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基于CDIO理念的数字逻辑及其实验教学模式研究

更新时间:2018-12-10 所属栏目:论文范文

作者:付苏嘉 来源:考试周刊 2018年98期
  及其实验教学模式研究基金项目:贵州师范大学2015年度省级本科教学工程建设项目,项目编号:2015JG15,合同号:2016第18号。
  付苏嘉
  摘 要:针对高校计算机专业“数字逻辑”课程教学的问题和现状,以CDIO理念为指导,改进教学方法,加强教师引导,推进“在做中学,学中做”,提升学生学习计算机硬件课程的兴趣,帮助学生提升设计数字电子系统的能力,从而获得更好的教学效果。为后续计算机组成原理课程打下基础,为学生适应计算机发展趋势提供动力。
  关键词:数字逻辑;CDIO;教学模式;实验教学
  一、 问题的提出
  数字逻辑课程在教学中作为计算机硬件结构的重要课程,起着重要作用。作为先修课程,数字逻辑应为后继的“计算机组成原理”准备相应的逻辑电路设计知识、分析和设计技术。如何开展更为准确、具体的数字逻辑教学,将计算机硬件课程与软件课程的知识更好地融会贯通,提升学生对数字系统的综合设计能力,在当前的教学改革研究中,为后续课程奠定良好的学习基础,是一个迫切而重要的任务。
  分析目前我院“计算机科学与技术”本科专业的数字逻辑及其实验课程的现状,主要存在以下几个方面的突出问题:
  (一) 传统教学模式的不足
  数字逻辑课程以“教师讲解+多媒体教学+习题练习”的方式进行教学。在整个课堂教学过程中,学生更多的是充当听众的角色,跟着教师的思路去理解、记忆相关的知识点,学生的“学”完全围绕教师的“教”来进行,这种传统的教师主动“教”的模式,只能带来学生被动“学”的困境。不可否认,传统的教學方法对学生快速掌握课程知识点具有显著的效果,但局限性也非常明显,多媒体教学演示方便,但演示的理论知识不够生动具体;课后习题先由学生自行完成,批改后通过教师讲解来解决,没有对知识点形成更形象的补充,学生很容易感到枯燥、厌倦,导致抄袭作业的现象严重。
  (二) 实验资源配置不足,形式单一或过于简单
  由于受到场地建设时间的限制,尚未建立专门的硬件教学实验室,实验教学曾经采用过“仿真实验”的形式,即使用仿真软件和VHDL语言,在台式计算机上模拟芯片的工作过程,使用软件查看芯片的工作波形(如图1所示)。这样的教学形式,对于更具体形象地理解教学过程,帮助并不明显。
  经过相关教师的协调,课程采用了实验箱进行实验(如图2所示),学生无需自行设计制作芯片,只要进行连线即可设计出需要的电路,对于使学生快速验证和掌握理论课程的知识,有非常直观的效果。
  但实验课程的教学方法主要是为了简单验证理论教学。学生一般只是根据实验指导书中的既有实验内容和步骤进行操作,并没有激发学生对该门课的学习热情,反之还降低了学生对实验课的学习兴趣。因此,如何提高实验教学的趣味性和深度,使理论教学得到更好的验证和支撑,是值得进一步研究的问题。
  (三) 指导方法与评价机制受限制
  由于缺乏设备,同时也受到教学场地和时间的限制,不仅是学生,教师自己也无法利用实验器材设计和制作更复杂、更有趣味性的实验,也就无法为学生提供更好的指导。
  实验结果的评价方式,以两名学生为一组,提交实验报告的电子文档形式为主,教师批改后将意见反馈给学生。现有的实验内容都是基本的验证型、简单设计型实验,比较容易得出结果,教师也不会轻易给学生评价为不合格分数。在这样的现状下,不能精确判断,是否小组中所有学生都达到了预期的学习效果?是否存在偷懒“搭车”的学生?无法找出学生之间的差距和问题,也就无法激发学生的学习兴趣。
  二、 课程内容的设计及实施
  (一) CDIO教学理念
  CDIO是美国麻省理工学院工程教育的一种经典模式,代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。它以引导学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程为目的,是一整套符合工程科技人才成长规律和特点的教育模式,旨在培养全面发展的创新型工程科技人才。
  (二) 数字逻辑实验形式和内容的改进
  为促进学生学习的兴趣,提升设计电路、分析实际项目的能力,本教改项目组针对目前教学中存在的问题,拟构建一个基于CDIO教学理念的数字逻辑及其实验课程教学模式。
  本项目的研究内容主要包括以下几个方面:
  1. 教学和实验内容的改进
  结合学生实际,改进多媒体课件内容,结合学生预习、观看教学视频、自行设计等多种方式相结合,淡化教师“全程讲解”的主导作用,加强引导和指导,鼓励学生学习数字电子技术的兴趣。
  在有实验设备支持的情况下,对实验大纲上的内容进行改进,不仅是做基本的验证型实验、简单的电路设计实验,也可做复杂的综合型课程设计类实验,考查学生对软件、硬件知识的综合运用,,对学生实践能力的提升,有较大的帮助。
  2. 实验学习形式和考核形式的改进
  积极引导学生主动思考,教师在实验中只给予必要的指导。在给出实验任务和实验要求后,教师只是告诉学生如何去分析,并不具体讲解实验任务。教师在实验中只是起到引导作用,使得学生减少了对教师的依赖,增强了学生的独立性。
  加大综合设计型实验在考核成绩中所占比重,以便拉开差距,找出成绩优异的、更有兴趣进行现代电子技术深入研究的同学,并为建设数字逻辑精品课程做出准备。
  (三) 教学实施中的具体措施
  1. 在老生中进行调查问卷
  在已学过数字逻辑课程的高年级同学中进行问卷调查,了解他们对课程的掌握程度和感兴趣的知识点,通过调查内容对低年级的教学计划进行修订。问卷内容包括以下几方面:学生对课程知识点的掌握程度、学生对现有教学情况的反馈、学生的学习兴趣和实施意愿,等等。通过对这几方面的不断总结,观察教学效果是否提升。


提示:
本文标题为:基于CDIO理念的数字逻辑及其实验教学模式研究
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