電子技術(shù)課程中的研究性教學(xué)探索

薛燕 尤佳 劉磊明 王宏

摘要：研究性教學(xué)已成為我國(guó)高校教學(xué)改革的一個(gè)方向，如何使學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，如何使學(xué)生得到思維訓(xùn)練，如何使學(xué)生學(xué)會(huì)研究和提高創(chuàng)新能力，是課程中進(jìn)行研究性教學(xué)的目標(biāo)。本文結(jié)合“電子技術(shù)”課程的特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際問題出發(fā)，通過在電子技術(shù)課程中進(jìn)行研究性教學(xué)，在教學(xué)理念和方法等方面做了一些探討。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué);電子技術(shù);創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G647文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）33-0073-02

“電子技術(shù)”是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的非電類專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課程，包含模擬電子和數(shù)字電子兩部分，既強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合性、實(shí)用性，又強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的能力，但是在教授“電子技術(shù)”課程的過程中，存在以下幾個(gè)問題：

對(duì)于非電專業(yè)學(xué)生，模擬電子部分的非線性思維的建立需要一定時(shí)間，求解問題在工程上不需要像數(shù)學(xué)計(jì)算那樣嚴(yán)密的精確。

對(duì)于數(shù)字電子，學(xué)生缺少對(duì)實(shí)用電路的綜合認(rèn)識(shí)，缺乏對(duì)能完成實(shí)際功能的數(shù)字電路的設(shè)計(jì)調(diào)試的能力。

為此結(jié)合模擬電子和數(shù)字電子兩部的不同特點(diǎn)，分別開展了模擬電子和數(shù)字電子部分研究型教學(xué)的實(shí)踐與探索工作。

一、研究型教學(xué)的總體思路

研究性教學(xué)的理念是在教學(xué)過程中不斷引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。研究性教學(xué)的目的不僅是使學(xué)生掌握系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)，更重要的是使學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，得到思維訓(xùn)練，學(xué)會(huì)知識(shí)的應(yīng)用，學(xué)會(huì)研究與探索。

對(duì)于電子技術(shù)，開展研究型教學(xué)的總體思路是將科學(xué)研究的基本要素（提出問題、查閱文獻(xiàn)、猜想與假設(shè)、方案設(shè)計(jì)、分析論證、科學(xué)思想和交流與合作等）結(jié)合課程核心的教學(xué)內(nèi)容，包括基本概念、重要的分析方法和實(shí)際電路的仿真實(shí)現(xiàn)以及拓展環(huán)節(jié)以研究型獨(dú)有的教學(xué)模式（論文研究、基于問題的學(xué)習(xí)、案例分析研究和實(shí)際電路仿真訓(xùn)練等）進(jìn)行教學(xué)。通過研究性的探討形式將課程內(nèi)容內(nèi)化構(gòu)建到自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中;使得學(xué)生除了掌握課程的核心框架和知識(shí)體系之外，還可以獲得學(xué)習(xí)過程本身的價(jià)值，經(jīng)歷并體驗(yàn)開展科學(xué)研究的規(guī)律，同時(shí)達(dá)到提升各方面能力目標(biāo)。[1，2]

研究型教學(xué)體系應(yīng)十分強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性地位。學(xué)生不僅是文化知識(shí)的被動(dòng)接受者，而且是知識(shí)的積極探索者，師生共同參與知識(shí)的研究與傳播，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展，共享探索的成果與經(jīng)驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)的研究型教學(xué)體系應(yīng)該寓學(xué)于研，在課堂教學(xué)中為學(xué)生創(chuàng)造探究式學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，提供參與科研的條件，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、研究活動(dòng)中逐步建立基于教師指導(dǎo)下的探索研究的學(xué)習(xí)模式，訓(xùn)練基本研究能力，學(xué)會(huì)提出問題特別是有創(chuàng)見的問題。

在電子技術(shù)課程中進(jìn)行了研究性教學(xué)的探索和實(shí)踐中把分成三個(gè)階段：準(zhǔn)備階段是教師提煉合適的研究型專題;學(xué)習(xí)階段是使學(xué)生獲取知識(shí)，訓(xùn)練思維和培養(yǎng)能力;第三階段是實(shí)施階段。

二、研究型教學(xué)的模式的準(zhǔn)備

根據(jù)電子技術(shù)大規(guī)模集成技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，“電子技術(shù)”課程教學(xué)中理論性逐漸弱化，實(shí)踐性不斷增強(qiáng)，由此對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)課程教學(xué)模式提出了新要求[3]。

