創(chuàng)新性研究性學(xué)習(xí)的數(shù)字電子技術(shù)課程改革

程雪 王彬 任振輝 曾立華

摘要介紹了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的基本情況，探討了研究性學(xué)習(xí)的改革內(nèi)容，包括自主式學(xué)習(xí)、探索式學(xué)習(xí)、實(shí)踐性學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式，認(rèn)為在數(shù)字電子技術(shù)課程中開展研究性教學(xué)，既可以激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，又可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。實(shí)踐表明，在人才培養(yǎng)方面堅(jiān)持教學(xué)與科研相結(jié)合、師生互動(dòng)可促進(jìn)共同發(fā)展，充分利用課上課下2個(gè)課堂可以提高教學(xué)的有效性，建立有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)，有利于推動(dòng)研究性學(xué)習(xí)的開展。

關(guān)鍵詞數(shù)字電子技術(shù)；研究性學(xué)習(xí)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）35-0254-02

AbstractBasic situation of digital electronic technology basic course was introduced， while the reform content of inquiry learning was discussed， and autonomous learning， exploratory learning and practical learning were emphasized. It was thought that researchbased teaching reform in digital electronic technology course can inspire the students' innovation consciousness and cultivate the students' practical and innovation ability. Practice showed that the combination of teaching and scientific research in terms of personnel training， interaction between teachers and students can promote common development， it make full use of class， the two classroom can improve the effectiveness of teaching， establish an effective evaluation index， which is conducive to promoting the development of inquiry learning.

Key wordsDigital electronic technology； ResearchBased Teaching； The teaching reform

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是河北農(nóng)業(yè)大學(xué)為電類專業(yè)設(shè)置的電子類多學(xué)時(shí)專業(yè)基礎(chǔ)課，是實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)所必須的一門課程[1]?，F(xiàn)在教學(xué)仍然沿襲著課上教師教、課下學(xué)生作業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，缺乏學(xué)習(xí)系統(tǒng)性和學(xué)生自主動(dòng)手創(chuàng)新實(shí)踐性，因此需要嘗試以學(xué)生為主導(dǎo)的創(chuàng)新性研究性學(xué)習(xí)模式，其特點(diǎn)是重視實(shí)踐能力和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)的開放性、參與的全員性、教師的指導(dǎo)性、學(xué)習(xí)活動(dòng)的探究性、學(xué)生素質(zhì)提高的綜合性等[2]。

1課程基本情況

作為一所以農(nóng)業(yè)為主、開設(shè)多學(xué)科的綜合性大學(xué)，工科院系的人才培養(yǎng)目標(biāo)是為河北省工農(nóng)業(yè)提供服務(wù)的應(yīng)用型人才。通過課程的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，應(yīng)使學(xué)生獲得數(shù)字電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能，為后續(xù)數(shù)字系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。該課程是機(jī)電工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化、電子信息工程、自動(dòng)化和測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)本科生的必修課，每年約20個(gè)班開課。

1.1理論教學(xué)在總結(jié)電類專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷修訂和完善課程的教學(xué)體系，重新修訂了電子教案，編制了教學(xué)課件、課程路線圖等，使課程建設(shè)具有更好的基礎(chǔ)，隊(duì)伍建設(shè)更具特色。根據(jù)不同專業(yè)性質(zhì)，確定講授內(nèi)容，在優(yōu)化整合中突出專業(yè)特點(diǎn)，按照專業(yè)特色劃分為3個(gè)平臺(tái)（電氣類、自動(dòng)化類和電子信息類）進(jìn)行建設(shè)，為實(shí)行學(xué)分制教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

1.2實(shí)踐教學(xué)針對(duì)數(shù)字電子技術(shù)這門課程編寫了配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加了新器件、新技術(shù)的內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生盡早投入科研活動(dòng)；同時(shí)改革了實(shí)驗(yàn)輔助環(huán)節(jié)，通過開放實(shí)驗(yàn)室的辦法加強(qiáng)學(xué)生積極探索、努力創(chuàng)造的能力，為學(xué)生提供了更為廣闊的探索空間。實(shí)驗(yàn)教學(xué)除芯片特性為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，理論聯(lián)系實(shí)際，從而提高了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力[3]。

