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关键词:信息技术 通用技术 有效整合 数字化学习
人们对信息技术与课程整合理念的认识存在一定的偏差。虽然计算机辅助教学对课程教学起到了较好的促进作用,但是这并不是真正意义上的信息技术与课程的有效整合,信息技术与课程的有效整合强调的是“整合和融入”,其最高的目标是“有效地改善学习”,核心就是革新传统的学习观念,改善学生的学习方式,改善学习资源和环境,构筑面向未来社会的学习文化[1]。笔者在自身教学实践以及深入调查的基础上,对信息技术与现行通用技术学科的整合现状中关于“数字化学习(E-learning)”进行以下几点反思和探索。
一、信息技术与通用技术整合认识的误区
“通用技术”是课程改革中出现的一个新课程,在课程标准中对这一新课程改革重点之一就是“促进学生学习方式的改革”。通用技术课程倡导的新学习方式,包括自主学习、合作学习、探究学习等[2]。它强调学生向设计学习和操作学习为主要的学习形式的转变。在过去,人们对信息技术与通用技术的整合存认识局限于把信息技术作为演示工具来演示技术素材和代替板书,把研究的注意力放在单纯教学素材和教案的演示和知识呈现上,仅作为辅助教学的手段,而未能充分抓住信息技术“数字化”的优势和特点,没有真正体现“数字化”,因此,信息技术与通用技术课程没有实现真正的“有效整合”。其实,在通用技术教学中最为有效的整合当属“数字化学习”,其实质就是让学生学会进行数字化学习,而数字化学习是信息技术与通用技术新课程有效整合的最佳模式,是信息技术与课程整合的核心。
二、通用技术引入数字化学习的优势
(一) 通用技术课程实践条件不足呼唤数字化学习。据我负责的通用技术教学现状调查统计显示:由于通用技术是新设课程,在泉州市71.8%的学校没有配备专用的通用技术实验室,所需的实验装备也极其匮乏。但目前泉州市高中校的多媒体计算机室配备率达到87.2%。对以上现状的反思,我们发现:通用技术课程采用“数字化学习”具有很强的现实意义和可行性,一方面避开实验室不足的不利条件;另一方面恰好大多数高中校具备多媒体计算机室的硬件条件。
(二) 通用技术数字化学习与传统信息技术辅助教学的区别。在通用技术数字化学习中,信息技术与通用技术的整合不仅仅体现为把计算机作为辅助手段引入课堂教学,将传统授课方式与多媒体教学简单结合,更主要体现为一种学习方式的变革。这里强调学生在教师的“导学”下,进行积极主动的学习。在数字化环境里,教师不再是信息的主要提供者,而转化为学生技术学习、探索的引导者和组织者。
(三)数字化学习对学生技术素养的培养具有优势。《高中技术课程标准(实验)》对通用技术的基本目标这样描述:进一步提高学生的技术素养,促进学生全面而富有个性的发展[3]。教育部通用技术课程组组长顾建军[4]指出:技术素养既包含着技术的操作方法,也融入了技术的思维方法。数字化学习对学生技术素养培养的优势如下:
1. 借助数字化的学习环境和资源,创设丰富多样的多媒体学习情景和内容;
2. 构建基于XML技术的通用技术教学资源库,弥补教学资源和设备的不足;
3. 利用虚拟的软件模拟各种实践条件和环境,让学生在虚拟环境中观察现象、读取数据、科学分析,有利于培养探索精神和科学的研究方法;
4. 借助人机交互技术和参数处理技术,通过与同伴的协作,建立“学习共同体”,培养合作精神;5. 通过自我测评系统为学生提供自我评价反馈方式。
三、在通用技术课程实践中实施数字化学习的策略
(一)在通用技术课程开设初期,必须以教育主管部门为主导,以省市为单位,自上而下,大力推进通用技术基本数字资源库的建设。高质量数字学习资源库的建立在通用技术课程设立初期是教师个人无法完成的,以学校为单位也难于完成的,因此教育主管部门应该行动起来,由省市为主构建基本的教学数字资源库,并考虑实现省市区域内的共享,然后自上而下,逐级充实,各校教师还可以根据各自实际进行充实,把各种教育资料、信息、素材、课件等归入资源库,通过这种“以省市教育主管部门为主,学校和教师为辅”的模式建立网络型资源库,实现资源共享。
