数字电子技术教学研究与案例 pdf下载

数字电子技术教学研究与案例
	曾用价	89.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2017年10月
	开本	16
	作者	唐彰国，刘莉，张健
	装帧	平装
	页数	188
	字数	250
	ISBN编码	9787030528162

　　本书分为四部分：第*部分提出数字电子技术课程“以学生为中心”的能力模型及面向学生思维要素建构的教学方案；第二部分从知识的角度对教材及学习资源进行全方位视角的研究，提出课程内容的多维重构方法；第三部分面向教师的教学知识基于TPACK框架对数字电子技术的教法进行体系化研究，形成体系化的教法“菜单”及知识点的“烹饪手法”；第四部分从实践的角度出发，面向学生思维要素建构对数字电子技术核心知识点的参考教法进行案例化研究，以期启发数字电子技术知识点探究与建构的方法和艺术。


目录
第零篇 绪论篇
0.1 教学研究的背景及相关政策 3
0.2 面向数字时代思维方式的教学研究 4
0.2.1 数字电子技术教学研究的综述与反思 5
0.2.2 基于学生思维要素建构的能力模型 6
本篇 小结 12
参考文献 13
第*篇 教材篇
第1章 中外数字电子技术教材的比较研究 17
1.1 国内外教材概述 17
1.2 被比较教材的选择原则 18
1.3 被选教材的横向比较 21
1.3.1 知识内容的比较 21
1.3.2 知识体系安排顺序的比较 23
1.3.3 写作风格的比较 24
1.4 当前教材改革的主流思路 25
1.4.1 回归“三基” 25
1.4.2 教材立体化 25
1.4.3 应用导向 26
1.5 结论及建议 26
本章小结 27
参考文献 28
第2章 数字电子技术教材内容解构与重构 29
2.1 传统的教材内容重构思路 29
2.1.1 专题式重构 29
2.1.2 基于CDIO的重构 30
2.1.3 基于器件和方法的重构 30
2.1.4 职业导向的重构 31
2.2 一种基于0、1特性的内容重构方法 33
本章小结 35
参考文献 35
第二篇 教法篇
第3章 TPACK框架下的数字电子技术课堂教学模型设计 39
3.1 “主体-主导”结构的课堂教学模型 39
3.2 基于TPACK的教学知识框架 40
本章小结 41
参考文献 42
第4章 数字电子技术的学科教学手法 43
4.1 数字电子技术的教学知识 44
4.1.1 讲授式教学法 44
4.1.2 启发式教学法 45
4.1.3 案例教学法 48
4.1.4 任务驱动教学法 52
4.1.5 项目驱动教学法 54
4.1.6 PBL教学法 57
4.1.7 探究式教学法 59
4.1.8 科研教学法 63
4.2 数字电子技术的技术教学知识 66
4.2.1 翻转课堂教学法 66
4.2.2 混合学习教学法 70
本章小结 72
参考文献 73
第5章 数字电子技术的学科内容知识 75
5.1 面向思维结构的数字电子技术知识要素 75
5.2 数字电子技术的内容知识 77
5.3 数字电子技术的知识点认知矩阵 79
本章小结 81
参考文献 82
第三篇 案例篇
第6章 逻辑代数的教学研究与案例 85
6.1 知识矩阵与教学目标 85
6.2 重难点分析及讲授方法建议 85
6.3 教学设计样例及点评 87
6.3.1 逻辑语言及其特性的教学建议 87
6.3.2 逻辑表达式及其化简的教学建议 94
6.3.3 卡诺图及其化简的教学建议 101
第7章 组合逻辑设计方法的教学研究与案例 111
7.1 知识矩阵与教学目标 111
7.2 重难点分析及讲授方法建议 111
7.3 教学设计样例及点评 112
7.3.1 组合设计方法论模型的教学建议 112
7.3.2 组合设计原理和步骤的教学建议 125
7.3.3 技术设计（电路作品）评价模型的教学建议 127
第8章 触发器的教学研究与案例 130
