模電基于ICT整合教學(xué)模式理論與實(shí)踐探索-模擬電子技術(shù)

1、“模電”基于ICT整合教學(xué)模式理論與實(shí)踐探索課題研究實(shí)施方案湖南衡陽師范學(xué)院課題組：陳列尊、張登玉、游開明、譚岳衡劉艷波、陳衛(wèi)東、陳揚(yáng)、尹軍、譚曉蘭、陳瑾一、本課題研究的意義“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”是電氣信息類、自控類等專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要有以下特點(diǎn)：1）規(guī)律性和非線性。2）工程性和實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是學(xué)習(xí)者的重要學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。3) 電子技術(shù)發(fā)展迅速，內(nèi)容多、更新快，要求學(xué)習(xí)者在掌握基本概念、理論和模型的前提下，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。4）作為一項(xiàng)集復(fù)雜認(rèn)知技能、實(shí)踐能力和科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)于一體的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)習(xí)者不但要鍛煉和培養(yǎng)創(chuàng)造性地分析問題和解決問題的能力，同時(shí)，還要使學(xué)習(xí)者探索過程中學(xué)到

2、認(rèn)識(shí)事物的思維方法，從而形成正確的世界觀、價(jià)值觀和方法論。進(jìn)入90年代后，以信息與通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱ICT）為基礎(chǔ)的現(xiàn)代教育技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)人類生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生了深刻的影響。信息時(shí)代也是復(fù)雜性時(shí)代，復(fù)雜性時(shí)代的教學(xué)設(shè)計(jì)需要復(fù)雜的學(xué)習(xí)理論來指導(dǎo)。當(dāng)前，現(xiàn)代自然科學(xué)正孕育著一場(chǎng)空前的根本性的變革。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)和牛頓宇宙模型確立的從有序性去認(rèn)識(shí)世界的觀念，以及還原論和實(shí)驗(yàn)研究的方法和客觀地描述自然的思想支撐著整個(gè)近、現(xiàn)代科學(xué)體系達(dá)三、四百年之久,一度被認(rèn)為是千古不變的科學(xué)準(zhǔn)則。然而，相對(duì)論的出現(xiàn)，量子論的創(chuàng)立，驅(qū)散了關(guān)于絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的幻覺，導(dǎo)致人們的宇宙觀及其有關(guān)觀念的重大變革。三十年代后期

3、，貝塔朗菲首創(chuàng)系統(tǒng)論方法，確立了系統(tǒng)科學(xué)的觀念，與此同時(shí)，控制論和信息論的問世，亦為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的發(fā)展開創(chuàng)了全新的領(lǐng)域。隨之而起的被稱作“新三論”的耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論和突變論，以及被稱作“新新三論”的分形論、超循環(huán)論和混沌論，更以磅礴的氣勢(shì)席卷全球。這些的最新理論日益深入自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，并從根本上動(dòng)搖了現(xiàn)存基本定律、方程、原理等幾百年來自然科學(xué)的核心部分（而這些永恒的定律曾幾乎被認(rèn)為統(tǒng)治著整個(gè)宇宙），使人類固有的一些傳統(tǒng)觀念瀕于崩潰。隨著這些理論研究深入和新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)不斷出現(xiàn)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，系統(tǒng)大于其組成部分之和，系統(tǒng)具有層次結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)處于不斷地發(fā)展變化之中，

4、系統(tǒng)經(jīng)常與其環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臈l件下能形成更加有序的結(jié)構(gòu)（自組織），而確定性的系統(tǒng)卻又有其內(nèi)在的隨機(jī)性，而看似隨機(jī)的系統(tǒng)卻又有其內(nèi)在的確定性。這使許多科學(xué)家感到困惑，也促使一些有遠(yuǎn)見的科學(xué)家開始思考并探索新的道路。復(fù)雜系統(tǒng)和系統(tǒng)的復(fù)雜性就是在這樣的背景下提出的。它致力于尋求各種復(fù)雜現(xiàn)象之間的聯(lián)系，努力追尋復(fù)雜系統(tǒng)的普遍行為，揭示了有序與無序的統(tǒng)一、確定性與隨機(jī)性的統(tǒng)一，因而被譽(yù)為本世紀(jì)自然科學(xué)的又一次大革命。當(dāng)前系統(tǒng)科學(xué)的研究已形成多個(gè)學(xué)派與學(xué)術(shù)團(tuán)體，其中工作影響最大的是美國(guó)的圣菲研究所（SFI）, 而由霍蘭于1994年正式提出的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)Complex Adapt