(二)在数字化学习中精心设计和引导学生的学习活动,指导学生采取自主学习、网络合作学习、探究学习等多种方式学习。案例:比如在“常见的结构的认识”的教学中,我们可以采用任务驱动教学法,引导学生完成任务:1.比较鸟与飞机的结构的异同、比较老鹰的眼睛与导弹导航系统结构的异同;2.在完成以上两个比较后得出有关结构的观点。学生带着“任务”分组学习,到资源库上去查找鸟、飞机、老鹰与导弹导航系统结构的有关知识,并组织小组学习讨论活动。然后,从力学角度出发,由结构引出力;接下来,教师指导学生概括五种受力形式。
(三)数字化学习要求我们改革通用技术课程评价体系,树立发展性评价理念,建立及时评价反馈模式。数字化学习要求学生更多地采用自主学习、合作学习、探究学习等多种学习方式,这些学习结果的评价应该及时进行,而且应该成为学期成绩的主要部分,而不是传统的以期末试卷为主,因此,建立及时评价反馈模式是保证数字化学习成功的重要保证。教师要建立“平时为主、期末为辅”的新成绩评定体系。
关键词: 数字媒体技术专业 实践教学 泛在学习
随着互联网技术、数字技术和多媒体技术的飞速发展,媒体格局、传播环境和手段都在日新月异地发生变化。国内各高校自2002年开始以北京广播学院为首先后成立了一批数字媒体艺术和数字媒体技术专业。
虽然数字媒体市场很大,对数字媒体人才的需求迫切,但近几年包括数字媒体技术专业在内的艺术设计专业却成为学生就业率最低的专业之一。溯其根源,学生动手能力不强、创意能力不够、不能满足市场对人才的专业需求导致了这一现象的产生。因此,对数字媒体技术专业的实践课展开研究有着非常重要的意义。
1.数字媒体技术专业实践教学现状分析
数字媒体技术专业是多学科交叉融合形成的,技术的革新、市场需求的变化导致实践教学常常不能同时兼顾稳定性和前沿性。目前,该专业实践教学过程中存在的问题主要体现在以下方面:
(1)学生缺乏艺术认知,艺术创意能力培养被羁绊。
数字媒体技术专业是集合了科技、传媒、艺术等多专业的交叉学科,虽然以技术为主,但兼有艺术的特性。市场对数字媒体人才的需求随着艺术需求的提高而改变,对集过硬技术和艺术创新能力为一体的复合型人才较为欢迎。然而,目前该专业的学生多是理工科学生,兼有少量文科生,他们大都缺少艺术素养和艺术功底。
针对上述问题,各高校分别相应开设了平面构成、色彩构成、素描等基础课,但仅仅依靠课堂上的知识,还是不能满足行业对人才艺术素养方面的需求。学生缺乏艺术素养,无可避免地限制了实践课中对其艺术创意能力的培养和提高。
(2)实践教学内容不能和市场接轨,学生实践能力不强、对市场需求了解不够。
数字媒体技术专业是应市场之需而成立的年轻专业,各高校虽然非常重视实践能力的培养,高校教师也想方设法革新教学方法,在实践教学过程中引入诸如基于项目、工作室、工作过程等新方法。但是,不可争辩的是大学教育教学内容必须保持一定的稳定性,这和市场的千变万化形成反差,不能及时更新就必然和市场脱节;在教学过程中引入的项目多不是市场上的真实项目,不能形成市场竞争氛围,不利于锻炼学生的市场竞争意识;高校工作室为了维护工作室的声誉,保证项目按照客户要求保质保量完成,就只能让少量各方面素质较高的学生参与,对大多数学生的培养所起作用甚微。
2.泛在学习促进实践教学
泛在学习(U-Learning),顾名思义就是指无时无刻的沟通,无处不在的学习,就是利用信息技术使学生可以在任何地方、任何时间、使用手边可以取得的科技工具学习,是数字学习(e-learning)的延伸,克服了数字学习的缺陷或限制。
泛在学习视域下的实践教学活动是指在泛在学习环境下,将实践教学内容设计成一系列相互关联的活动,借助合理有效的教学方法和泛在设备,师生共同参与,最终实现实践教学目标的过程。泛在学习促进数字媒体技术专业实践教学的可行性可以从环境、教师、学生等方面分析:
(1)泛在的学习环境已具备。
泛在的学习环境是保障泛在学习能够顺利进行的先决条件,包括硬环境和软环境两个方面。
泛在硬环境主要指为保证学习者能够从周围环境中收集信息的设备和网络。手机、掌上电脑等移动终端的逐渐普及为泛在学习的推行提供了基础保障。2011年年初国务院常务会议上通过推进“三网融合”的总体方案,3G网络也进入推广应用阶段。此类移动通信技术的快速发展和日渐成熟能维持泛在学习网络环境的通畅。因此,泛在学习的硬环境已能基本满足其需求。
