研究性教学在电子课程设计中的实践

任 玲，岑红蕾，张 宁

(石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子832000)

0 引言

研究性教学已成为我国高校教学改革的一个方向，其目的不仅是使学生掌握系统的科学知识，更重要的是能使学生综合运用知识去发现、分析和解决问题，得到思维训练，学会研究和探索[1]。

电子课程设计作为实践教学的重要环节，在整个电子课程教学体系中起到承上启下的作用，即是对所学理论知识的提炼，又为毕业设计奠定基础。

在内容方面，传统的电子课程设计题目和要求均由教师指定，学生按照讲义要求的步骤进行设计，很难体现学生的个性，学生面临同一个题目，容易造成学生之间相互抄袭，而不愿发挥主观能动性和创造性，使得课程设计结果千篇一律。

在时间安排上，电子课程设计集中安排在学期末的实践周内进行，学生同时要完成不同课程的多个课程设计，同时还要进行理论课程的期末考试，容易顾此失彼，很难投入足够的时间和精力认真地完成任务。

在形式上，电子课程设计主要以灌输、模仿为主。学生处于被动的学习状态，教学模式单一，综合性不强，设计过程不完整，设计方法缺乏创新，学生的积极性和主动性不能很好的调动，难以做到因材施教。

我们认为:电子课程设计的教学模式应充分体现以学生为主体，构建“基于问题的学习”模式。从课题的确定、方案的选择、参数的计算到电路模块的设计及电路的仿真，均可以体现研究性教学的开放性和创造性原则[1]。因此本文有必要介绍如何将研究性教学的模式在电子课程设计中加以应用。

1 以“数字电子技术”课程为依托

我校的电子课程设计开设在第五学期，原本是在学完“电路”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程之后开设，是对前期所学专业基础知识的一次综合和应用。经过多年的教学实践和研究，考虑到在课程设计中要完成一个较完整的电子系统设计，不仅需要有一定的理论知识基础，还需要在此基础上进行创新和应用。因而我们对电子课程设计的教学计划进行了调整，将原计划中集中两周完成调整为一学期完成。

在“数字电子技术”开始授课时即将课程设计的思路贯穿其中，并将该课程内容依据课程设计的需要进行了模块划分，主要分成逻辑基础、组合逻辑设计、时序逻辑设计、显示模块设计、计数模块设计和波形产生模块设计等六大模块。课程进行到相应模块时，教师根据此模块的作用启发学生开拓思路，并讲解相关的应用实例。如在讲到计数器模块时，可以启发学生设计“卫生间中根据人数自动冲水系统”，“教室中根据人数自动节电控制系统”等，这样让学生感觉课程和实际生活密切相关，激发学生的设计积极性。同时我们还将历届学生应用此模块设计的典型成果展示给大家，分析他们的设计思路，展现仿真效果，激发学生的设计信心和成就感。

我们在讲到不同模块时，及时给学生提出相应建议。如这部分电路模块可以完成哪些课程设计等。长此以往，学生便在课程学习过程中就初步确定了课程设计的题目，或者已经对相关模块进行了仿真，这使得后期工作开展更加有的放矢。这样解决了课程设计集中在两周的盲目性，学生能够更好的进行主动尝试，激发其学习兴趣和创新精神。

2 “集中—分散”相结合的指导方式

研究性教学重视教学结果，但更注重教学过程以及学生在教学过程中的体验与成长。教师是主导者，引导学生完成研究性学习，激发学生的创新意识[2]。

教师在指导方式上，可以采用“集中-分散”相结合的教学模式。在前期“数字电子技术”课程上对模块的讲解集中进行，启发思想，解决课程设计“做什么”的问题，让学生尽快进入课程设计的状态。同时根据模块的特点，布置相关单元电路的设计作业、设计思考以及设计讨论，通过启发—讨论—思考—确立设计方案—画出仿真电路—仿真演示的步骤，解决了课程设计“怎么做”的问题。这样的集中指导模式有助于营造创新氛围，让学生体会设计的一般思路和步骤，尽快明确设计方法，也为后期的分散指导奠定了坚实的基础。大多数学生在集中学习过程中已经完成了至少两个模块的电路设计，明确了自己的选题和任务，在后期分散阶段可以应用已有的思路将前期完成的电路模块进行有效的组合和设计，保证了足够的设计时间，使得学生的选题更具个性。

