模电基于ICT整合教学模式理论与实践探索-模拟电子技术

1、“模电”基于ICT整合教学模式理论与实践探索课题研究实施方案湖南衡阳师范学院课题组：陈列尊、张登玉、游开明、谭岳衡刘艳波、陈卫东、陈扬、尹军、谭晓兰、陈瑾一、本课题研究的意义“模拟电子技术基础”是电气信息类、自控类等专业重要的专业基础课。本课程主要有以下特点：1）规律性和非线性。2）工程性和实践性，实验室教学是学习者的重要学习和实践环节。3) 电子技术发展迅速，内容多、更新快，要求学习者在掌握基本概念、理论和模型的前提下，培养自主学习能力。4）作为一项集复杂认知技能、实践能力和科学素质培养于一体的教学活动，学习者不但要锻炼和培养创造性地分析问题和解决问题的能力，同时，还要使学习者探索过程中学到

2、认识事物的思维方法，从而形成正确的世界观、价值观和方法论。进入90年代后，以信息与通信技术（简称ICT）为基础的现代教育技术飞速发展，对人类生产、生活和学习活动产生了深刻的影响。信息时代也是复杂性时代，复杂性时代的教学设计需要复杂的学习理论来指导。当前，现代自然科学正孕育着一场空前的根本性的变革。实验物理学和牛顿宇宙模型确立的从有序性去认识世界的观念，以及还原论和实验研究的方法和客观地描述自然的思想支撑着整个近、现代科学体系达三、四百年之久,一度被认为是千古不变的科学准则。然而，相对论的出现，量子论的创立，驱散了关于绝对空间和绝对时间的幻觉，导致人们的宇宙观及其有关观念的重大变革。三十年代后期

3、，贝塔朗菲首创系统论方法，确立了系统科学的观念，与此同时，控制论和信息论的问世，亦为自然科学和社会科学的发展开创了全新的领域。随之而起的被称作“新三论”的耗散结构理论、协同论和突变论，以及被称作“新新三论”的分形论、超循环论和混沌论，更以磅礴的气势席卷全球。这些的最新理论日益深入自然科学、社会科学的各个领域，并从根本上动摇了现存基本定律、方程、原理等几百年来自然科学的核心部分（而这些永恒的定律曾几乎被认为统治着整个宇宙），使人类固有的一些传统观念濒于崩溃。随着这些理论研究深入和新的科学发现不断出现，人们逐渐认识到，系统大于其组成部分之和，系统具有层次结构和功能结构，系统处于不断地发展变化之中，

4、系统经常与其环境进行物质、能量和信息的交换，系统在适当的条件下能形成更加有序的结构（自组织），而确定性的系统却又有其内在的随机性，而看似随机的系统却又有其内在的确定性。这使许多科学家感到困惑，也促使一些有远见的科学家开始思考并探索新的道路。复杂系统和系统的复杂性就是在这样的背景下提出的。它致力于寻求各种复杂现象之间的联系，努力追寻复杂系统的普遍行为，揭示了有序与无序的统一、确定性与随机性的统一，因而被誉为本世纪自然科学的又一次大革命。当前系统科学的研究已形成多个学派与学术团体，其中工作影响最大的是美国的圣菲研究所（SFI）, 而由霍兰于1994年正式提出的复杂适应系统Complex Adapt

5、ive System简称CAS)理论影响尤其突出,该理论虽然提出不久，但因其思想新颖和富有启发，已经在许多领域得到了应用。二、本课题研究的主要思路、重要观点运用复杂性系统理论和方法，尤其是复杂适应系统（CAS）的主体交互理论和广义进化学习理论，结合建构主义学习理论，从研究理工科学生的知识建构入手，构建一个新型的认知系统软硬结构演化模型。模型为指导，以现代信息技术和网络为基础，经过2-3年的探索、实验和改进，将传统教学模式、教材与ICT和现代教育思想有机整合，使课堂教学、实验室实践教学、虚拟实验和网络学习成为一个有机整体，构建全新的、基于ICT的“模电”整合教学模式。其基本思想：以现代信息通信技

