各位专家,教授,老师及朋友们

各位专家、教授、老师及朋友们各位专家、教授、老师及朋友们大家好！大家好！讨论式教学方法如何引入课堂讨论式教学方法如何引入课堂陈文楷陈文楷 张玉萍张玉萍 范秀娟范秀娟l前言前言l1当前大学教学存在的主要问题当前大学教学存在的主要问题l2讨论式教学方法的目的与意义讨论式教学方法的目的与意义 l3.讨论式教学引入课堂要做到两个促进讨论式教学引入课堂要做到两个促进 l4.搞好讨论式教学的方法搞好讨论式教学的方法前言前言l目的：探索提高教学质量的方法，目的：探索提高教学质量的方法，l采用小班上课方式，进行讨论式教学。能采用小班上课方式，进行讨论式教学。能够促进提高教师够促进提高教师“教教”的质量，的质量，l学生的创造才能可以得到充分的开发。学生的创造才能可以得到充分的开发。1当前大学教学存在的主要问题当前大学教学存在的主要问题l大学教学过程具有明显的探索性特点。大学教学过程具有明显的探索性特点。大学生大学生的理论思维能力、独立自学能力都达到一定水的理论思维能力、独立自学能力都达到一定水平。平。l教材本身是无法随时反映世界最新的研究成果。教材本身是无法随时反映世界最新的研究成果。不少教师往往只讲授教材上的内容，不少教师往往只讲授教材上的内容，局限于教局限于教学基本要求之内；学基本要求之内；l若再加上若再加上讲课不分重点、难点与方法讲课不分重点、难点与方法，所以学，所以学生听讲缺乏味道，打不起精神，积极性不高。生听讲缺乏味道，打不起精神，积极性不高。一些教师很少有自己的见解。一些教师很少有自己的见解。学生也就难以获学生也就难以获取最新的科学知识，发展自己的创造力。取最新的科学知识，发展自己的创造力。l这是影响提高我国高等学校教学质量的重这是影响提高我国高等学校教学质量的重要因素之一。弥补这方面不足的方法，是要因素之一。弥补这方面不足的方法，是采取小班上课，进行讨论式教学。采取小班上课，进行讨论式教学。2讨论式教学方法的目的与意义讨论式教学方法的目的与意义:l课堂讨论是信息交换的最好形式。课堂讨论是信息交换的最好形式。课堂讨课堂讨论在高等学校的教学中占有重要地位，越论在高等学校的教学中占有重要地位，越来越受到国内外的重视和欢迎。国外流行来越受到国内外的重视和欢迎。国外流行的的“西米纳西米纳”（seminarseminar）就是指的这种课）就是指的这种课堂讨论方法。堂讨论方法。l课堂讨论是知识信息交换的最好形式。现课堂讨论是知识信息交换的最好形式。现在，虽然有了在，虽然有了internetinternet网络和网络课件，网络和网络课件，图书馆、光盘、甚至手机短信的交流或学图书馆、光盘、甚至手机短信的交流或学习方式，但是，习方式，但是，这些方式都代替不了课堂这些方式都代替不了课堂讨论。讨论。目的与意义目的与意义:l课堂讨论是知识信息交换的最好形式。现课堂讨论是知识信息交换的最好形式。现在，虽然有了在，虽然有了internetinternet网络和网络课件，网络和网络课件，图书馆、光盘、甚至手机短信的交流或学图书馆、光盘、甚至手机短信的交流或学习方式，但是，习方式，但是，这些方式都代替不了课堂这些方式都代替不了课堂讨论。讨论。目的与意义目的与意义:l通过课堂讨论可以改变由教师讲授或通过课堂讨论可以改变由教师讲授或者学生自学输入知识信息的弊端，而者学生自学输入知识信息的弊端，而形成形成多通道的知识信息传递交换多通道的知识信息传递交换，是，是一种一种立体式（多感官）教学方法。立体式（多感官）教学方法。