研究性教學(xué)在電子課程設(shè)計中的實踐

任 玲，岑紅蕾，張 寧

(石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院，新疆石河子832000)

0 引言

研究性教學(xué)已成為我國高校教學(xué)改革的一個方向，其目的不僅是使學(xué)生掌握系統(tǒng)的科學(xué)知識，更重要的是能使學(xué)生綜合運用知識去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，得到思維訓(xùn)練，學(xué)會研究和探索[1]。

電子課程設(shè)計作為實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，在整個電子課程教學(xué)體系中起到承上啟下的作用，即是對所學(xué)理論知識的提煉，又為畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

在內(nèi)容方面，傳統(tǒng)的電子課程設(shè)計題目和要求均由教師指定，學(xué)生按照講義要求的步驟進行設(shè)計，很難體現(xiàn)學(xué)生的個性，學(xué)生面臨同一個題目，容易造成學(xué)生之間相互抄襲，而不愿發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，使得課程設(shè)計結(jié)果千篇一律。

在時間安排上，電子課程設(shè)計集中安排在學(xué)期末的實踐周內(nèi)進行，學(xué)生同時要完成不同課程的多個課程設(shè)計，同時還要進行理論課程的期末考試，容易顧此失彼，很難投入足夠的時間和精力認真地完成任務(wù)。

在形式上，電子課程設(shè)計主要以灌輸、模仿為主。學(xué)生處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，教學(xué)模式單一，綜合性不強，設(shè)計過程不完整，設(shè)計方法缺乏創(chuàng)新，學(xué)生的積極性和主動性不能很好的調(diào)動，難以做到因材施教。

我們認為:電子課程設(shè)計的教學(xué)模式應(yīng)充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體，構(gòu)建“基于問題的學(xué)習(xí)”模式。從課題的確定、方案的選擇、參數(shù)的計算到電路模塊的設(shè)計及電路的仿真，均可以體現(xiàn)研究性教學(xué)的開放性和創(chuàng)造性原則[1]。因此本文有必要介紹如何將研究性教學(xué)的模式在電子課程設(shè)計中加以應(yīng)用。

1 以“數(shù)字電子技術(shù)”課程為依托

我校的電子課程設(shè)計開設(shè)在第五學(xué)期，原本是在學(xué)完“電路”、“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”課程之后開設(shè)，是對前期所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識的一次綜合和應(yīng)用。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐和研究，考慮到在課程設(shè)計中要完成一個較完整的電子系統(tǒng)設(shè)計，不僅需要有一定的理論知識基礎(chǔ)，還需要在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新和應(yīng)用。因而我們對電子課程設(shè)計的教學(xué)計劃進行了調(diào)整，將原計劃中集中兩周完成調(diào)整為一學(xué)期完成。

在“數(shù)字電子技術(shù)”開始授課時即將課程設(shè)計的思路貫穿其中，并將該課程內(nèi)容依據(jù)課程設(shè)計的需要進行了模塊劃分，主要分成邏輯基礎(chǔ)、組合邏輯設(shè)計、時序邏輯設(shè)計、顯示模塊設(shè)計、計數(shù)模塊設(shè)計和波形產(chǎn)生模塊設(shè)計等六大模塊。課程進行到相應(yīng)模塊時，教師根據(jù)此模塊的作用啟發(fā)學(xué)生開拓思路，并講解相關(guān)的應(yīng)用實例。如在講到計數(shù)器模塊時，可以啟發(fā)學(xué)生設(shè)計“衛(wèi)生間中根據(jù)人數(shù)自動沖水系統(tǒng)”，“教室中根據(jù)人數(shù)自動節(jié)電控制系統(tǒng)”等，這樣讓學(xué)生感覺課程和實際生活密切相關(guān)，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計積極性。同時我們還將歷屆學(xué)生應(yīng)用此模塊設(shè)計的典型成果展示給大家，分析他們的設(shè)計思路，展現(xiàn)仿真效果，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計信心和成就感。

我們在講到不同模塊時，及時給學(xué)生提出相應(yīng)建議。如這部分電路模塊可以完成哪些課程設(shè)計等。長此以往，學(xué)生便在課程學(xué)習(xí)過程中就初步確定了課程設(shè)計的題目，或者已經(jīng)對相關(guān)模塊進行了仿真，這使得后期工作開展更加有的放矢。這樣解決了課程設(shè)計集中在兩周的盲目性，學(xué)生能夠更好的進行主動嘗試，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。

2 “集中—分散”相結(jié)合的指導(dǎo)方式

研究性教學(xué)重視教學(xué)結(jié)果，但更注重教學(xué)過程以及學(xué)生在教學(xué)過程中的體驗與成長。教師是主導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生完成研究性學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識[2]。

教師在指導(dǎo)方式上，可以采用“集中-分散”相結(jié)合的教學(xué)模式。在前期“數(shù)字電子技術(shù)”課程上對模塊的講解集中進行，啟發(fā)思想，解決課程設(shè)計“做什么”的問題，讓學(xué)生盡快進入課程設(shè)計的狀態(tài)。同時根據(jù)模塊的特點，布置相關(guān)單元電路的設(shè)計作業(yè)、設(shè)計思考以及設(shè)計討論，通過啟發(fā)—討論—思考—確立設(shè)計方案—畫出仿真電路—仿真演示的步驟，解決了課程設(shè)計“怎么做”的問題。這樣的集中指導(dǎo)模式有助于營造創(chuàng)新氛圍，讓學(xué)生體會設(shè)計的一般思路和步驟，盡快明確設(shè)計方法，也為后期的分散指導(dǎo)奠定了堅實的基礎(chǔ)。大多數(shù)學(xué)生在集中學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)完成了至少兩個模塊的電路設(shè)計，明確了自己的選題和任務(wù)，在后期分散階段可以應(yīng)用已有的思路將前期完成的電路模塊進行有效的組合和設(shè)計，保證了足夠的設(shè)計時間，使得學(xué)生的選題更具個性。