8.1 知识矩阵与教学目标 130
8.2 重难点分析及讲授方法建议 130
8.3 教学设计样例及点评 131
8.3.1 门的结构演化与记忆效应的教学建议 131
8.3.2 触发器及其进化过程的教学建议 136
8.3.3 触发器作图方法的教学建议 154
8.3.4 结构和功能关系的教学建议 160
8.3.5 触发方式的探讨教学建议 162
第9章 计数器的教学研究与案例 165
9.1 知识矩阵与教学目标 165
9.2 重难点分析及讲授方法建议 165
9.3 教学设计样例及点评 166
9.3.1 进制的本质的教学建议 166
9.3.2 任意进制的设计思想及设计步骤的教学建议 168
9.3.3 新型任意进制的探索的教学建议 174
本篇 小结 179
参考文献 179


第零篇 绪论篇
　　0.1 教学研究的背景及相关政策
　　提高教育质量、推进以学生为中心的教与学方式方法变革是近年来教育部及教育界倡导的重要主题之一。课堂是当前开展教学活动的主战场，提高课堂教学质量是提高教育质量的关键。2012年《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》［1］第五条就明确要求“创新教育教学方法，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学”。2016年教高〔2016〕2号文件《教育部关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》［2］再次提出“改革教学方式方法，广泛开展启发式、讨论式、参与式教学。”从倡导到广泛开展的政策变化不仅指明了教学方式改革的方向，也进一步明确了改革的现实需求和迫切要求。文件第五条进一步要求，着力推进信息技术与教育教学深度融合。具有学科专业优势和现代教育技术优势的高校，要以受众面广量大的公共课、基础课和专业核心课为重点，致力于以学为本的课程体系重塑、课程内容改革，建设一批以大规模在线开放课程为代表、课程应用与教学服务相融通的优质在线开放课程。创新在线课程共享与应用模式，推动优质大规模在线开放课程共享、不同类型高校小规模定制在线课程应用、校内校际线上线下混合式教学，推进以学生为中心的教与学方式方法变革。
　　落实在行动上，教育部相继推出多项重大举措。如《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》提出实施“卓越工程师教育培养计划”，这是我国高等工程教育的一项重大改革，旨在加强课程改革，提高学生实践能力和创新能力，造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。为了促进高等学校电子技术、电子线路课程教学改革，交流课程教学改革经验，探索新形势下如何加强电子技术、电子线路的课程建设，教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会等机构开展了多方位的工作，围绕电子技术、电子线路系列课程，就“如何提高教学质量，产、学、研如何更加紧密结合、互相促进，探索教学改革与创新的新思路”等议题，展开了多轮深入的研讨。通过建立高等院校、出版社和企业之间沟通、交流、合作的平台，对电子线路课程的理论和实践教学改革起到指导和推动作用。2016年11月教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会、中国电子学会电子线路教学与产业专家委员会、全国高等学校电子技术研究会联合在北京航空航天大学主办了中国电子学会电子线路教学与产业专家委员会会议暨首届全国高等学校青年教师电子技术基础、电子线路课程授课竞赛决赛。此次全国竞赛历经半年之久，涉及全国20多个省市、200多所本科院校，共计200余名教师参加初赛，经过全国六大赛区的初赛遴选，产生决赛选手72名，包括西南、西北、中南、东北、华北和华东赛区一等奖选手以及中国人民解放军“八一”杯选拔赛的获奖选手。