l因为讨论式教学，既要输出知识信息，又因为讨论式教学，既要输出知识信息，又要从一个立体式的环境中输入更多的知识要从一个立体式的环境中输入更多的知识信息，这些信息都是属于探究性的，都要信息，这些信息都是属于探究性的，都要通过思维活动，对知识信息进行通过思维活动，对知识信息进行分析、综分析、综合、抽象、概括合、抽象、概括等一系列的等一系列的“加工整理加工整理”，从而从而提高了能力，丰富了知识、弄懂了存提高了能力，丰富了知识、弄懂了存疑的问题疑的问题。课堂讨论有以下几个好处：课堂讨论有以下几个好处：l（1 1）能够促进提高教师）能够促进提高教师“教教”的质量。的质量。因为课堂讨论，师生之间的研讨。因为课堂讨论，师生之间的研讨。教师要教师要发挥主导作用，发挥主导作用，还要在查阅大量的学术文献和还要在查阅大量的学术文献和资料的基础上，资料的基础上，做好全面的备课工作，做好全面的备课工作，以便在以便在讨论中能够正确地引导、提问以及产生自己的讨论中能够正确地引导、提问以及产生自己的见解，并及时做出归纳总结，见解，并及时做出归纳总结，这个过程对教师这个过程对教师有一定的促进作用。有一定的促进作用。l此外，教师在参加学生讨论时，也提高了此外，教师在参加学生讨论时，也提高了调动调动学生学习积极性的教学艺术。学生学习积极性的教学艺术。课堂讨论有以下几个好处：课堂讨论有以下几个好处：l（2 2）学生的创造才能可以得到充分的学生的创造才能可以得到充分的开发。开发。课堂讨论不论哪种形式，都要求每位课堂讨论不论哪种形式，都要求每位学生先写发言提纲，做好讨论准备。至少学生先写发言提纲，做好讨论准备。至少要安静下来想点问题。实际上这项工作就要安静下来想点问题。实际上这项工作就是一次独立研究的训练。通过课堂讨论可是一次独立研究的训练。通过课堂讨论可以敏捷思维，获得科学研究的初步锻炼。以敏捷思维，获得科学研究的初步锻炼。l（3 3）培养和）培养和提高了学生独立研究提高了学生独立研究的工作能力的工作能力。（4 4）能使学生的）能使学生的书本知识与实际书本知识与实际紧密地结合起来。紧密地结合起来。3.讨论式教学引入课堂要做到两个促进讨论式教学引入课堂要做到两个促进l课堂讨论促进讲授教学的质量提高。课堂讨论促进讲授教学的质量提高。l促进启发性思考，引导创新性思维促进启发性思考，引导创新性思维课堂讨论促进讲授教学质量的提课堂讨论促进讲授教学质量的提高。高。l课堂讲授要符合大学生的心理特点。大学生的心理特点。l大学生在思维能力的发展上，从形式逻辑思维向辩证思维（理论思维）过度，独立向辩证思维（理论思维）过度，独立思考、批判能力相应发展，表现出思维的思考、批判能力相应发展，表现出思维的独创性，喜欢探求事物的根源，要求逻辑独创性，喜欢探求事物的根源，要求逻辑论证有说服力，常常提出一些新的设想，论证有说服力，常常提出一些新的设想，并尝试用新的方法去解决问题。并尝试用新的方法去解决问题。这些是大学生的心理特点。l要求教师在讲授时，善于设置疑教师在讲授时，善于设置疑问，制造悬念。问，制造悬念。一些学生通过思考能解决了问题，要留有余地让要留有余地让学生自己去思考。学生自己去思考。促进讲授教学质量的提高促进讲授教学质量的提高l在讲授内容上，着眼点要落实在本门课程着眼点要落实在本门课程的的“三基三基”（基本知识、基本理论、基本（基本知识、基本理论、基本技能）上，技能）上，否则会偏离教学大纲。l对重点、难点和方法要精讲，对重点、难点和方法要精讲，教师应该用辩证的观点去分析教学内容的内在联系、分析教学内容的内在联系、本质和规律，起画龙点睛的作用。本质和规律，起画龙点睛的作用。讲授难点是为了打掉“拦路虎”，使学生容易地、系统地获取知识。