泛在软环境主要指学习者从周围环境中获得的信息,所包含的内容非常广泛。从教学方面分析,近年来各高校相继进行的优质、精品课资源网络共享就有利于学生进行泛在学习。目前,除了学校方面外,类似优酷视频、新浪微博、猪八戒威客等各种各样的网络为学生提供了从视频到文字,从专业知识、社交环境到市场前景等全方位的认知环境。总之,目前的网络资源对学生从各方面提高自我提供了充足的信息资源。当然,还未进入社会的学生要能正确地运用这些资源,还需要教师的引导。
(2)泛在学习的整合性有助于教师充实实践教学内容。
泛在学习环境提供的信息资源往往来自于真实社会的切实需求,教师可以把这些在网上出现的真实案例充实到已有的实践教学项目中,结合实际情况引入到实践教学过程中,可以在一定程度上避免教学内容与市场需求的脱轨,正确把握数字媒体技术专业人才需求的新动向,了解市场前沿。
(3)泛在学习的社会性和主动性有助于培养学生的市场意识和学习兴趣。
利用泛在学习,学生可以在课堂知识积累的基础上,根据自身需要从网络环境中及时提高自我。例如新浪网上就有很多目前国内著名的艺术家、从事相关专业的知名人士和新手的微博,学生就可以加入其中,关注他们,从各方面了解他们,并通过和他们的交流提升自我的艺术认知。
数字媒体技术专业是和市场需求紧密关联的一个专业。如前所述,教师在实践教学工程中引入的基于项目、工作室等的教学方法在强化学生的市场意识方面各有缺点。利用泛在学习,学生可以在完成实践教学任务后,广泛浏览各种威客网站,了解市场动态的同时,根据自己的知识积累以个人或小团队的形式从网上接一些项目,既积累了专业知识,又在接项目的过程中锻炼了沟通技巧,还在项目实施过程中强化了团队合作意识。在这个过程中,学生体会到了学有所用的快乐,极大地提高了学习兴趣。
3.应用案例分析
许昌学院数字媒体技术专业获批于2010年,目标是培养能从事动漫制作、游戏编程、影视广告设计、面向网络的新型数字媒体软件开发的高层次应用型人才。“计算机图像处理基础”课程是该专业必修的一门重要技术基础课,重点介绍Photoshop在平面广告设计、包装设计、产品造型设计、装潢设计等方面的操作和应用。现以该课程为例,分析数字媒体技术专业实践类课程在泛在学习理论指导下的教学改革。
数字媒体市场需要创意,但好的创意不是闭门造车能得来的,需要大量的实际演练,需要大学院校敞开院墙与社会接轨。传统的实践教学是在实验室中进行的,对提高学生各方面的实践能力是有限的。根据以往教学经验,我结合实践课堂中项目的实施情况,引导学生恰当运用微博网和威客网进行主动的泛在学习,能较好地克服实验室教学的弊端。
(1)引入微博提高学生的艺术素养,以期增强其在实践过程中的艺术创意能力。
2009年,随着新浪微博的正式上线,微博在我国流行开来,其具有、转发、关注、评论、聊天、营销等功能。国内知名新媒体领域研究学者陈永东在国内率先给出了微博的定义——一种通过关注机制分享简短实时信息的广播式的社交网络平台。微博用户除了可以通过计算机外,还可以通过类似手机的即时通讯工具、转发包括文字、图片、音视频等形式的内容,还可以对其进行评论。结合微博的即时性、共享性、开发性、交互性和自主性,可以把微博作为泛化学习的工具引入到实践教学过程中。
在“计算机图像处理基础”课程的实践教学过程中,教师鼓励学生在新浪微博上开设账号,引导学生关注领域内知名人士和知名企业的微博,鼓励他们积极发现和自己志趣相投的微博友并关注。通过浏览知名人士的微博内容,可以从思想上提高对艺术的认知;了解知名企业的微博内容,可以站在较高层次认识市场在艺术层面的需求;通过和志趣相投的微博友的交流,可以提高社交能力。总之,把微博引入到实践教学中,让学生在课外生活中实时地、不经意地进行艺术熏陶,提高自身素养,有助于在项目执行过程中发挥艺术创意能力。
(2)引入威客平台提高学生学习的主动性,以期增强其市场意识和团队协作意识。
根据威客模式创始人刘锋给威客的定义可知,威客在互联网上通过解决科学、技术、工作、学习、生活中的问题把自己的智慧、知识、能力、经验转换成实际收益的人。威客平台是为威客提供交易服务的网站。任何人都可以在威客平台上任务需求或者对一些任务投标。威客平台的这种零门槛特性,有利于还没有涉足社会的学生参与,因此,把威客平台引入到数字媒体技术专业的实践教学中是可行的,也是必要的。
