“先行组织者”理论在《数字电子技术》课程教学中的应用

黄为勇，陈奎，高玉芹

摘要：针对我校应用型本科电子信息专业学生的实际情况和《数字电子技术》课程的特点，将奥苏泊尔的“先行组织者”学习理论应用到课堂教学、课程实验及电子电路设计的每个阶段。教学实践表明这是提高《数字电子技术》课程教学效果的一个有益尝试，对提高学生的学习兴趣，强化基础知识与基本技能的掌握以及应用创新能力的培养具有较好的促进作用。

关键词：数字电子技术；先行组织者；教学改革；应用型本科

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）16-0075-02

一、引言

《数字电子技术》是我校应用型电子信息类本科专业的一门专业平台课程，该课程对学生掌握电子技术的基础理论、分析方法与设计方法以及培养专业素质和创新能力具有重要意义，在专业培养计划中具有十分重要的地位。由于该课程的理论性与实践性都比较强，如何在规定的学时内更好完成课程教学工作，提高学生的工程应用能力和实践创新能力是一个需要我们认真探索的课题。近年来，我们在教学中始终遵循以培养学生工程素质和综合应用能力为宗旨，围绕如何将教学理念切实地转化为教学行为，渗透到教学方法、教学内容等实际教学工作中，不懈改革与探索我校应用型本科专业《数字电子技术》课程的教学方法。针对《数字电子技术》课程理论性、实践性与应用性都比较强的特点，为了引导学生积极学习以达到理想的教学效果，我们把整个课程教学为三个阶段：第一阶段为课堂理论教学阶段，强调对电子技术基本理论知识的理解；第二阶段为实验教学阶段，通过实验强化对相关电子器件与相关知识的掌握；第三阶段为电子电路设计阶段，强调利用所学知识解决工程实际问题能力的锻炼。同时将美国著名教育心理学家奥苏泊尔（David·Ausubel）“先行组织者”学习理论应用到《数字电子技术》课程教学的每一个教学阶段，教学实践表明这对提高学生对课程的学习兴趣，强化基础知识、基本技能的掌握以及创新能力的培养具有较好的促进作用。

二、奥苏泊尔“先行组织者”理论

“先行组织者”是奥苏泊尔提出的一种新型学习理论。奥苏泊尔认为，当学生面对一个新的学习任务时，如果学生原有的认知结构中缺少同化新知识适当的上位观念或原有的观念不够清晰，则有必要设计一个先于学习材料呈现之前呈现一个引导性的材料。这个引导性的材料可以是一个概念、一条定律、一段说明文字，也可以是通俗易懂的语言或直观形象的具体模型，在概括包容的水平上必须要高于要学习的知识或材料，一个与新旧知识发生联系的桥梁，这种引导性的材料称为“先行组织者”。“先行组织者”在学生学习较陌生的新知识，缺少必要的背景知识准备时，对学生的学习可以起到明显的促进作用，有助于学生理解与掌握不熟悉的教学内容。

三、“先行组织者”理论在《数字电子技术》课堂教学中的应用

《数字电子技术》课程的理论性比较强，课堂教学阶段的主要任务是使学生掌握大量系统的基础理论知识，达到这一目的最有效的方法是接受式学习。这是因为采用接受式学习不仅可以使学生在短时间内学到大量的知识，而且可以充分发挥教师在教学中的主导作用。为避免传统的“师讲生听”的满堂灌的被动式和机械式的接受学习，我们在这一教学阶段采用了奥苏泊尔有意义的接受式学习方法。为了实现有意义的接受式学习，我们在选择和安排教学材料时，充分考虑学习材料的逻辑意义及联系，并尽可能与学生认知结构中的有关知识相联系。在讲授新知识前，先给学生提供包含范围较广，概括水平高的引导性材料，即“先行组织者”。由于先行组织者在学生已掌握的知识和需要学习的内容之间建立了联系，从而使学生更有效地学习新的知识。例如，在讲授含约束条件的逻辑函数化简时，我们通过向学生讲述他们熟悉的生活中具有约束条件的例子作为先行组织者进行类比说明，使学生不仅能够深入了解非常难以理解的逻辑函数约束项的概念，明确了逻辑函数化简的本质，而且使学生已有知识向学习目标有关知识的迁移，激发了学生学习的热情，同时也对新的学习内容产生极大的期待，有效地提高了效果。