这次全国性高等学校青年教师电子技术基础、电子线路课程的授课竞赛，以加强电子技术基础、电子线路课程青年教师教学基本功和能力训练为着力点，充分发挥授课竞赛在提高教师队伍中的引*示范作用，鼓励青年教师更新教育理念，掌握现代教育教学方法，努力造就一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高素质专业化教师队伍。参赛各高校间积极交流课程教学改革经验，探索新形势下如何加强电子技术、电子线路的课程建设，对促进和带动全国电子线路课程的理论和实践教学改革、提高教学质量和水平起到了重要的示范作用。从比赛情况看，比的不只是将知识点讲清楚，更是比教的艺术、教的角度、教的层次以及教的创新手段。
　　可见，无论从政策层面还是具体的措施，努力提高课堂教学质量是教学方法创新的根本途径之一，在此共识下，新时期开展针对具体学科的教学知识研究势在必行，本书关于数字电子技术的教学研究与案例实践正是基于此背景下的一种学术研讨和具体实践。
　　0.2 面向数字时代思维方式的教学研究
　　传统学科教育与教师教育相互分离的教育体制使得对教师教学能力的培养存在一定先天的不足，一个重要原因是教师特有的教学领域知识没有受到重视，针对大学专业课程如数字电子技术的学科教学知识更是缺乏。
　　如何理解和落实教育部提高高等教育质量的相关要求？如何在课程教学中导入*新的主流教育理论和学习理论？如何结合数字电子技术的知识特点和课程实际切实落实课程的启发式、探究式、讨论式、参与式教学？现代教育理论将教育分为三个层次：一是让受教育者知道世界是怎样的，成为有知识的人；二是让受教育者知道世界为什么是这样的，成为会思考的人；三是让受教育者知道怎样使世界更美好，成为有创造能力的人。数字电子技术作为专业核心基础课程具有很强的技术性和工程性，是培养学生思维方法、工程意识和创新能力的良好载体。然而，纵观国内外数字电子技术的传统课程教学，大都还停留在教育的第*层次上，即将传授知识作为教学的核心目标，课堂容量、课程信息量的大小仍作为评价教学的主要指标之一，但在教学策略、方法及手段上学生的主体地位仍然不够突出［3］。
　　课堂是当前开展教学活动的主战场，提高课堂教学质量是教学方法创新的根本途径之一。数字电子技术到底应该教会学生什么？教什么？怎么教？如何解决“教与学”的矛盾？如何体现“以学生为中心、以教师为主导”？教师如何理解自己的教学行为？如何驾驭课程知识？数字电子技术课程是国内外电类各专业本科教学的核心骨干课程，是向学生传授科学思维和工程观点的重要载体和途径。本书根据作者多年的教学实践、科研实践以及参加全国教学比赛的学习经验，对数字电子技术的教学理念、教学模型及实施方法进行总结研究与提炼，并对数字电子技术核心知识点的教学进行案例研究与点评，通过探索以期对数字电子技术课程教学的研究与实践起到抛砖引玉的作用。
　　0.2.1 数字电子技术教学研究的综述与反思
　　近年来针对数字电子技术课程教学的期刊论文很多，也涌现出一些优秀实践案例和成果，如教学生学会像电子科学家那样思考问题、教学生学会像电子工程师那样解决问题等诸多观点。不过，大多的研究与实践存在一种偏向，即更多的是从课程与教学论视角作为一种教学模式或学习方式来研究，而很少将它作为一种认知过程，从科学认识论与工程方法论等哲学的视角进行探讨。课程教学作为认知环节中的一环，显然不是仅仅通过教学模式或学习方式这样局部的研究就能完全解决的，它需要教师站在比课程教学本身更高的层次上，如认知科学、技术哲学、教育哲学的高度，以一种反思与超*的视角来研究和认识，才能为驾驭课程教学的手法奠定一个高屋建瓴的认识论基础，这既是实施数字电子技术课程教学的基本前提，也是避免教学研究泛化和异化的有效措施。
　　在课程目标的认知方面，综合国内外相关研究成果，大多认为应该源于学科而高于学科，即大学的教学活动应该将传授知识和发展智能相结合。具体到数字电子技术课程本身，相关研究资料中提到的多维课程目标可归纳为如下几个层面。