安排7 d做課程設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字化電子設(shè)備，通過面包板、電路板連接調(diào)試，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力；鼓勵(lì)學(xué)生積極參加電子設(shè)計(jì)大賽，且多次獲得全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽河北賽區(qū)二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)；獲得河北農(nóng)業(yè)大學(xué)課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一、二、三等獎(jiǎng)多項(xiàng)。

1.3信息技術(shù)應(yīng)用改革傳統(tǒng)的教學(xué)手段，靈活、恰當(dāng)?shù)乩枚嗝襟w課件提高教學(xué)質(zhì)量。將課程難點(diǎn)、抽象內(nèi)容等進(jìn)行直觀表現(xiàn)，使學(xué)生在趣味中學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)。輔助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，為學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源。課程教學(xué)資源在“精品課程”網(wǎng)頁(yè)運(yùn)行情況良好，成為提高教學(xué)質(zhì)量的重要因素。遠(yuǎn)程輔導(dǎo)答疑成為現(xiàn)實(shí)，增強(qiáng)了與學(xué)生的實(shí)時(shí)交流，更有利于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，有利于教學(xué)運(yùn)行。

2研究性學(xué)習(xí)改革內(nèi)容

為充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，增強(qiáng)學(xué)生內(nèi)化知識(shí)的過程，從而推動(dòng)人才培養(yǎng)進(jìn)程，仍需對(duì)教學(xué)理念、教學(xué)模式進(jìn)行改革，數(shù)字電子技術(shù)加入了學(xué)校研究性學(xué)習(xí)的課題研究[4]。其指導(dǎo)思想是深化課程教學(xué)模式改革，樹立“以學(xué)生為中心”的教學(xué)改革理念，以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)，教師不再僅僅是知識(shí)的灌輸者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和幫助者，教師通過課上講授，課下作品輔導(dǎo)的方式激發(fā)了學(xué)生提出問題、解決問題的能力[5]。

2.1培養(yǎng)興趣，自主式學(xué)習(xí)在研究性學(xué)習(xí)中，課堂上教師講授、學(xué)生作品展示，課堂下學(xué)生根據(jù)對(duì)課堂知識(shí)的理解與興趣自主提出設(shè)計(jì)題目，擬定設(shè)計(jì)方案，查資料設(shè)計(jì)電路完成作品。例如教師在講解組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路時(shí)，可結(jié)合日常生活中的家用電器、常見的儀器設(shè)備等，激發(fā)學(xué)生的想象力和學(xué)習(xí)興趣，從而提出及規(guī)劃設(shè)計(jì)選題。

2.2提出假設(shè)，探索式學(xué)習(xí)研究性學(xué)習(xí)中學(xué)生對(duì)課題主動(dòng)參與，從設(shè)計(jì)題目的擬定到最后實(shí)施，學(xué)生不再是被動(dòng)思維，而是主動(dòng)完成，增強(qiáng)了學(xué)生解決問題和思維發(fā)展能力[6]。例如密碼鎖設(shè)計(jì)，有的學(xué)生根據(jù)對(duì)課上知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)之初提出了一種由最簡(jiǎn)單的與門電路構(gòu)成的電路，當(dāng)幾個(gè)與邏輯門輸入端數(shù)字都正確時(shí)開鎖，看起來邏輯正確，但在學(xué)生進(jìn)一步求證之后發(fā)現(xiàn)與邏輯門是組合邏輯電路，要求輸入端必須同時(shí)按下才會(huì)產(chǎn)生結(jié)果，然而在日常操作中是不合理的，所以還需對(duì)電路進(jìn)行完善。搜集資料、系統(tǒng)論證、電路設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)調(diào)試，都是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，學(xué)生通過一次次失敗與嘗試、挑戰(zhàn)與探究，可以更深刻、更全面地掌握設(shè)計(jì)過程與方法。