準(zhǔn)備階段是研究型教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要提出合適的研究探討專題，并選擇合適的教學(xué)模式，既能把要研究的課題突出，又能把培養(yǎng)學(xué)生的特定能力融入其中。

針對(duì)模擬電子部分，根據(jù)各章節(jié)掌握的內(nèi)容重點(diǎn)可以提出以下專題：

（1）半導(dǎo)體器件：針對(duì)基于三極管輸入、輸出特性曲線，介紹線性元件與非線性元件、線性電路與非線性電路理論。

培養(yǎng)目標(biāo)：通過查閱文獻(xiàn)、分析討論的形式使學(xué)生順利地從線性思維過渡到非線性思維。并在研究性的學(xué)習(xí)中力圖培養(yǎng)學(xué)生：發(fā)掘、梳理和分析有關(guān)信息資料的能力;提煉或提出有價(jià)值問題的能力。

（2）基本放大電路：以分壓偏置式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的數(shù)學(xué)解析與工程近似解為例進(jìn)行計(jì)算復(fù)雜度對(duì)比。

培養(yǎng)目標(biāo)：幫助學(xué)生建立工程思維，實(shí)際應(yīng)用中，如果使用工程近似的方法，將快速獲得近似解，扭轉(zhuǎn)他們從精確、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)酱致浴⒐浪愕乃季S習(xí)慣。

（3）集成運(yùn)算放大器：通過實(shí)際運(yùn)放到理想運(yùn)放的對(duì)比，介紹從實(shí)際器件到理想器件簡(jiǎn)化問題的方法。

培養(yǎng)目標(biāo)：通過查閱文獻(xiàn)、分析討論的形式使學(xué)生通過運(yùn)放各個(gè)實(shí)際參數(shù)理想化的過程，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際到理想的思維，簡(jiǎn)化問題的能力。

（4）放大電路中的反饋：通過Multisim仿真各種正反饋和負(fù)反饋放大電路的對(duì)比。

培養(yǎng)目標(biāo)：不同仿真電路的對(duì)比分析，使學(xué)生探究放大電路中的反饋的實(shí)質(zhì)，自己總結(jié)分析負(fù)反饋和正反饋具有的不同能力，對(duì)放大電路的不同的影響。

（5）直流穩(wěn)壓電源：直流穩(wěn)壓電源的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀，可以結(jié)合日常實(shí)用的電器，例如目前手機(jī)電池的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀的調(diào)查報(bào)告。

培養(yǎng)目標(biāo)：通過查閱文獻(xiàn)、分析討論的形式使學(xué)生探究科技發(fā)展中發(fā)現(xiàn)問題→解決問題→再發(fā)現(xiàn)問題→再解決問題的發(fā)展歷程，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題解決問題的思維方式。

針對(duì)數(shù)字電子部分，融合組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路可以提出以下專題：

（1）元器件的市場(chǎng)調(diào)研，列如74LS00兩輸入與非門芯片的市場(chǎng)調(diào)研。

培養(yǎng)目標(biāo)：可以讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)和市場(chǎng)上親自購(gòu)買芯片，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中探究器件的分類和挑選，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和參數(shù)性能探究和好奇，提高學(xué)生極大的興趣和自主動(dòng)手能力。

（2）多個(gè)實(shí)用性數(shù)字電路設(shè)計(jì)，例如數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)，通過分析問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)電路的完成。

培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)了學(xué)生的調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、分析論證、制定方案、設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)、分析總結(jié)等方面的綜合能力;

以上各種專題的設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生在掌握電子技術(shù)課程的知識(shí)體系的基礎(chǔ)上融入自己獨(dú)有特點(diǎn)，把學(xué)習(xí)過程中的變被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究性學(xué)習(xí)。

三、研究型教學(xué)的模式的學(xué)習(xí)

要想把以上的專題進(jìn)行順利，達(dá)到學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，可以采用多種教學(xué)模式。

1.采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式教學(xué)過程

教學(xué)是知識(shí)獲取建立在真實(shí)事件或者真實(shí)問題之上。具體的教學(xué)過程是由教師提出預(yù)先設(shè)計(jì)好的、發(fā)生在身邊的真實(shí)問題，用一根主線將問題的解決過程以及課程的知識(shí)點(diǎn)融入其中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下、自主地探索中循序漸進(jìn)地引出相關(guān)的知識(shí)，使學(xué)生置身在提出問題、思考問題和解決問題的動(dòng)態(tài)過程中進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)[4]。