我們將課程設(shè)計主體安排在“數(shù)字電子技術(shù)”課程的后期即第十六周到十七周進行，學(xué)時為兩周，課內(nèi)的學(xué)時集中在第十六周，主要解決電路模塊設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題。課外學(xué)時集中在第十七周，主要針對電路進行仿真和調(diào)試，學(xué)生可以在課外進行，便于學(xué)生之間的交流與合作。我們對每個組做得好的學(xué)生進行了篩選，讓感興趣且有能力的學(xué)生實現(xiàn)實物制作。由學(xué)生列出元器件清單，實驗室提供實驗元器件，各組教師負責(zé)指導(dǎo)本組學(xué)生進行制作，這樣教師有更多的精力對學(xué)生指導(dǎo)，同時更容易出成果。

在設(shè)計實現(xiàn)上，我們采用Multisim仿真軟件，要求學(xué)生最終以仿真演示的形式進行答辯，同時遞交設(shè)計報告。在集中指導(dǎo)階段，我們將仿真軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用作為討論專題，從第一次課就介紹仿真軟件的作用，給學(xué)生提供下載，并在課程網(wǎng)站上提供學(xué)習(xí)軟件的資料和PPT，同時將歷屆學(xué)生的優(yōu)秀仿真作品也掛在網(wǎng)上，學(xué)生可以借鑒，以便拓展思路。

我們將每個模塊學(xué)習(xí)過程中的軟件仿真部分，采用布置大作業(yè)和分組展示的方式進行，學(xué)生提問，教師點評，并將此教學(xué)過程全程拍攝，掛在網(wǎng)上，學(xué)生可以隨時觀看，這給后期自主設(shè)計奠定了良好的軟件基礎(chǔ)。

3 啟發(fā)式互動式教學(xué)模式

研究性教學(xué)在組織形式上表現(xiàn)為集中階段進行啟發(fā)，分散階段以互動討論為主。具體實施方式是將選題有相關(guān)性的學(xué)生分成一組，如做報警模塊的學(xué)生合為一組，指導(dǎo)教師專門對他們講解報警模塊的主要器件及其使用方法。這樣分組便于問題集中凸顯，也便于教師針對問題對癥下藥，同時也給學(xué)生提供了討論合作和互相借鑒的空間。我們鼓勵學(xué)生進行課下仿真設(shè)計，課上展示成果，質(zhì)疑解答。分散階段學(xué)生可以將自己的想法與指導(dǎo)教師交流，教師給予更有針對性的指導(dǎo)和幫助。

通過這種組織形式，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性調(diào)動起來了，指導(dǎo)教師普遍反映學(xué)生的思維活躍了，想法多了，與教師的交流更有針對性了，準備充分的學(xué)生甚至一點就通，課程設(shè)計的指導(dǎo)容易了。

4 結(jié)語

將研究性教學(xué)的思想在電子課程設(shè)計中加以應(yīng)用可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新思維，使得電子課程設(shè)計這個實踐環(huán)節(jié)更具有活力。

我們對電氣工程及其自動化專業(yè)09級和10級的60名學(xué)生進行了電子課程設(shè)計效果分析，得到以下結(jié)論:

(1)課程設(shè)計選題更加豐富了。往屆學(xué)生的選題普遍集中在一些常規(guī)項目上，對09級的60名學(xué)生進行統(tǒng)計，選題類型多達45種，超出常規(guī)的設(shè)計題目40%左右。

(2)課程設(shè)計題目要求更加靈活，即便是同一個設(shè)計題目，提出的設(shè)計要求也各有不同，更貼近實際，更加具有個性。如“火車道口倒計時控制器”、“I LOVE YOU循環(huán)彩燈”和“乒乓球?qū)褂螒颉钡取?/p>

(3)課程設(shè)計完成質(zhì)量明顯提高。往屆學(xué)生做課程設(shè)計往往以設(shè)計圖紙作為最終成果，在電氣09級學(xué)生中，最終通過仿真軟件實現(xiàn)電路功能的達到70%。而在電氣10級學(xué)生通過仿真實現(xiàn)的設(shè)計達到85%。

(4)課程設(shè)計具有系統(tǒng)性和實用性，拓展了學(xué)生設(shè)計思路的同時也為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。如設(shè)計火災(zāi)報警電路，學(xué)生考慮了溫濕度等信號的采集問題、信號的傳輸問題、以及顯示裝置和驅(qū)動電路的設(shè)計等問題。

(5)課程設(shè)計的時效性提高了。通過課程設(shè)計答辯，指導(dǎo)教師普遍感覺學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度優(yōu)于往屆，對電路的分析能力有所提高，學(xué)生大多在踏踏實實地做設(shè)計，認認真真地學(xué)軟件，課程設(shè)計的效果明顯提高了。

[1]任希等.研究性教學(xué)在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中的探索[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報2010，32(4):27-30

[2]趙洪.研究性教學(xué)與大學(xué)教學(xué)方法改革[J].武漢:高等教育研究.2006(2)

[3]高虹，劉惠琴.從基于問題的學(xué)習(xí)看研究型課程教學(xué)[J].北京:中國高教研究，2003(11)

[4]謝劍斌等.在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報2010，32(6):7-9

[5]史雪飛，李江昀，李擎，劉蘊絡(luò).研究型教學(xué)在“模擬電子技術(shù)”中的應(yīng)用[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報2012，34(6):90-96