在“计算机图像处理基础”课程实践教学过程中,教师鼓励学生在完成课堂教学项目、有一定的知识积累后,个人或者以小团队的形式到威客平台上注册账号。教师指导学生如何使用威客平台,如何选择适合自己的项目,如何和客户进行沟通等。通过浏览平台上的任务需求,学生们可以从各侧面了解市场需求,以便扩大知识面,适应市场需求;通过和客户的沟通交流,可以锻炼自我沟通技巧;通过承担一些较简单的项目,学生可以了解项目的运作过程,并体会到学有所用的乐趣,调动学习积极性;通过小组成员的合作,可以强化学生的团队协作意识。但是,因为该课程开设在第一学年,所以只能定位在熟悉威客平台的操作流程和承接简单项目上,随着知识的积累和专业技术的提高,学生到高年级后必定可以承担一些较为复杂的项目。
4.结语
数字媒体技术专业是集技术和艺术为一体的交叉学科,和市场需求的动态变化密切相关,对学生的实践动手能力要求更高。市场信息千变万化,多媒体技术在日新月异地革新,因此数字媒体技术专业的学生一定要跟上变化,提高自身艺术素养和实践动手能力。在泛在学习理论的指导下,把微博和威客引入到实践教学中,分别以隐式和显示的形式,从艺术和技术层面使学生自发地即时学习,把实践教学从实验室推广到学生生活的时时刻刻,并学以致用,能很好地激发学生的学习兴趣。不可否认,泛在学习指导下的数字媒体技术专业实践课改革还处于初步探索阶段,如何对教学效果进行评价、教师如何恰当地引导学生都是进一步着重研究的问题。
参考文献:
[1]明豪侠.数字媒体技术市场分析[J].电信技术,2011,9:104-105.
[2]侯月姣.泛在学习视域下得实践教学创新模式研究[D].北京邮电大学,2012,3.
关键词:数字电子技术;教学方法;理论教学;实验教学
作者简介:孙丽君(1968-),女,河南郑州人,河南工业大学电气工程学院,教授;张晓东(1980-),男,山东青岛人,河南工业大学电气工程学院,讲师。(河南 郑州 450001)
基金项目:本文系河南省高等教育教学改革研究项目(项目编号:2012SJGLX151)、河南工业大学高等教育教学改革研究项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)13-0067-02
“数字电子技术”是电气信息类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课,它具有自身的体系,且实践性很强。该课程的教学目标是通过对常用电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,学会使用标准的集成电路,掌握典型数字电路的分析方法,具有应用数字逻辑电路初步解决数字逻辑问题的能力,为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打好基础。
河南工业大学(以下简称“我校”)作为地方应用型本科院校,人才培养的主要目标是按照“加强基础,拓宽专业,强化能力,提高素质”的指导思想,培养适应社会需要、具有良好的科学素养、扎实的基础理论知识和较强的创新精神与实践能力、面向企事业单位、工程技术和经营管理第一线的高素质应用型专业人才。数字电子技术基础课程是我校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业的必修技术基础课。针对现行人才培养目标,在充分调研和分析社会需求以及国内外高校教学模式改革的基础上对数字电子技术课程教学内容和教学方法进行了改进,主要内容包括:把握课程重点,强化能力培养;加强实验环节;选用国内优秀教材,及时更新教学内容;结合多媒体教学手段,促进教学方法和手段改革;改革考试和考核方式,强调学生创新思维和能力的培养。通过改革使本课程理论和实验教学紧跟当前新技术发展,体现我校办学特色,努力培养适应社会需要的应用型创新人才。
一、数字电子技术课程教学现状