促进讲授教学质量的提高促进讲授教学质量的提高l讲课内容要不断补充新的东西讲课内容要不断补充新的东西，以开拓学以开拓学生们视野；丰富学生的智慧。生们视野；丰富学生的智慧。l并且，在学生通过努力可以接受的前提并且，在学生通过努力可以接受的前提下，讲课内容不仅需要有一定的广度，还要有讲课内容不仅需要有一定的广度，还要有一定的深度一定的深度，以激发学生的求知欲，调动以激发学生的求知欲，调动学生主动探求知识的积极性，挖掘学生智学生主动探求知识的积极性，挖掘学生智慧的潜力，使他们成为学习的主人。慧的潜力，使他们成为学习的主人。促进启发性思考，引导创新性思维促进启发性思考，引导创新性思维l讲课教师正确地处理讲课教师正确地处理“点拨点拨”与恰当与恰当“引引导导”的关系。的关系。发展学生的智能，特别是培发展学生的智能，特别是培养大学生的养大学生的创造能力创造能力，不是教学以外附加，不是教学以外附加的任务。要把发展学生的智能寄寓课堂讲的任务。要把发展学生的智能寄寓课堂讲授之中，做到传授知识与授之中，做到传授知识与发展学生智能发展学生智能相相辅相成。辅相成。l因此在授课过程当中，教师对问题的分析教师对问题的分析过程，采用提示与引导，才会使教学内容过程，采用提示与引导，才会使教学内容有滋有味。有滋有味。给学生们指路，让他们走好。给学生们指路，让他们走好。这些工作完全依赖于教师的辛勤劳动，必这些工作完全依赖于教师的辛勤劳动，必须在教学内容上狠下功夫。须在教学内容上狠下功夫。4.搞好讨论式教学的方法搞好讨论式教学的方法l课堂讨论要做好讨论题目的准备工作课堂讨论要做好讨论题目的准备工作l引导学生提高讨论质量引导学生提高讨论质量l做好讨论的总结工作做好讨论的总结工作做好讨论题目的准备工作做好讨论题目的准备工作l要搞好课堂讨论，周到而全面的准备工作起着要搞好课堂讨论，周到而全面的准备工作起着重要的作用。重要的作用。l准备工作包括师生两方面的努力准备工作包括师生两方面的努力，在讨论课前，在讨论课前，教师要和同学打招呼，教师要和同学打招呼，要围绕那些问题、哪些要围绕那些问题、哪些章节开展讨论，存在哪些问题，教师要做到心章节开展讨论，存在哪些问题，教师要做到心中有数中有数，这样可以有的放矢地做好准备工作。，这样可以有的放矢地做好准备工作。l当代当代大学生的心理特点大学生的心理特点：都敢于发言，敢：都敢于发言，敢于质疑，所以不必担心冷场。教师要注意于质疑，所以不必担心冷场。教师要注意抓住讨论的题目和核心内容，不要跑题达抓住讨论的题目和核心内容，不要跑题达到预期的效果与目的。到预期的效果与目的。引导学生提高讨论质量l讨论课堂是为了解决问题，对疑难问题理对疑难问题理清思路和解决问题的方法，所以讨论课一清思路和解决问题的方法，所以讨论课一定注意抓住重点，定注意抓住重点，否则浪费时间影响进度。异或门应用异或门应用 Ex-OR example:lDesign a circuit witch will convert a 4-bit Gray-coded number G1G2G3G4 to binary D1D2D3D4.l设计一个电路，能够实现将设计一个电路，能够实现将4位格雷码位格雷码G1G2G3G4转换成转换成4位二进制码位二进制码D1D2D3D4.的的功能。功能。l我们的目的要引导学生使用我们的目的要引导学生使用XOR门实现转换电门实现转换电路，路，设计方法可以有几种。设计方法可以有几种。