2.3注重過程性、實(shí)踐性學(xué)習(xí)研究性學(xué)習(xí)不以結(jié)果為目的，更看重過程，學(xué)生通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)可以有效掌握課堂知識(shí)內(nèi)容并應(yīng)用于實(shí)際，在信息能力獲取過程中可提高搜索資料、成員協(xié)作等能力，從而豐富自己的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，找到最合適自己的學(xué)習(xí)方法。例如在教師授課過程中采用慕課及翻轉(zhuǎn)課堂等形式，使學(xué)生通過多種學(xué)習(xí)手段有效學(xué)習(xí)；教授學(xué)生文獻(xiàn)檢索的方法，學(xué)生在搜集資料過程中可以有效利用網(wǎng)絡(luò)資源；給學(xué)生介紹一些常用的電路圖繪制調(diào)試軟件，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中增加相應(yīng)軟件的視頻教程，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)需要自主學(xué)習(xí)。

3實(shí)施方案

數(shù)字電路主要包括組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路2部分，學(xué)習(xí)完理論知識(shí)部分，學(xué)生具備動(dòng)手設(shè)計(jì)的能力，課下每組可自行選題，通過查閱資料、思考、分析、討論來逐步完成電路的架構(gòu)和設(shè)計(jì)。在規(guī)定時(shí)間完成后，課上分組匯報(bào)、討論。

課題以河北農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2013級(jí)一班為實(shí)踐對(duì)象，對(duì)該班學(xué)生以研究小組形式分組，分組原則如下：①本班共27名學(xué)生，分為9個(gè)小組，每組3名學(xué)生。②每部分設(shè)計(jì)要求輪值組長(zhǎng)1名，每組學(xué)生在本學(xué)期內(nèi)至少要擔(dān)任組長(zhǎng)1次。③在講到課程相關(guān)內(nèi)容后，教師布置任務(wù)，組長(zhǎng)組織本組學(xué)生課下查找資料，自行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成，由該組組長(zhǎng)代表本組上臺(tái)主講并回答提問，其他學(xué)生補(bǔ)充。

評(píng)價(jià)機(jī)制：①學(xué)生需分組交設(shè)計(jì)報(bào)告、PPT等電子文檔、設(shè)計(jì)電路圖紙、設(shè)計(jì)電路板等，根據(jù)材料上交情況打分，占總分的5%。②學(xué)生小組展開互評(píng)，即其他組成員為答辯組各個(gè)成員打分，每位學(xué)生的分?jǐn)?shù)=（評(píng)價(jià)總分-2個(gè)最高分-2個(gè)最低分）/（評(píng)價(jià)次數(shù)-4）評(píng)出每個(gè)學(xué)生的分?jǐn)?shù)，該分?jǐn)?shù)占匯報(bào)總評(píng)分的50%。③評(píng)委教師根據(jù)學(xué)生匯報(bào)答辯情況，按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，該分?jǐn)?shù)占匯報(bào)總評(píng)分的45%。④期末分?jǐn)?shù)中，匯報(bào)總評(píng)分占40%，其他平時(shí)成績(jī)（出勤狀況、作業(yè)完成情況、學(xué)業(yè)綜合評(píng)價(jià)等）占5%，卷面成績(jī)以及實(shí)驗(yàn)成績(jī)占55%。

4結(jié)論

通過教學(xué)實(shí)踐，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，取得了多方面的重要啟示。①研究性學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課程內(nèi)容重點(diǎn)易于掌握，學(xué)習(xí)更加輕松。②教學(xué)過程中師生交流互動(dòng)多，使學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力都有很大提高。③將課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，改革課程考核的評(píng)價(jià)體系。④形成比較完善的“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施方案，進(jìn)一步探索自主學(xué)習(xí)模式。

參考文獻(xiàn)

[1]

閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].5版.北京：高等教育出版社，2005.

[2] 劉智運(yùn).論高校研究性教學(xué)與研究性學(xué)習(xí)的關(guān)系[J].中國(guó)大學(xué)教育，2006（2）：24-27.

[3] 鄭潔，束長(zhǎng)寶，紀(jì)曉華.數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（5）：85-87.

[4] 吳瑞林，王建中.研究性教學(xué)與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].學(xué)位與研究生教育，2013（3）：10-15.

[5] 劉寧莊.實(shí)踐教學(xué)方法在FPGA課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2013（1）： 22-23.

[6] NI X M.Practice and explore of FPGA course education[J]. China electric power education，2011，35： 106-107.