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摘要:本文应用“启发式教学”方法于“数字电路与系统设计”课程中。具体实践时，采用“提出问题”、“启发思考”、“二分解答”以及“对比分析”四个步骤，将复杂的设计问题通过“提问－启发－思考－解答”的思路循序渐进给予解决。教学实践表明，启发式教学取得了良好的教学效果，值得深入持续推广。
关键词:数字电路;启发式教学;解答与对比
0引言
“课堂提问、学生回答”这一师生互动的基本形式，一直是教学实践环节中很重要的策略之一，也是广大教师们教学质量提升的“法宝”，应用十分广泛［1～2］。2017年10月17日《新华日报》文体版上发表的一篇“好的教育，是一场与生命的对话”中指出:“引导学生自主研究与探索”，引导学生跳出书本死知识，参与连接黑板世界和现实世界的实践”是非常重要的。通过“提问与启发”，激发学生的兴趣点，提高课堂参与度也适用于高等学校的专业课教学［3］。“数字电路”属于电子信息大类专业课教学的主干课，具有工程实践性强、课程内容更新快以及前沿研究发展迅速的特点。正因为如此，“数字电路”课程教学改革、教学方法的改进以及教学策略的凝练势在必行。文献［4］结合目前数字电路技术的发展现状，从教学改革指导思想、教学内容、教学方法、教学手段以及实践性教学多方面提出了若干建议。其中，文章指出，设计方法及新技术的补充是教学内容改革的重点。教学内容要增加实践教学;教学方法应围绕教学内容的增加，利用课堂讨论，增强学生主观能动性和自学能力;同时要改善考试考察方式，增加实验考核。教学方法方面，提到要利用多媒体、计算机仿真以及网络教学三种方式，增强教学效果。此文献对数字电路的教学方法进行了归纳，为数字电路及相关信息大类专业课的教学方法实践提供了一定指导和借鉴。文献［5］阐述了“单片机接口技术”课程中进行的教学模式探索。该文围绕人本、构建以及发展思想，在课堂、练习、考核及课程设计几方面进行创新，取得了较为显著的教学效果。文献［6］基于“数字电路”课程，提出了项目化教学的实践方案。具体实践环节，课堂上引入讨论法，教学内容上增加设计类实验。本文首先阐述了启发式教学模式的核心思想，再通过教学实例分步骤阐述具体教学实践策略，继而基于教学实践给出了启发式教学的设计准则。最后，对全文进行总结。
1启发式教学模式概述
“启发式”教学理念的核心在于“提问”，即构建基于问题探索的对话情境，提倡运用质疑与设问将学习内容巧妙地转化成以问题探究为核心的教学对话。从而激发学生的学习动机，帮助学生理解。基于“数字电路”课程的普及性，以及学生对知识的掌握程度不同，拟采用近30年“数字电路”课程总结出的启发式教学模式。“启发式”教学模式，主要包括“提出问题”、“启发思考”、“二分解答”以及“对比分析”四方面。图1中提出问题环节可以是多个问题，一个个的问，展开形式可以多样，可以通过后面分别搭配“启发思考”、“二分解答”，也可以同时搭配“启发与解答”。提出问题及启发思考的核心目标是激发学生的学习动机，这也是启发式教学过程中的关键所在。因此，如何设定问题以及启发方式的选择是至关重要的。具体实践时，通常采用“设问－思考－解答－对比再思考”的循序渐进模式。针对具体的教学内容，采用启发式教学上课时不断提出问题，启发同学们思考，请同学们回答，然后给出答案。教师通过循循善诱的讲解，启发和引导同学们同步思考，具体通过“提问－思考－做题同时启发－对比答案同时总结”的模式，使他们能够在逐次递进的讲解过程中能够集中精力，取得了良好的教学效果。所述“启发式”教学模式，体现在“数字电路”专业课的教学环节中的各个阶段，下面分阶段介绍。
2启发式教学的分布解析
2．1启发式教学之“提出问题”
“提出问题”是启发式教学的第一步，主要针对“数字电路”课程中的概念和方法引出而设计的。通常，“提出问题”是针对一个没有学过的概念，这时“提出问题”也成为背景延伸式教学法的核心内容，通过“提出问题”引出新概念，可大大激发同学们的学习动力。“提出问题”的具体实践过程为:教师在讲解每一部分内容时都通过举例方式引出，让学生们思考这个概念或方法的背景是什么?从而进一步引出该概念在数字系统中的地位如何的讲述。比如讲解JK触发器之前，首先询问学生，各种RS触发器都有一个共性:就是可能出现不允许的状态。这个不允许的状态能否避免?有没有可能对它进行改进?给学生2分钟进行思考，并启发和提示学生可通过添加输出到输入的连线来解决。给出其中一个连线，和学生一起分析功能;再添加另外一条，再一起分析功能;至此，引出了JK触发器的发明思路。给出JK触发器的设计过程后，再鼓励学生继续思考，针对或非型的触发器，如何添加输出到输入的反馈?