5、ive System簡(jiǎn)稱CAS)理論影響尤其突出,該理論雖然提出不久，但因其思想新穎和富有啟發(fā)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。二、本課題研究的主要思路、重要觀點(diǎn)運(yùn)用復(fù)雜性系統(tǒng)理論和方法，尤其是復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）的主體交互理論和廣義進(jìn)化學(xué)習(xí)理論，結(jié)合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，從研究理工科學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)入手，構(gòu)建一個(gè)新型的認(rèn)知系統(tǒng)軟硬結(jié)構(gòu)演化模型。模型為指導(dǎo)，以現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，經(jīng)過2-3年的探索、實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)，將傳統(tǒng)教學(xué)模式、教材與ICT和現(xiàn)代教育思想有機(jī)整合，使課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)成為一個(gè)有機(jī)整體，構(gòu)建全新的、基于ICT的“模電”整合教學(xué)模式。其基本思想：以現(xiàn)代信息通信技

6、術(shù)（ICT）為基礎(chǔ)，在霍蘭的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）主體交互理論、拉洛茲的廣義進(jìn)化認(rèn)知理論、及建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論等理論的指導(dǎo)下，以網(wǎng)絡(luò)為紐帶，充分整合現(xiàn)有的各種教育資源和教學(xué)模式，以有指導(dǎo)的自我調(diào)控學(xué)習(xí)為基本學(xué)習(xí)形式，輔助以其它教學(xué)形式，如課堂集體教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)、小組學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等，它的核心目標(biāo)是促進(jìn)交互的發(fā)生和增加交互發(fā)生的有效性，其最高目標(biāo)是培養(yǎng)能適應(yīng)學(xué)習(xí)化社會(huì)、基本建立了“學(xué)會(huì)生存”知識(shí)體系、全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。三、本課題創(chuàng)新程度，理論意義，應(yīng)用價(jià)值1本課題運(yùn)用復(fù)雜性系統(tǒng)理論和方法，尤其是復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）的主體交互理論和廣義進(jìn)化學(xué)習(xí)理論開創(chuàng)性地研究理工科學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)，建立全新的

7、認(rèn)知系統(tǒng)軟硬結(jié)構(gòu)演化模型，該模型的建立將對(duì)認(rèn)知理論與學(xué)習(xí)理論的研究，特別是運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬學(xué)習(xí)過程提供新理論基礎(chǔ)。2構(gòu)建的全新的、基于ICT的“模電”整合教學(xué)模式，通過促進(jìn)交互的發(fā)生和發(fā)生的有效性，來促進(jìn)學(xué)習(xí)，追求科學(xué)精神和人文關(guān)懷的和諧圓融，不但可以為模電教學(xué)建立一整套實(shí)際可行的理論與方法，并將建立一個(gè)網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺(tái)，成為模電遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)一個(gè)重要網(wǎng)站。3本課題的重要研究?jī)?nèi)容以EDA和虛擬儀器為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)和基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作實(shí)驗(yàn)研究與開發(fā)，將為電子技術(shù)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一難題提供全新的解決方案。四、課題研究計(jì)劃預(yù)備階段（2002年7月2002年12月，負(fù)責(zé)人：陳列尊）課題組成員對(duì)課題研究?jī)?nèi)容進(jìn)行討論