6、术（ICT）为基础，在霍兰的复杂适应系统（CAS）主体交互理论、拉洛兹的广义进化认知理论、及建构主义学习理论等理论的指导下，以网络为纽带，充分整合现有的各种教育资源和教学模式，以有指导的自我调控学习为基本学习形式，辅助以其它教学形式，如课堂集体教学，实验室教学、小组学习、协作学习等，它的核心目标是促进交互的发生和增加交互发生的有效性，其最高目标是培养能适应学习化社会、基本建立了“学会生存”知识体系、全面发展的高素质人才。三、本课题创新程度，理论意义，应用价值1本课题运用复杂性系统理论和方法，尤其是复杂适应系统（CAS）的主体交互理论和广义进化学习理论开创性地研究理工科学生的知识建构，建立全新的

7、认知系统软硬结构演化模型，该模型的建立将对认知理论与学习理论的研究，特别是运用计算机模拟学习过程提供新理论基础。2构建的全新的、基于ICT的“模电”整合教学模式，通过促进交互的发生和发生的有效性，来促进学习，追求科学精神和人文关怀的和谐圆融，不但可以为模电教学建立一整套实际可行的理论与方法，并将建立一个网上学习平台，成为模电远程学习一个重要网站。3本课题的重要研究内容以EDA和虚拟仪器为基础的计算机虚拟实验和基于网络的协作实验研究与开发，将为电子技术远程实验教学这一难题提供全新的解决方案。四、课题研究计划预备阶段（2002年7月2002年12月，负责人：陈列尊）课题组成员对课题研究内容进行讨论

8、，并根据自己的特点和特长选择相关研究方向与内容，各自开展前期研究，并定期会面，交流讨论，并围绕研究目标制定研究计划，并进行适当的分工。开展模电网络课程网络教学理论基础和基本原则的研究并初步确立建站基本原则，为下阶段网络课程的开发做好理论准备。由陈列尊负责开展复杂认知系统模型的理论研究，初步建立一个复杂性认知系统模型的基本模型，并运用该模型，根据模拟电子技术教学特点与要求，指导完成模拟电子技术课程复杂认知系统智能系统和情感系统的培养目标与以及围绕这些目标完成相关教学策略分析与设计。同时，课题组其他成员开展与课题相关的其它内容的研究与实验，如虚拟仪器技术、EDA软件在教学中的运用等实验。注：目前已

9、发表论文2篇。设计开发阶段（2003年1月2003年12月，负责人：陈列尊）1 基本完成复杂认知系统模型和基于复杂适应系统理论的交互学习理论的研究工作，完成论文2篇。 2 正式开展模拟电子技术整合教学模式网络课件的设计与开发，预计6月底完成第1版的开发，经改进完善后，于10月左右投入应用。3 基于虚拟仪器技术与EDA技术的理论与实验教学改革试验继续进行，并开发出理论教学、实验教学和学生自学配套用的大部分课件。4 结合理论研究与教学改革，当年完成研究论文24篇，并争取当年发表，力争有2篇发表在核心期刊。完善总结阶段（2004年1月2004年12月，负责人：陈列尊）1 完善模电网络学堂的建设，使之

10、成为一个同时具备同步教学、异步交流、网上实验和自主学习等多种功能的主题网站。2 开展模电整合教学模式与传统教学模式的对比实验，完善模拟电子技术整合教学模式的理论框架，最终完成模电整合教学模式实验的总结报告。3 完善基于虚拟仪器技术与EDA技术的课件开发，使它们构成一个完整的系列，能够帮助学生自主完成模电除制作类实验外所有实验的网上预习与练习。4 完成总结报告1个，完成24篇论文，力争2篇发表在核心期刊。主 要 阶 段 性 成 果 限 报 10 项序号研究阶段（起止时间）阶 段 成 果 名 称成果形式承 担 人12002.6-2002.12模电基于ICT整合教学模式理论基础与网络课程的建设原则论

11、文陈列尊、谭岳衡游开明22002.6-2002.12虚拟仪器技术在电子技术远程实验教学中的运用论文陈列尊、谭岳衡陈扬32003.1-2003.12复杂适应系统的主体交互学习理论论文陈列尊、张登玉、罗昌由42003.1-2003.12理工科学生认识系统演化的复杂性模型论文陈列尊、张登玉、谭岳衡、陈卫东52003.1-2003.12复杂认知系统模型与交互学习理论在基于ICT的整合教学模式中的运用论文陈列尊、游开明刘艳波、陈 瑾62002.6-2004.12模电基于ICT的整合教学模式实施论文网站陈列尊、刘艳波、谭岳衡、游开明72002.6-2004.12基于虚拟仪器技术的“模电网络虚拟实验”的设计与开发论文软件谭岳衡、陈列尊尹 军、陈 扬8200