l用卡诺图化简方法可以采用用卡诺图化简方法可以采用l最小项积之和（最小项积之和（NAND门）方法；门）方法；l也可采用和之积的方法（即也可采用和之积的方法（即NOR门）实现；门）实现；l第三种方法采用直接观察法（第三种方法采用直接观察法（XOR实现）；实现）；l第四种方法，采用第四种方法，采用XOR/NXOR 门实现的方法。门实现的方法。l引出卡诺图对角邻与偏邻化简法。介绍单变量、引出卡诺图对角邻与偏邻化简法。介绍单变量、双变量和多个变量的卡诺图对角邻与偏邻化简双变量和多个变量的卡诺图对角邻与偏邻化简法。法。两变量卡诺图 对角邻对角邻 F=A B对角邻对角邻 F=ABABAABBBBBAAA3变量卡诺图1.偏邻偏邻（A B）C CCAB2.偏邻偏邻（A B）C C1.对角邻对角邻 A（B C）2.对角邻对角邻 B（A C）3.对角邻对角邻 A（BC）4.对角邻对角邻 B（A C）0001101101Gray code To Binary codeG1 G2 G3 G4D1 D2 D3 D40 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 1 1 00 1 0 00 1 1 10 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1 0 00 1 1 11 1 0 01 0 0 01 1 0 11 0 0 11 1 1 11 0 1 01 1 1 01 0 1 11 0 1 01 1 0 01 0 1 11 1 0 11 0 0 11 1 1 01 0 0 01 1 1 1Gray codeBinary code1111111111111111D1D2G1G2G3G400 01 11 10G3G4G1G200011110000111100001111000 01 11 10G3G4G1G1G2G1G2Gray code Binary code1111111111111111D3D4G1G2G3G400 01 11 10G3G4G1G2G3G400 01 11 100001111000011110G1G2G3G1G2G3G1G2G3G1G2G3G1G2G3G44位格雷码转换成二进制码的电路位格雷码转换成二进制码的电路(Gray code conversion binary algorithm implementation)l引深了卡诺图化简的方法，发现和找出化引深了卡诺图化简的方法，发现和找出化简的规律，简的规律，l使学生的思想得到启迪。学生非常欢迎。使学生的思想得到启迪。学生非常欢迎。应用（应用（4）example:“时间序列信号发生电路的设计。时间序列信号发生电路的设计。”l讨论的题目是讨论的题目是l“时间序列信号发生电路的设计。时间序列信号发生电路的设计。”l设计方法，可以有多种方法，观点不同设计方法，可以有多种方法，观点不同。问题提出l西安交通大学宁改娣、杨栓科老师的论文西安交通大学宁改娣、杨栓科老师的论文 l串行序列检测同步时序电路设计探讨串行序列检测同步时序电路设计探讨西安交通大学宁改娣、杨栓科老师的论文西安交通大学宁改娣、杨栓科老师的论文 串行序列检测同步时序电路设计探讨串行序列检测同步时序电路设计探讨l在许多数字电子技术基础教科书中，串行在许多数字电子技术基础教科书中，串行序列检测电路设计常常被作为同步时序电序列检测电路设计常常被作为同步时序电路设计的一个例题。参考文献路设计的一个例题。参考文献11中的例中的例7.3.27.3.2设计了设计了111111序列检测电路。它要求电序列检测电路。它要求电路有一个串行输入端路有一个串行输入端X X 及一个串行输出端及一个串行输出端Z Z，当输入序列连续输入，当输入序列连续输入3 3个个1 1时，输出为时，输出为1 1，否则输出为否则输出为0 0。