　　（1）知识层面：学生应掌握数字电路的基本概念、基本电路、基本原理及主流应用。
　　（2）能力层面：学生应该得到电路设计能力、实践操作能力、查阅资料能力、工程应用能力以及电路评价能力的锻炼。
　　（3）思维层面：电路设计是一种思维再创造，应使得学生具备一定哲学思维、科研方法、学科特有思维方式等思维能力。
　　（4）素养层面：电路设计作品作为劳动成果会反作用于生活实践，因此，应教给学生正确的价值观、工程观及人文素养，培养其热爱科学、实事求是的作风，培养其对社会的责任心和使命感，形成积极的人生态度等。
　　在课程教学手法方面，近年来出现了探究式教学、翻转课堂、以学生为中心等新思想新方法，但在实践上仍有新瓶装旧酒之嫌，还有待从模型、方法、流程上进一步完善。以科学探究教学为例，该方法的核心思想是“通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神的一种学习方式”［4］。从课程与教学论角度说，科学探究教学作为一种教学模式区别于知识接受型教学，包括教学目标、教学过程、教学原则、教学策略以及师生角色等。但科学探究不完全等同于工程研究，文献［5］认为目前由于人们对探究教学模式的认识存在着简单化倾向，对科学教学产生了负面的影响。主要表现在以下几个方面: 囿于经验主义科学观，不能反映科学的本质；把科学教学过程简单等同于科学研究过程，不能反映科学教学过程的本质；强调做科学，忽视学科学，不利于对概念的深层理解；教学操作方法单一化与模式化，不利于学生理解科学的本质。因此，对新型教学手法的探讨、实践仍需要从认知过程等高度进一步研究。
　　在课程教育方法论方面，如何辩证理解教与学的对立统一不仅仅是教育方法论需要回答的问题，更是人类认知及进化方法的重要命题。当今数字化时代及人工智能的深度发展，关于“学习”本身又有了新的视角，在近年来人工智能陆续击败象棋、围棋大师的语境下，人类如何学习？应当学习什么？怎样提高学习效率？一些专著如美国布兰思福特的《人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校》对此进行了系统性的探讨，包括学习的迁移能力、有效教学的专家知识等。因此，从教育方法论的高度讨论及回答这些话题显得越来越迫切。教与学都属于人类的思维活动，因而具有同一性，然而教是一种传授机制，学是一种接受机制，它们又是互相对立的。以学生为中心的核心含义之一就是将学生知识形成、技能应用、能力迁移、智力发展的程度作为衡量课堂教学质量重要标准，教师所传授的知识、方法，从学生角度能够理解并内化为思维和能力吗？教学活动的实质在于解决教师与学生之间、教师与教材之间的矛盾，进而解决学生与所学知识、发展能力之间的矛盾，它是学生的认知过程 ［6］。站在学生的角度，行为主义、认知主义、建构主义等理论为理解学习提供了有效视角，但在学习非正式化、网络化的今天，这些理论在有效阐释数字化学习上存在缺陷，连接主义应时而生，除了关注学什么、怎样学外还须研究从哪里学，站在连接主义的观点，以学生为中心的教学过程应该是帮助、引导学生将不同知识节点或信息源连接起来的过程，该理论对教师的角色、作用以及教学的技能知识提出了新的要求。
　　在课程教学实践方面，教育部等机构组织了部分骨干课程的全国性教学比赛，数字电子技术作为核心基础课以及快速演化的学科，教什么、怎么教是竞赛讨论的主要议题之一，数字电子技术是什么性质的课，其知识具有什么特点？能以这些知识作为载体让学生体验并发展出什么智能呢？来自全国的专家及教师代表并没有给出现成的答案，而是鼓励创新、百花齐放。可见，当前教与学无论理论研究还是实践探索都还处在一个探索期，并没有达到可以定型的程度，因此，基于以上讨论的启发以及自己的研究实践，下面将给出作者的思考以及对以上问题的一种参考回答，供同行交流。
　　0.2.2 基于学生思维要素建构的能力模型
　　形成、发挥和提升学生的主体性是近代教育改革的主题，学生的主体性在