設(shè)計的課程中，學(xué)生都能快速、準(zhǔn)確地回憶起組合邏輯電路分析的四個步驟。

相較于傳統(tǒng)課堂，本堂微課帶給學(xué)生全新的學(xué)習(xí)體驗，更深刻的印象以及更方便應(yīng)用于實踐的能力。通過該堂微課，學(xué)生有效地掌握了組合邏輯電路的分析方法，能應(yīng)用相關(guān)知識解決實際生活中的簡單問題。

3 結(jié)論

本文研究了微課設(shè)計思路，以數(shù)字電子技術(shù)課程為例，應(yīng)用教學(xué)一體化理念，設(shè)計了針對組合邏輯電路分析這一知識點的微課。通過學(xué)情分析，制定了緊扣大綱知識點要求編排的微課結(jié)構(gòu)，巧妙穿插課程思政，使用啟發(fā)式、虛擬現(xiàn)實化教學(xué)，結(jié)合練習(xí)法和歸納法，鼓勵學(xué)生用理論知識解決實際生活中的問題，做到學(xué)以致用，完成了一堂以學(xué)生為主體，邊教、邊學(xué)、邊做的微課。同時，本文提供的微課設(shè)計思路、方法以及教學(xué)一體化的應(yīng)用研究，也可給微課設(shè)計者提供有益的借鑒。