l利用利用MAXPLUS软件对该电路进行了仿软件对该电路进行了仿真，仿真结果如图真，仿真结果如图1(b)所示。由表所示。由表1和图和图1(b)可见，在可见，在CP有效上升沿连续检测到有效上升沿连续检测到输入序列中的输入序列中的2个个1时，输出时，输出Z为为1。可见。可见该逻辑电路不能满足设计命题要求。该逻辑电路不能满足设计命题要求。北京工业大学陈文楷、宋泽明的论文北京工业大学陈文楷、宋泽明的论文基于基于VHDLVHDL的有限状态机设计的有限状态机设计 有限状态机有限状态机符号状态机符号状态机编码状态机编码状态机（1）二进制编码）二进制编码（3）独热码编码）独热码编码（2）格雷码编码）格雷码编码 l在进行数字系统设计的时候，如果考虑实在进行数字系统设计的时候，如果考虑实现一个控制功能，通常会选择有限状态机现一个控制功能，通常会选择有限状态机（FSM，Finite State Machine）或者）或者CPU来实现。使用有限状态机来实现时，来实现。使用有限状态机来实现时，执行的速度主要受计算新状态所需时间的执行的速度主要受计算新状态所需时间的限制。限制。l实践证明：在执行耗费时间和执行时间的实践证明：在执行耗费时间和执行时间的确定性方面，确定性方面，有限状态机要优于有限状态机要优于CPU。用用VHDL语言设计有限状态机的方法语言设计有限状态机的方法l在设计有限状态机时，利用在设计有限状态机时，利用VHDL语言可语言可以不按照传统的设计方法进行繁琐的状态以不按照传统的设计方法进行繁琐的状态分配、绘制状态表、化简次态方程等，分配、绘制状态表、化简次态方程等，l可以直接利用状态转移图进行状态机的描可以直接利用状态转移图进行状态机的描述，所有的状态均可表达为述，所有的状态均可表达为CASE_WHEN结构中的一条结构中的一条CASE语句语句,而状态的转移则通过而状态的转移则通过IF_THEN_ELSE语语句实现。句实现。特点l编码状态机要求定义和符号状态机相同的信息，编码状态机要求定义和符号状态机相同的信息，除此之外，还要求设计者定义每个状态的状态除此之外，还要求设计者定义每个状态的状态寄存器值。寄存器值。l前两种编码方式前两种编码方式是使用是使用最小数目的触发器最小数目的触发器来编来编码状态机，但形成的组合逻辑比较复杂，所以码状态机，但形成的组合逻辑比较复杂，所以适合应用在适合应用在CPLDCPLD器件中。器件中。l独热码（独热码（one-hotone-hot）编码）编码，使用的触发器较多，使用的触发器较多，但可减少实现状态机的组合逻辑数目，减少复但可减少实现状态机的组合逻辑数目，减少复杂性，提高系统的速度，适合于在杂性，提高系统的速度，适合于在FPGAFPGA器件中器件中应用。应用。符号状态机和编码状态机的差别符号状态机和编码状态机的差别l使用独热码编码时，会出现很多使用独热码编码时，会出现很多未使用未使用的状态；的状态；l而使用二进制编码和格雷码编码时，如果状态而使用二进制编码和格雷码编码时，如果状态机的状态数不是机的状态数不是2的指数次方时，也会出现的指数次方时，也会出现未使未使用状态。用状态。l且在符号状态机中，且在符号状态机中，采用何种编码方式与所用采用何种编码方式与所用综合器及目标器件有关。综合器及目标器件有关。l而编码状态机中的编码方式则可由设计者指定。而编码状态机中的编码方式则可由设计者指定。所以对于未使用状态，在对符号状态机和编码所以对于未使用状态，在对符号状态机和编码状态机进行综合时有不同的处理方法。