21世纪,社会科技发展突飞猛进,知识和信息呈爆炸趋势。为顺应时代的发展,高校教学改革要求培养的学生具有扎实宽厚的基础知识以及较强的知识运用能力,人才培养方案中开设课程数量增加,尤其是专业选修课的数量大幅增加,从而导致每门课程的学时数逐步削减。“数字电子技术”课程在实际教学工作中同样需要面对如下问题:一方面是随着数字电子技术的发展,新技术、新器件不断涌现,数字电子技术课程涉及的教学内容增多;另一方面是人才培养方案中课程门数的增加带来授课学时的减少,其结果是给教学实施带来了巨大的压力和挑战。
教学方法和教学手段改革是高校教学改革的重要方面,是培养学生创新精神、实践能力和学习能力的有效举措,是全面提高教学质量、提升办学水平的重要途径。传统的教学模式以教师为主导,采用“灌输式”的教学方法,教学内容局限在课本上,学生听课缺乏积极性、主动性,教学效率低下,学生在未来的工作中对所学知识的运用能力不佳。目前“数字电子技术”课程在一些院校仍采用传统的教学方法,教学仍然偏重于以理论教学为主、实验教学为辅的模式,且开设的实验项目主要以验证性实验为主。“数字电子技术”这门课的理论性、系统性较强,对学生来说比较抽象,在课堂讲授过程中应注重理论联系实际。另外,数字电子技术的应用具有很强的实践性,其实验教学是培养学生科研素质和创新能力的重要途径。因此,“数字电子技术”课程的教学改革势在必行。
二、“数字电子技术”课程教学改革措施
1.把握教学重点,提高课堂教学质量
教学方法改革旨在激发学生学习的积极性和主动性,培养学生发现问题、分析和解决问题的能力。“数字电子技术”课程具有知识更新快、教学内容多、学时有限、教学难度大等特点。针对这些特点,课程组对传统的满堂灌、填鸭式等课堂教学方法进行了彻底改革,积极倡导先进的教育理念,推行启发式、讨论式、师生互动式和辩论式等教学方法,活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣,促进学生积极思考。在课堂上注重处理好难点与重点、概念与应用、标准与灵活的关系,做到精讲多练、边讲边练、讲练结合。合理取舍教学内容,把握教学重点,在教学过程中加强数字电路分析与设计方法的教学,使学生掌握典型数字电路的分析方法以及常用数字电路的分析和设计方法,逐步培养其独立分析与设计逻辑电路的能力。例如,在讲述数模转换和模数转换电路这一章时,考虑到现在已将其作为基本单元器件使用,不必考虑设计问题,只需采用一个最简单的转换电路来介绍其工作原理,重点放在转换电路的特性介绍上面,从而优化了教学的内容,调动了学生的兴趣和主动性。
同时,采用多媒体技术等现代化教学手段,丰富课程教学内容,提高学习效率,改变以往课堂教学以教授为主、学生被动听课、缺乏积极性和主动性的局面,为学生营造了宽松活跃的课堂气氛,培养了学生的创造性思维,从而有效提高了课堂教学质量。
2.改革实验教学,提升学生能力
实验教学是高校教学体系的重要组成部分,对实施素质教育、培养学生的创新精神和实践能力起着不可替代的重要作用。“数字电子技术”实验教学是在一定的理论基础指导下培养学生的基本实践技能,为理论学习与实际应用之间架起一座桥梁。为了体现“理念够用,实验为重”的思想,针对“数字电子技术”实验教学目前出现的问题,学校现行电气信息类专业本科人才培养方案中“数字电子技术”实验单独开课,增加实验学时的同时提高了实验课时利用率。在实验教学过程中注重学生能力的培养,实验教学循序渐进,从基础到综合,再到设计与创新,构建了“基础模块、应用模块、综合模块、设计模块”多层次实验教学体系。学生在进行数字电路实验时选择一些电路规模相对小、设计容易的课题,从最简单的集成电路测试开始,然后进行集成电路芯片的功能扩展设计,最后在扩展电路的基础上完成各种指定功能电路的设计。
3.注重学生综合能力的培养