2．2启发式教学之“启发思考”
应用“启发式教学”，针对所讲授内容提出相应的问题，再引导学生交替思考是非常关键的。前述已知，“启发式”教学理念的核心在于“提问”，即针对教学内容拆解和凝练出各种问题是极其关键的，教学实践环节具体采用“问题拆解”及后续的“启发思考”策略。“启发思考”在具体教学实践过程中，往往伴随着“交替思考”以及“层层递进”，将所提问题一点点启发和分解。例如，在讲授编码器时，给大家抛出一个每天都能用到的应用实例:电脑键盘，问大家，键盘上敲出的信息，传输到计算机中是采用什么形式的。
2．3启发式教学之“二分解答”
与“对比分析”所谓“二分解答”就是教师备课时准备答案，上课时让学生解答给出答案。针对编码问题，在“提出问题”和“启发思考”之后，让同学基于前述知识列出“4－2编码器”的真值表、表达式及逻辑图。接着，针对“多键一起按下，编码器会输出什么结果?”这一问题，让学生边思考边解答，给2分钟时间。与此同时，教师将备课时准备的准确答案作为参考写在黑板上。“二分解答”的思想，即，兵分两路分别做答。这个思路对教师备课的要求较高，教师在备课时，要思考学生课上可能会问什么问题，以及对应问题的答案是什么。“二分解答”给学生在启发基础上，有一个解答多样化的拓展空间，便于学生灵活学习知识，做到举一反三。
2．4启发式教学之“对比分析”
“启发式教学”的“对比分析”是对于需要讲授的具体内容，教师精心设计问题，然后针对师生的解答进行对比。再结合解答的多样性，进一步给学生拓展答案的空间，即针对一个具体问题，会出现不同解答，所谓“条条大路通罗马”。因此，在“对比分析”过程中，鼓励同学们用不同的方法实现，使得同学们能够在参考借鉴的基础上，进行深入思考和理解。
3启发式教学策略在教学实践中的应用
3．1“质疑策略”的教学实践
质疑策略，例如接着前面JK触发器引出后的讲述。给同学们一个“质疑”的例子:难道JK触发器就没有缺点了吗?是不是每个输出都符合JK触发器的规则?给同学们JK触发器的输入波形图，如图2所示，在第6周期内，在CP=1时，输入J信号有变化，我们希望输出要随输入改变，让同学们分析电路的输出。在切换部分，输出并不随输入改变;再继续引导学生，上述分析是正确的。让学生自己发现问题，同时启发提问:JK触发器是完美的吗?这样通过上述问题及一个小分析，将JK触发器的一次翻转问题讲述清晰明白了。
3．2“问题拆解策略”的教学实践
“问题拆解策略”就是将“大问题”一步步拆解为“小问题”，再逐个解答。例如，在讲授编码器时，让同学们能够设计编码器是最主要的。也就是说“设计编码器”是个“大问题”。围绕这个“大问题”，如何凝练出一系列“小问题”，再引导学生循序渐进去解决，是启发式课堂教学设计的主要内容。围绕这一如何设计编码器的“大问题”，笔者凝练了如下若干“小问题”:(1)从学生都熟悉的键盘入手，提出一个问题，键盘里有没有编码?(2)基于电脑键盘包括手机键盘、输入法键盘，让学生思考为什么要进行编码?(3)生活中还有没有其他的编码方式?在给出“大问题－小问题”后，通过引导学生“交替思考”来使学生对要讲授的内容有感性的思考和深刻的印象，即通过如下系列“交替思考”问题:(4)什么是编码器?(5)编码器应该是什么样子的?(6)编码器应该有多少输入、多少输出?(7)其逻辑图应该什么样?(8)真值表应该什么样?(9)用门电路如何设计?上述问题(4)到(9)中，每个问题后面都留出一定时间供学生思考，并在学生思考过程中，给出相反、不完整或者偏颇的答案，通过观察学生的反应，再给出正确答案的讲解。最后告知，设计方案不唯一，还可以用其它门电路进行设计，鼓励同学们课后用其它方法进行设计，写到作业中，鼓励他们将自己思索得出来的设计方法并酌情反映到平时成绩中。因此，通过将“如何设计编码器”这一个大问题，拆解为(1)到(9)的小问题，引导学生解决一个个小目标，一一解决了小问题后，循序渐进地，就解决了“如何设计编码器”这一个大问题。
4结语
本文从启发式教学对技术背景介绍入手，围绕“提出问题”、“启发思考”、“二分解答”以及“对比分析”四方面，展开递进式的叙述。具体围绕若干知识点，结合质疑及设问策略，将“数字电路”若干技术问题的探索与对话情景一步步展开。启发式教学不仅在我们学院起了示范作用，给教师们做出了榜样;最主要的，收到了学生们一致好评，学生评教成绩优异，年均成绩高达97分。因此，启发式教学法将枯燥的专业课教学通过启发讲授使得教学资料与资源日益丰富和发展起来，值得长期推广。
参考文献:
［1］李鹏程，让数学课堂充满问题，让问题启发学生思考［J］．长春:数学学习与研究，?2014(12):34-35．
［2］赵红微，让课堂充满问题让学生充满思考———利用“教学案”培养学生的问题意识［J］．长春:数学学习与研究，2014(12):34-35．
［3］古晓君，课堂提问的意义在于启发对话和思考［J］，石家庄:教育教学论坛2018年18期．
［4］朱正平，陈锟，蓝加平，数字电路课程教学改革探索［J］，武汉:中南民族大学学报(自然科学版)，pp．7-9，2008．6．
［5］张伟，单片机与接口技术课程研究型教学模式研究［J］，重庆:西南师范大学学报(自然科学版)，2018/06．
［6］黄淑珍，“数字电路”课程教学研究［J］;南京:无线互联科技，pp．93-94，2018．8．
作者:丁志杰 卢继华 张延军 赵宏图 单位:北京理工大学