状态机进行综合时有不同的处理方法。仿真结果l使用使用VHDL语言语言设计的符号状态机设计的符号状态机，在使，在使用综合工具进行综合时，综合器会删除掉用综合工具进行综合时，综合器会删除掉那些未定义的状态，进而使生成的电路得那些未定义的状态，进而使生成的电路得到优化。到优化。但有些时候这种优化并不可靠。但有些时候这种优化并不可靠。l例如：l.电路上电时进入一种无效状态，或者电路上电时进入一种无效状态，或者l.由于工作环境的影响使得电路进入到由于工作环境的影响使得电路进入到一种不期望的工作状态，那么电路就有可一种不期望的工作状态，那么电路就有可能不能恢复到正常的工作状态。能不能恢复到正常的工作状态。仿真实验仿真实验l编码状态机的情况：编码状态机的情况：l仍采用独热码编码方式仍采用独热码编码方式 l经经Synplify综合，综合，l目标器件仍选择目标器件仍选择Alterla公司的公司的LEX10K10，l再用再用MAX+PLUS进行仿真进行仿真 仿真结果l采用采用编码状态机的设计方法编码状态机的设计方法，可以克服符，可以克服符号状态机经综合后存在的不可靠问题。号状态机经综合后存在的不可靠问题。l当进入无效状态时，系统可以在下一个周当进入无效状态时，系统可以在下一个周期时恢复到正常状态，这样的状态机才会期时恢复到正常状态，这样的状态机才会保持稳定，具有很好的可靠性。保持稳定，具有很好的可靠性。结论结论l.当有限状态机的当有限状态机的状态个数是状态个数是2 2的指数次方的指数次方时，时，且采用的编码方式是且采用的编码方式是二进制编码二进制编码或或格雷码编码格雷码编码时，有限状态机是稳定可靠的。时，有限状态机是稳定可靠的。l.l.若有限状态机的状态个数不是若有限状态机的状态个数不是2 2的指数次方，的指数次方，且采用符号状态机；且采用符号状态机；状态个数不是状态个数不是2 2的指数次方，的指数次方，且采用符号状态机，且采用符号状态机，l.或是状态机的状态个数是或是状态机的状态个数是2 2的指数次方，而的指数次方，而采用的是独热码编码方式时，采用的是独热码编码方式时，状态机就不是稳状态机就不是稳定可靠的。定可靠的。l当设计有限状态机时，如果状态数M与所使用的状态寄存器数n满足M=2n的关系，则既可以采用符号状态机符号状态机，也可以采用编编码状态机码状态机。l若不满足此关系式，则应采用编码状态机编码状态机的方法来设计，这样才能保证所设计的有限状态机的稳定与可靠。l开阔了眼界，把状态机设计引入到VHDL语言及VLSI领域的设计方法，激励学生的学习兴趣。做好讨论的总结工作l做好讨论的总结工作是讨论课的重要环节。做好讨论的总结工作是讨论课的重要环节。l讨论的总结工作有两方面的意义，一是教讨论的总结工作有两方面的意义，一是教学生学会怎样从讨论的内容中，总结出有学生学会怎样从讨论的内容中，总结出有价值的规律或结论。价值的规律或结论。l二是使学生享受到讨论的成果。总结工作二是使学生享受到讨论的成果。总结工作要注意几个问题。对正确的论点要给于肯要注意几个问题。对正确的论点要给于肯定，必要时可以引深与提高。定，必要时可以引深与提高。l对讨论中出现的模糊不清的概念，要进行对讨论中出现的模糊不清的概念，要进行重点讲评。对所争论的问题，得不到统一重点讲评。对所争论的问题，得不到统一的，教师要发表自己的观点，学术界有结的，教师要发表自己的观点，学术界有结论的，应介绍结论。无结论的，教师可阐论的，应介绍结论。无结论的，教师可阐明自己的观点供学生参考，或指导学生查明自己的观点供学生参考，或指导学生查阅有关参考资料文献等。阅有关参考资料文献等。谢 谢！