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,也是深化教育教学改革、全面推进素质教育、培养创新人才的重要保证。教材选用是学校教学管理工作的重要组成部分,选用高质量的教材是提高教学质量的基础。课程组依据专业人才培养目标及课程教学要求,采用了阎石主编的普通高等教育“十五”国家级规划教材《数字电子技术基础》第五版。该教材根据电子技术的发展水平和加强基础、拓宽专业面的需要重新提炼课程的基本内容,把电子技术的最新成果引入到教材中,删减已相对陈旧、过时的内容;加强电子设计自动化技术及其应用的介绍,并对与之相关的理论内容进行增删和调整;对例题、习题进行增删和调整,尤其增加综合训练题和设计性题目的比重以培养学生综合运用知识的能力;改用国际上流行的电路符号和逻辑符号,便于教学及使用国际上流行的EDA软件。目前,教材使用情况良好。
4.注重学生综合能力的培养
随着就业压力的增大,用人单位更注重学生的综合素质。因此,为了让学生能够更快更好地融入社会,有必要培养学生的科研能力、创新能力、动手能力和团队精神。
现行人才培养方案中增设的电子技术课程设计是学生在掌握模拟电子技术和“数字电子技术”课程后的综合实践环节。其设置目的在于培养学生对电子电路的设计能力和综合应用能力,训练和培养学生分析问题、解决问题的能力,更好地将理论与实践相结合。通过课程设计的锻炼调动了学生的积极性,培养了学生的创新思维,提高了学生的动手能力,增强了合作意识和团队精神。
5.改革考试与考核方式
随着高等教育教学改革的深入,教学内容的多重性、教学方法的多样性特征越来越明显。课程组根据“数字电子技术”课程的特点,采取多样化的考试考核方法,如平时作业、课堂讨论、技能操作、期末考试相结合,把课程期末考试与过程考核中学生取得的成绩作为判断学生成绩的重要依据;在加强考试与考核方法改革的同时建立课程考试质量分析制度,对考试内容、命题质量及成绩评定进行认真分析,不断完善考试考核办法。
三、结论
数字电子技术是当今发展最为迅猛的学科之一,是一门逻辑性、应用性、实践性很强的学科。随着集成电路生产技术和生产工艺的快速发展,数字集成器件也随之不断发展和演变。这对传统教学来说是严峻的挑战,同时也加大了教学难度。课题组在深入研究和探讨数字电子技术课程教学内容与教学方法的基础上对“数字电子技术”课程教学进行改革,在保证数字电子技术基本理论体系的前提下合理取舍教学内容,把握教学重点,加强数字电子技术实验教学环节,将教学实践中注重理论联系实际,使学生在参与中学习,大大提高其学习的兴趣、积极性和主动性。
参考文献:
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一、教学整合的意义
根据高等职业教育培养目标的要求,结合教育部大力推行的高职高专教学改革,高职院校电类专业对部分课程进行了教学改革。《数字电路与EDA技术》这门课程就是将数字电路和EDA技术的教学进行整合。
数字电路课程是电类专业的专业基础课,通过对本门课程的学习,使学生掌握典型的数字电路的组成、工作原理和工作特性,能够设计一些逻辑功能电路,并为专业主干课程的学习打下基础。对于数字电路的设计,传统的设计方法是以逻辑门和触发器等通用器件为载体,以真值表和逻辑方程为表达方式,依靠手工调试。随着数字电子技术的迅速发展,特别是专用电子集成电路的迅速发展,基于EDA技术的设计方法成为数字系统设计的主流。EDA技术就是以计算机为工具,在EDA软件开发平台上,使用硬件描述语言完成设计文件,然后由计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、仿真等,最终对特定目标芯片进行适配编译、逻辑映射和编程下载。
EDA技术的设计方法正在成为现代数字系统设计的主流,作为即将成为工程技术人员的职业技术学院的电类专业的学生只懂电子技术的基本理论和方法,而不懂如何设计电路,会限制就业的岗位。实际上数字电路和EDA技术是不能分家的,因为前者是理论基础,后者是工具,将两者整合既能学好理论又能提高实践技能。如果作为两个课程分别学习则不适应高职高专的学制长度。因此,将数字电路与EDA技术有机地融为一体是高职教育的要求和未来发展的需求。
二、教学方法探讨