我们将课程设计主体安排在“数字电子技术”课程的后期即第十六周到十七周进行，学时为两周，课内的学时集中在第十六周，主要解决电路模块设计和结构设计中存在的问题。课外学时集中在第十七周，主要针对电路进行仿真和调试，学生可以在课外进行，便于学生之间的交流与合作。我们对每个组做得好的学生进行了筛选，让感兴趣且有能力的学生实现实物制作。由学生列出元器件清单，实验室提供实验元器件，各组教师负责指导本组学生进行制作，这样教师有更多的精力对学生指导，同时更容易出成果。

在设计实现上，我们采用Multisim仿真软件，要求学生最终以仿真演示的形式进行答辩，同时递交设计报告。在集中指导阶段，我们将仿真软件的学习和应用作为讨论专题，从第一次课就介绍仿真软件的作用，给学生提供下载，并在课程网站上提供学习软件的资料和PPT，同时将历届学生的优秀仿真作品也挂在网上，学生可以借鉴，以便拓展思路。

我们将每个模块学习过程中的软件仿真部分，采用布置大作业和分组展示的方式进行，学生提问，教师点评，并将此教学过程全程拍摄，挂在网上，学生可以随时观看，这给后期自主设计奠定了良好的软件基础。

3 启发式互动式教学模式

研究性教学在组织形式上表现为集中阶段进行启发，分散阶段以互动讨论为主。具体实施方式是将选题有相关性的学生分成一组，如做报警模块的学生合为一组，指导教师专门对他们讲解报警模块的主要器件及其使用方法。这样分组便于问题集中凸显，也便于教师针对问题对症下药，同时也给学生提供了讨论合作和互相借鉴的空间。我们鼓励学生进行课下仿真设计，课上展示成果，质疑解答。分散阶段学生可以将自己的想法与指导教师交流，教师给予更有针对性的指导和帮助。

通过这种组织形式，学生学习主动性调动起来了，指导教师普遍反映学生的思维活跃了，想法多了，与教师的交流更有针对性了，准备充分的学生甚至一点就通，课程设计的指导容易了。

4 结语

将研究性教学的思想在电子课程设计中加以应用可以充分调动学生的学习积极性和创新思维，使得电子课程设计这个实践环节更具有活力。

我们对电气工程及其自动化专业09级和10级的60名学生进行了电子课程设计效果分析，得到以下结论:

(1)课程设计选题更加丰富了。往届学生的选题普遍集中在一些常规项目上，对09级的60名学生进行统计，选题类型多达45种，超出常规的设计题目40%左右。

(2)课程设计题目要求更加灵活，即便是同一个设计题目，提出的设计要求也各有不同，更贴近实际，更加具有个性。如“火车道口倒计时控制器”、“I LOVE YOU循环彩灯”和“乒乓球对抗游戏”等。

(3)课程设计完成质量明显提高。往届学生做课程设计往往以设计图纸作为最终成果，在电气09级学生中，最终通过仿真软件实现电路功能的达到70%。而在电气10级学生通过仿真实现的设计达到85%。

(4)课程设计具有系统性和实用性，拓展了学生设计思路的同时也为后续的毕业设计奠定了坚实的基础。如设计火灾报警电路，学生考虑了温湿度等信号的采集问题、信号的传输问题、以及显示装置和驱动电路的设计等问题。

(5)课程设计的时效性提高了。通过课程设计答辩，指导教师普遍感觉学生对基础知识的掌握程度优于往届，对电路的分析能力有所提高，学生大多在踏踏实实地做设计，认认真真地学软件，课程设计的效果明显提高了。

[1]任希等.研究性教学在“数字电子技术”课程中的探索[J].南京:电气电子教学学报2010，32(4):27-30

[2]赵洪.研究性教学与大学教学方法改革[J].武汉:高等教育研究.2006(2)

[3]高虹，刘惠琴.从基于问题的学习看研究型课程教学[J].北京:中国高教研究，2003(11)

[4]谢剑斌等.在数字电子技术教学中培养学生创新能力[J].南京:电气电子教学学报2010，32(6):7-9

[5]史雪飞，李江昀，李擎，刘蕴络.研究型教学在“模拟电子技术”中的应用[J].南京:电气电子教学学报2012，34(6):90-96