研究性教學在電子課程設計中的實踐

任 玲，岑紅蕾，張 寧

(石河子大學機械電氣工程學院，新疆石河子832000)

0 引言

研究性教學已成為我國高校教學改革的一個方向，其目的不僅是使學生掌握系統的科學知識，更重要的是能使學生綜合運用知識去發現、分析和解決問題，得到思維訓練，學會研究和探索[1]。

電子課程設計作為實踐教學的重要環節，在整個電子課程教學體系中起到承上啟下的作用，即是對所學理論知識的提煉，又為畢業設計奠定基礎。

在內容方面，傳統的電子課程設計題目和要求均由教師指定，學生按照講義要求的步驟進行設計，很難體現學生的個性，學生面臨同一個題目，容易造成學生之間相互抄襲，而不愿發揮主觀能動性和創造性，使得課程設計結果千篇一律。

在時間安排上，電子課程設計集中安排在學期末的實踐周內進行，學生同時要完成不同課程的多個課程設計，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。

在形式上，電子課程設計主要以灌輸、模仿為主。學生處于被動的學習狀態，教學模式單一，綜合性不強，設計過程不完整，設計方法缺乏創新，學生的積極性和主動性不能很好的調動，難以做到因材施教。

我們認為:電子課程設計的教學模式應充分體現以學生為主體，構建“基于問題的學習”模式。從課題的確定、方案的選擇、參數的計算到電路模塊的設計及電路的仿真，均可以體現研究性教學的開放性和創造性原則[1]。因此本文有必要介紹如何將研究性教學的模式在電子課程設計中加以應用。

1 以“數字電子技術”課程為依托

我校的電子課程設計開設在第五學期，原本是在學完“電路”、“模擬電子技術”和“數字電子技術”課程之后開設，是對前期所學專業基礎知識的一次綜合和應用。經過多年的教學實踐和研究，考慮到在課程設計中要完成一個較完整的電子系統設計，不僅需要有一定的理論知識基礎，還需要在此基礎上進行創新和應用。因而我們對電子課程設計的教學計劃進行了調整，將原計劃中集中兩周完成調整為一學期完成。

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

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

2 “集中—分散”相結合的指導方式

研究性教學重視教學結果，但更注重教學過程以及學生在教學過程中的體驗與成長。教師是主導者，引導學生完成研究性學習，激發學生的創新意識[2]。

教師在指導方式上，可以采用“集中-分散”相結合的教學模式。在前期“數字電子技術”課程上對模塊的講解集中進行，啟發思想，解決課程設計“做什么”的問題，讓學生盡快進入課程設計的狀態。同時根據模塊的特點，布置相關單元電路的設計作業、設計思考以及設計討論，通過啟發—討論—思考—確立設計方案—畫出仿真電路—仿真演示的步驟，解決了課程設計“怎么做”的問題。這樣的集中指導模式有助于營造創新氛圍，讓學生體會設計的一般思路和步驟，盡快明確設計方法，也為后期的分散指導奠定了堅實的基礎。大多數學生在集中學習過程中已經完成了至少兩個模塊的電路設計，明確了自己的選題和任務，在后期分散階段可以應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計，保證了足夠的設計時間，使得學生的選題更具個性。

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

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

我們將每個模塊學習過程中的軟件仿真部分，采用布置大作業和分組展示的方式進行，學生提問，教師點評，并將此教學過程全程拍攝，掛在網上，學生可以隨時觀看，這給后期自主設計奠定了良好的軟件基礎。

3 啟發式互動式教學模式

研究性教學在組織形式上表現為集中階段進行啟發，分散階段以互動討論為主。具體實施方式是將選題有相關性的學生分成一組，如做報警模塊的學生合為一組，指導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，同時也給學生提供了討論合作和互相借鑒的空間。我們鼓勵學生進行課下仿真設計，課上展示成果，質疑解答。分散階段學生可以將自己的想法與指導教師交流，教師給予更有針對性的指導和幫助。

通過這種組織形式，學生學習主動性調動起來了，指導教師普遍反映學生的思維活躍了，想法多了，與教師的交流更有針對性了，準備充分的學生甚至一點就通，課程設計的指導容易了。

4 結語

將研究性教學的思想在電子課程設計中加以應用可以充分調動學生的學習積極性和創新思維，使得電子課程設計這個實踐環節更具有活力。

我們對電氣工程及其自動化專業09級和10級的60名學生進行了電子課程設計效果分析，得到以下結論:

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

(2)課程設計題目要求更加靈活，即便是同一個設計題目，提出的設計要求也各有不同，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循環彩燈”和“乒乓球對抗游戲”等。

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

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

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

[1]任希等.研究性教學在“數字電子技術”課程中的探索[J].南京:電氣電子教學學報2010，32(4):27-30

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

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

[4]謝劍斌等.在數字電子技術教學中培養學生創新能力[J].南京:電氣電子教學學報2010，32(6):7-9

[5]史雪飛，李江昀，李擎，劉蘊絡.研究型教學在“模擬電子技術”中的應用[J].南京:電氣電子教學學報2012，34(6):90-96