在整合后的课程中我们把EDA技术贯穿于数字电路课程教学全过程。例如,在讲授门电路时,就开始用EDA软件仿真演示,熟悉用原理图输入一个简单门电路的过程,通过编译、功能仿真检验门电路的功能,可以加深学生对门电路知识的理解;在讲授组合逻辑电路时,引入硬件描述语言的设计方法,并介绍基于EDA技术的数字电路设计方法;在讲授时序逻辑电路时,可以引入一些简单的综合性的电路设计,为学生创造一个宽阔的设计空间。在开始讲解基于EDA技术的数字电路设计方法时,可以通过引入简单的数字电路的设计流程,使学生从宏观上对EDA设计方法有一个整体的了解,让学生在潜意识里建立这部分内容的知识框架。下面简单介绍组合逻辑电路中的二选一数据选择器的EDA设计流程:
(1)编写硬件描述语言(以VHDL语言为例)。在EDA编程软件中输入设计源文件,如图1所示。
(2)逻辑编译。逻辑编译过程包括检查设计源文件是否有误,进而提取网表、进行逻辑综合和器件的适配,最后形成编程文件。
(3)功能仿真。通过模拟仿真测试电路的逻辑功能是否达到设计要求,仿真波形如图2所示。
(4)锁定引脚。将程序中各端口名称与硬件电路中的各引脚对应。
(5)编程下载。功能仿真成功后,就可以将设计好的项目下载到逻辑器件中,实现既定的功能。
在课程教学中,我们采用项目教学的方法,制定一系列由易到难的项目,例如,基本门电路的设计、数据选择器的设计、全加器的设计、数字频率计的设计、交通信号灯控制器的设计、数字钟的设计等。通过各个项目展开知识点的讲解,包括数字电路的基础知识、EDA技术的入门、数字电路的分析方法、原理图的设计方法、硬件描述语言的描述方法及软件仿真和硬件下载等。在教学中尽可能地将课堂搬到实验室,让学生边学边练,将理论教学与实验教学融为一体。教学可以一部分安排在数字电路实验室,一部分安排在EDA实验室,比如对于一些简单的数字电路可以安排用数字电路实验箱进行一般的实验验证,使学生知道如何搭建一个简单的电路,如何验证一个电路的功能,从而对数字电路产生一个感性的认识。在EDA实验室,学生可以学习用EDA技术设计数字电路,包括原理图或硬件描述语言的输入、编译、功能仿真、引脚分配、下载等。
关键词:初中信息技术;课程教学;数字化;资源应用
随着新课改的不断深入,数字化学习资源成为初中信息技术学科中的重要内容,对初中信息技术教学工作也有很大的帮助。
一、数字化学习资源在初中信息技术教学中的意义
目前互联网已经成为数字化资源的主要来源。数字化资源不仅有海量的储备,还有丰富的媒体类型。根据信息技术这门学科的特征分析,信息技术教学的主要资源是数字化学习资源形式。初中信息技术这门学科的主要教学内容有:信息技术基础、计算机网络基础、常见办公软件以及网页制作等,它们都是在数字教学环境中学习,有部分内容的学习是为了培养学生在数字化处理时运用信息资源的能力。
当今社会,在几天或者几个月的时间就可能会编制出新软件、发明新技术,而且这些程序在信息方面的更新速度要比纸质教材快得多,传统的纸质教材已经远远跟不上信息技术的发展。在信息技术飞速发展的情形下,只有数字化学习资源才能给教师和学生在这一学科中提供最新的信息。借助互联网可以实现不受时间和空间的制约,随时随地都能够实现互相交流数字化学习资源的目的。该资源既在储备方面有着足够大的空间优势,又在媒体方面有着丰富的类型,比如,不仅有传统的文字和图片类,还有数字音频、视频、动画等媒体类型,这些类型可以把信息技术的特点更加生动、形象地展现出来。
二、数字化学习资源在信息技术教学中的应用
在信息化时代,初中信息技术教学这门学科的学习资源必然会朝着数字化方向发展。随着科技水平的不断提高,信息技术也在不断进步,越来越多的数字化学习资源在信息技术课堂教学活动中被使用,而且资源范围也在不停扩大。所以这就需要解决数字化学习资源在信息技术学科中的应用问题。数字化学习资源在信息技术教学活动中的应用,具体分为五个步骤:
1.确定资源范围