8、，并根據(jù)自己的特點(diǎn)和特長(zhǎng)選擇相關(guān)研究方向與內(nèi)容，各自開展前期研究，并定期會(huì)面，交流討論，并圍繞研究目標(biāo)制定研究計(jì)劃，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆止?。開展模電網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論基礎(chǔ)和基本原則的研究并初步確立建站基本原則，為下階段網(wǎng)絡(luò)課程的開發(fā)做好理論準(zhǔn)備。由陳列尊負(fù)責(zé)開展復(fù)雜認(rèn)知系統(tǒng)模型的理論研究，初步建立一個(gè)復(fù)雜性認(rèn)知系統(tǒng)模型的基本模型，并運(yùn)用該模型，根據(jù)模擬電子技術(shù)教學(xué)特點(diǎn)與要求，指導(dǎo)完成模擬電子技術(shù)課程復(fù)雜認(rèn)知系統(tǒng)智能系統(tǒng)和情感系統(tǒng)的培養(yǎng)目標(biāo)與以及圍繞這些目標(biāo)完成相關(guān)教學(xué)策略分析與設(shè)計(jì)。同時(shí)，課題組其他成員開展與課題相關(guān)的其它內(nèi)容的研究與實(shí)驗(yàn)，如虛擬儀器技術(shù)、EDA軟件在教學(xué)中的運(yùn)用等實(shí)驗(yàn)。注：目前已

9、發(fā)表論文2篇。設(shè)計(jì)開發(fā)階段（2003年1月2003年12月，負(fù)責(zé)人：陳列尊）1 基本完成復(fù)雜認(rèn)知系統(tǒng)模型和基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的交互學(xué)習(xí)理論的研究工作，完成論文2篇。 2 正式開展模擬電子技術(shù)整合教學(xué)模式網(wǎng)絡(luò)課件的設(shè)計(jì)與開發(fā)，預(yù)計(jì)6月底完成第1版的開發(fā)，經(jīng)改進(jìn)完善后，于10月左右投入應(yīng)用。3 基于虛擬儀器技術(shù)與EDA技術(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，并開發(fā)出理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生自學(xué)配套用的大部分課件。4 結(jié)合理論研究與教學(xué)改革，當(dāng)年完成研究論文24篇，并爭(zhēng)取當(dāng)年發(fā)表，力爭(zhēng)有2篇發(fā)表在核心期刊。完善總結(jié)階段（2004年1月2004年12月，負(fù)責(zé)人：陳列尊）1 完善模電網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂的建設(shè)，使之

10、成為一個(gè)同時(shí)具備同步教學(xué)、異步交流、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)和自主學(xué)習(xí)等多種功能的主題網(wǎng)站。2 開展模電整合教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，完善模擬電子技術(shù)整合教學(xué)模式的理論框架，最終完成模電整合教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)的總結(jié)報(bào)告。3 完善基于虛擬儀器技術(shù)與EDA技術(shù)的課件開發(fā)，使它們構(gòu)成一個(gè)完整的系列，能夠幫助學(xué)生自主完成模電除制作類實(shí)驗(yàn)外所有實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)上預(yù)習(xí)與練習(xí)。4 完成總結(jié)報(bào)告1個(gè)，完成24篇論文，力爭(zhēng)2篇發(fā)表在核心期刊。主 要 階 段 性 成 果 限 報(bào) 10 項(xiàng)序號(hào)研究階段（起止時(shí)間）階 段 成 果 名 稱成果形式承 擔(dān) 人12002.6-2002.12模電基于ICT整合教學(xué)模式理論基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)原則論

11、文陳列尊、譚岳衡游開明22002.6-2002.12虛擬儀器技術(shù)在電子技術(shù)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用論文陳列尊、譚岳衡陳揚(yáng)32003.1-2003.12復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的主體交互學(xué)習(xí)理論論文陳列尊、張登玉、羅昌由42003.1-2003.12理工科學(xué)生認(rèn)識(shí)系統(tǒng)演化的復(fù)雜性模型論文陳列尊、張登玉、譚岳衡、陳衛(wèi)東52003.1-2003.12復(fù)雜認(rèn)知系統(tǒng)模型與交互學(xué)習(xí)理論在基于ICT的整合教學(xué)模式中的運(yùn)用論文陳列尊、游開明劉艷波、陳 瑾62002.6-2004.12模電基于ICT的整合教學(xué)模式實(shí)施論文網(wǎng)站陳列尊、劉艷波、譚岳衡、游開明72002.6-2004.12基于虛擬儀器技術(shù)的“模電網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)與開發(fā)論文軟件譚岳衡、陳列尊尹 軍、陳 揚(yáng)8200