四、“先行组织者”理论在《数字电子技术》实验教学中的应用

《数字电子技术》课程实践性比较强，传统的依附于课堂理论教学的实验课程基本采用缺乏弹性的实验教学模式，内容更新缓慢且主要以电子器件功能验证性实验为主。实验过程中，学生只要按照实验指导书操作，并不需要较深入地思考就可以完成实验任务。这种实验教学模式使得作为教学主体的学生对实验课程的兴趣大大降低，缺乏对学生主动探索精神与独立动手能力的培养，也不能满足对学生创新能力培养的需求。为了提高教学效果，根据奥苏泊尔的“先行组织者”理论，我们在《数字电子技术》实验课程教学过程中，首先讲述一些实际工程应用中的典型实例，并以此为背景从复杂的工程应用系统中提练一个相对简单的数字电路实验，并给学生创造基本的实验环境，使学生在实验室能够在规定的时间内完成该实验。例如，我们在数字钟实验课中首先讲解定时器/计数器在计算机系统及电子系统中的重要作用和功能，然后从中提练一个较为简单的数字钟，由学生根据自己不同的生活体验，设计一个应用于不同场合及不同功能的数字钟，并由学生自己提出不同的实验目的与实验要求，在此基础上选择相关的器件自主设计，最后在实验室中完成器件测试、电路搭建以及功能测试等任务。教学实践表明，这有效地提高了学生的学习兴趣，学生主动获取相关电子器件与应用相关知识的积极性明显高涨，教学效果良好。

五、“先行组织者”理论在电子电路设计教学中的应用

为了全面培养学生的工程应用与创新能力以及与后续的各类大学生电子设计竞赛相衔接，我们在《数字电子技术》课堂教学结束后，要求学生设计一个综合性并具有实际应用功能的电子电路，完成电子电路系统的设计、装配、调试、测试以及设计报告的撰写等全部工作。针对目前电子电路设计的教学内容陈旧、缺乏新意，与实际工程需求脱节，学生自主学习能力差以及学生过分依赖老师等问题，我们把“先行组织者”理论也引入这一教学阶段。鉴于各类大学生电子设计竞赛具有理论与实际紧密结合，竞赛内容中既有理论设计又有实际制作，是全面检验和加强学生的理论基础和实践创新能力有效的引导性材料，我们以历年各类的竞赛题目为原型，将比赛的真题作为“先行组织者”，由学生自行独立地进行电路原理设计、硬件制作与调试、设计报告撰写、现场调试与答辩并撰写设计报告。这不仅有效地提高了学生的学习兴趣，有利于培养学生的自主学习习惯和创新思维能力；也变过去传统的以“老师当演员，学生当观众”的教学模式为“学生当演员，老师当导演”的强调以学生为主体的新型教学模式，极大激发了学生的创新欲望；同时也为学生参加全国和省电子设计竞赛、毕业设计以及参加教师的科研活动奠定了坚实的基础。教学实践表明，这是应用型本科高校强化电子信息类学生的工程实践能力培养和应用型创新人才培养的一种有效手段。

根据我校应用型本科专业学生的实际情况、《数字电子技术》课程的特点以及创新型应用型人才的培养目标，把美国著名教育心理学家奥苏泊尔的“先行组织者”学习理论应用到《数字电子技术》课程的课堂教学、实验教学及电子电路设计的每一个阶段，极大地提高了学生对数字电子技术课程的学习兴趣，强化了基础知识、基本技能以及工程应用能力的培养，达到了较好的教学效果，近年来我校在全国及江苏省大学生电子设计竞赛、“飞思卡尔”杯大学生智能车比赛以及工信部全国电子专业人才设计与技能大赛中都取得了较好的成绩。

参考文献：

[1]姜雪平.先行组织者教学策略在美术教学中的应用[J].教育理论与实践，2012，32（12）：61-62.

[2]黄为勇.奥苏泊尔及布鲁纳学习理论在“数据结构”教学中的应用[J].理工高教研究，2005，24（6）：9-10.

[3]黄皓，齐真.先行组织者教学策略在纺织专业课程中的应用[J].职教通信，2010，（12）：57-58.

作者简介：黄为勇（1963-），男，江苏扬州人，博士，副教授，主要从事电子与信息技术的教学与科研工作；陈奎（1971-），男，江苏徐州人，博士，副教授，主要从事电子与信息技术的教学与科研工作；高玉芹（1964-），男，江苏徐州人，副教授，主要从事电子与信息技术的教学与科研工作。