在初中信息技术教学中,教师首先应该明确教学内容、目标以及重难点。其次将所需的学习资源范围进行分析,包括学生在完成练习作业时需要的素材资源、可能会涉及的学习资源、重难点知识的学习资源、拓展知识的学习资源以及可以参考的样例资源等。比如,在学习七年级上册活动四“探究操作系统”时,教师分析教学内容,让学生明确本堂课的教学目标,随后按照相应的步骤展开教学活动:(1)教师应引导学生逐步熟悉电脑桌面的构成,对桌面背景、鼠标、“开始”菜单、任务栏进行相应的了解;(2)引导学生熟练掌握鼠标的基本操作,而且能根据不同要求对鼠标进行相应的设置;(3)教会学生创建桌面快捷方式,把常用的程序快捷方式、文件放在桌面上,方便使用;(4)引导学生学习如何更换桌面背景,对背景更换方式进行合理的选择;(5)引导学生应熟知屏幕保护的作用,根据要求设置屏幕保护;(6)引导学生应熟知电源和设置屏幕分辨率的概念,根据实际情况进行合理选择;(7)引导学生熟悉控制面板相关功能,用以调整虚拟内存;(8)引导学生对计算机文件进行分类管理,分辨不同文件名的区别;(9)引导学生掌握Windows操作系统的文件命名方式和相关使用规则;(10)教师应培养学生的观察能力、实践操作能力以及综合应用知识的能力。在学生明确教学目标后,就需要教师把本节课的重点和难点指出来:教学重点是学生必须熟练掌握鼠标的基本操作;教学难点是学生可以灵活运用鼠标和显示属性中的设置功能,从而解决实际问题。在目标明确,重难点内容都了解的基础上,教师就需要确定资源范围。因为本节内容所要学习的是Windows系统基本操作方法,所以,教师可以先引导学生认识桌面的组成:桌面背景、图标、图标名、开始菜单栏、快速启运工具栏、任务栏、布告栏。学生熟悉这些组成后,再学习这些组成中每部分的具体功能:桌面背景:指Windows桌面的背景图案,学生可以根据自己的喜好更换桌面背景;图标:一个图标代表一个应用程序,在图标上双击左键,就会激活并执行这个应用程序,还有其他功能需要教师在一一讲解后让学生试着自己操作一下,巩固教师所讲的内容。教师在完成教学任务后,对学生进行任务分配时,要结合本节课的实际内容。比如说教师可以布置一个如何更换桌面背景图片的任务,引导学生参考课本中的做一做,同时结合课堂上所掌握的方法对桌面图片进行更换。
2.确定资源类型
从教学内容的特点出发,确定合适的资源类型。教师在讲解理论知识时选择的资源类型可以比较直观,像图片或者数字类型;而对于学习操作类知识时,可以选择动画或者视频等类型的教学资源。在具体操作过程中,充分利用各种教学资源类型,有利于增强课堂教学活动的有效性。
3.收集数字化学习资源
在确定了资源范围和资源类型后,教师可以从教育资源库或互联网中将数字化学习资源有目的地收集起来。如果数字资源满足不了教学要求,可以把经典的传统资源通过数字化处理,转化成数字资源。例如,扫描插图、把复杂的软件操作通过屏幕录制成数字视频等资源,将知识直观性地展现在学生面前,帮助学生更加快速地掌握相关知识,而且还能增强学生的学习兴趣,达到提高课堂教学有效性的目的。
4.筛选和加工数字学习资源
将收集好的数字学习资源进行整理,然后再做精密的筛选,从而确定最后要用的资源。根据教学需要,将已选定的资源进行再加工、处理,其中包括优化、重组数字资源的质量和新数字课件的加工等。通过收集整理、筛选、加工就可以将数字化学习资源应用在教学课堂上,教师在课堂上把文字图片和教学课件通过浏览的方式展示给学生,从而有效地完成教学任务,引导学生掌握基础理论知识和实践操作技能。
5.为数字学习资源建立合适的平台
针对有些数量多且可形成系统的数字化学习资源而言,搭建平台可以使这些资源的实用性充分发挥出来。为了给数字化学习资源搭建更好的平台,则需要注意以下几点问题:首先,在实际应用中,可以充分借助FTP服务和魔灯平台的建立等实际应用功能。在搭建平台时要考虑到平台的结构和主要功能,可以根据教学设计过程,区分学习平台的功能,为学生设计主展示区、任务公布区、素材下载区、作品展示区、成绩查询区、拓展区以及互动交流区等。其次,应该选择合适的技术手段,确保各个功能模块能够正常运行、能够更好地在网络平台中被使用。例如,用html网页技术对展示性的功能区域进行系统搭建;用动态网页对成绩查询区进行技术编程;用留言板系统搭建互动交流区等。最后,在搭建平台时应该注重实现维护与更新成本的最小化、确保可操作性的最大化。
数字化学习资源已经成为初中信息技术教学中一种极为重要的学习资源形式,而且初中信息技术教学过程与数字化学习资源的应用之间有着密切的联系。为了有效地利用数字化学习资源,我们应该着手研究初中信息技术教学,帮助数字化学习资源在信息技术教学中的应用能够顺利开展。
参考文献:
[1]杨烁.初中信息技术教学中数字化学习资源应用的研究[J].中国教育信息化,2012(22).