2.采用啟發(fā)模式教學(xué)過程

在教學(xué)中注意充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，不采用傳統(tǒng)的“灌輸”式教學(xué)方法，而是采用教師啟發(fā)、引導(dǎo)的方式，循序漸進(jìn)地誘導(dǎo)、啟發(fā)、鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)問題和現(xiàn)象進(jìn)行思考、討論，再由教師總結(jié)、答疑。對(duì)于一些容易混淆的概念，一些知識(shí)點(diǎn)在個(gè)案中的運(yùn)用分析，都可以采用啟發(fā)式的教學(xué)方法。既有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極、主動(dòng)性，又有利于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。

3.采用討論模式教學(xué)過程

在教學(xué)中，對(duì)于一些有爭(zhēng)議的疑難問題、一些可能有所創(chuàng)新或具有獨(dú)特見解的新課題等，都可以采取討論式教學(xué)方法。討論式教學(xué)形式，既可以是小組討論、專題匯報(bào)、小組辯論、也可以通過小組討論后派代表在全班演講，并且作為平時(shí)成績(jī)的一部分，以激發(fā)學(xué)生的積極性。討論式教學(xué)法使學(xué)生變被動(dòng)聽課為主動(dòng)學(xué)習(xí)，既有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，又有利于學(xué)生分析問題、解決問題能力的提高和表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)。

4.采用互動(dòng)式教學(xué)法

教學(xué)中強(qiáng)調(diào)采用互動(dòng)式教學(xué)，克服學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面。課堂上不僅僅是教師提問學(xué)生，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生向教師提問。一改往日教師滿堂灌的傳統(tǒng)授課方式，在講課中通過提問問題，激發(fā)學(xué)生參與討論和積極思考的主觀能動(dòng)性，形成教學(xué)互動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)寓教于樂。

授課教師還要注意將最新的學(xué)術(shù)研究成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，這里的學(xué)術(shù)研究成果有兩種：一是學(xué)術(shù)界的最新研究成果，二是課程教師的學(xué)術(shù)研究成果。講授前者，能夠使學(xué)生了解電子技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與前沿;后者則授以學(xué)生分析方法，把教學(xué)內(nèi)容提升到研究性的程度。

四、研究型教學(xué)的模式的實(shí)施

實(shí)施方法。首先，教師更新教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施大課堂精講，使學(xué)生獲得本學(xué)科基本的理論知識(shí)。其次，按照自由結(jié)合或特長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)等原則，將人數(shù)眾多的班級(jí)學(xué)生分為不同的小組，并從每個(gè)小組中抽取一位學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，以這些小組和團(tuán)隊(duì)為單位開展接下來既需要合作又相對(duì)獨(dú)立的學(xué)習(xí)活動(dòng)。接著，精心提供覆蓋面廣、難度適宜的科研項(xiàng)目，供各小組選擇進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。然后，各小組成員進(jìn)行文獻(xiàn)搜集、方案制定、軟件實(shí)現(xiàn)、模擬仿真、設(shè)計(jì)優(yōu)化、研究總結(jié)、成果展示等工作，在充分發(fā)揮自己主觀能動(dòng)性、教師必要指導(dǎo)以及研究生團(tuán)隊(duì)的幫助下，自主完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。最后，從研究報(bào)告、多媒體演示、源程序及效果四個(gè)方面對(duì)各小組的項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

通過實(shí)際的電路設(shè)計(jì)與仿真，也加強(qiáng)了學(xué)生的工程意識(shí)，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)能力，還讓學(xué)生體會(huì)到理論與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系與區(qū)別。有的學(xué)生做完一個(gè)題目還不過癮，自己又加大難度要求多做題目;還有不少同學(xué)由課程設(shè)計(jì)題目中找到了科技創(chuàng)新點(diǎn)和完成科技創(chuàng)新的信心。近三年的本科生科技創(chuàng)新項(xiàng)目申請(qǐng)中我們課堂的學(xué)生申請(qǐng)非常踴躍;由課程設(shè)計(jì)延伸出的1組校級(jí)項(xiàng)目，5組院級(jí)項(xiàng)目均已順利結(jié)題，現(xiàn)還有一組正在申請(qǐng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目支持。

五、總結(jié)

研究性教學(xué)模式本質(zhì)上是以科學(xué)研究主導(dǎo)教學(xué)過程的教學(xué)方法，該方法能夠通過科學(xué)研究的知識(shí)應(yīng)用過程，讓學(xué)生在科學(xué)探索中獲得知識(shí)、提高專業(yè)技能，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐檢驗(yàn)并重的教學(xué)理念，達(dá)到高校高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的?！半娮蛹夹g(shù)”課程中研究性教學(xué)模式的應(yīng)用，能夠有效提高該課程的教學(xué)效果，為電學(xué)類應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：劉翠枝）