自主式課題教學(xué)法—電子信息工程專業(yè)教學(xué)改革探討

羅大鵬 王 勇 倪效勇

中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)機(jī)械與電子信息工程學(xué)院 湖北武漢 430074

近幾年電子信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，相應(yīng)地對電子信息專業(yè)學(xué)生的綜合設(shè)計能力提出了更高要求。傳統(tǒng)的電子信息專業(yè)教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足企業(yè)對電子信息專業(yè)學(xué)生設(shè)計能力的要求。因此，提出自主式課題教學(xué)法，即將書本的理論知識進(jìn)行提煉，融入幾個電路模塊設(shè)計課題中，在課堂教學(xué)初期分配給學(xué)生，使學(xué)生帶著課題進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，從而邊學(xué)習(xí)理論，邊將理論運(yùn)用到實(shí)際課題的設(shè)計和制作中，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。

1 電子信息工程專業(yè)課堂教學(xué)現(xiàn)狀

電子信息工程專業(yè)是一個對動手能力要求較高的專業(yè)，但是課堂教學(xué)中除了實(shí)驗(yàn)課外，基本上沒有對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)課中多以實(shí)驗(yàn)箱作為主要的教學(xué)工具，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行各個電路模塊的連線和調(diào)試，基本沒有電路的分析和設(shè)計過程。客觀上講，實(shí)驗(yàn)箱只是加深了學(xué)生對課堂講授理論知識的理解，而對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)十分有限。此外，目前的課堂教學(xué)仍然以解題來考核學(xué)生對知識的理解程度。而解題與電路設(shè)計有很大的不同，以通信電子線路課程為例，表1為高頻功率放大電路的一道例題和某無線通信系統(tǒng)中功率放大電路的設(shè)計要求。

表1 高頻功率放大電路例題及設(shè)計課題對比

由表1可知，例題中所要計算的內(nèi)容常常是設(shè)計任務(wù)的已知條件，而例題的已知條件又常常是設(shè)計課題中設(shè)計電路需計算的元器件參數(shù)。可見設(shè)計電路的過程和解題的過程常常互為逆過程。學(xué)生通過傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)只是學(xué)會了解題，而面對真正的設(shè)計任務(wù)時往往一籌莫展，這也是學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與企業(yè)用人需求有較大差差距的原因。

此外，電子信息工程專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)常常安排在學(xué)期末，使教學(xué)實(shí)踐與課程教學(xué)間隔時間較長，導(dǎo)致學(xué)生很難將課堂所學(xué)知識應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)相應(yīng)電路系統(tǒng)的分析和設(shè)計中。同時，學(xué)期末臨近放假，有些學(xué)生心情浮躁，導(dǎo)致教學(xué)實(shí)踐效果難以保證。

2 自主式課題教學(xué)法

針對目前課堂教學(xué)的現(xiàn)狀，提出自主式課題教學(xué)法。其基本理念就是改革課堂教學(xué)，即在課堂上系統(tǒng)地講授電路設(shè)計方法，而不是僅僅教會學(xué)生解題。此外，將學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，給每個小組布置不同的電路模塊設(shè)計課題，通過完成自己的課題達(dá)到初步實(shí)踐電路設(shè)計方法的目的。同時，由于學(xué)生都是帶著設(shè)計課題聽課的，這樣也會提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)理論知識的積極性。具體實(shí)施步驟如下：

(1)在課程教學(xué)初期，指導(dǎo)學(xué)生自由組成學(xué)習(xí)小組，提供若干模塊設(shè)計課題供各小組挑選。選定的模塊設(shè)計任務(wù)伴隨該小組整個課程學(xué)習(xí)過程。這個階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：

①盡量保證學(xué)生按照自己的意愿組合形成學(xué)習(xí)小組，這樣小組成員在課題設(shè)計過程中才能有較好的默契，相互配合，依靠團(tuán)隊(duì)的力量完成設(shè)計任務(wù)。

②該階段是課程教學(xué)初期，學(xué)生對各個模塊設(shè)計課題還不了解，教師應(yīng)占用一定的課堂時間對課題進(jìn)行解釋和指點(diǎn)，充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生自發(fā)地利用課余時間收集資料，選定設(shè)計方案。

③當(dāng)學(xué)習(xí)小組初步完成課題資料的收集和整理后，則安排一次課堂報告，由各個小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報其對課題的理解以及初步選定的設(shè)計方案，并由任課教師進(jìn)行點(diǎn)評，指出其下一步工作重點(diǎn)。

④模塊設(shè)計課題應(yīng)涵蓋所講授課程的各個章節(jié)，這樣利于在講課過程中通過講解各個模塊設(shè)計方法串聯(lián)課程各章節(jié)的知識點(diǎn)。同時，講課內(nèi)容與學(xué)生正在進(jìn)行的設(shè)計任務(wù)相關(guān)聯(lián)，容易調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

(2)在課程教學(xué)中期，將模塊設(shè)計課題融入到各個章節(jié)的課堂教學(xué)中，教會學(xué)生具體的電路設(shè)計方法，同時在實(shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路調(diào)試以及指標(biāo)測試。這個階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：

(3)在課堂教學(xué)后期，對各學(xué)習(xí)小組制作的模塊電路進(jìn)行驗(yàn)收和總結(jié)。這個階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：

①督促各學(xué)習(xí)小組做好指標(biāo)測試工作，驗(yàn)證自己設(shè)計的電路是否達(dá)到設(shè)計要求，同時總結(jié)整個設(shè)計過程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

②安排課堂報告，各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報課題制作成果，由任課教師對設(shè)計成果進(jìn)行總結(jié)。

③各小組提交課題設(shè)計報告，詳細(xì)介紹整個電路設(shè)計原理、參數(shù)計算過程，并記錄系統(tǒng)的性能指標(biāo)，總結(jié)電路調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

3 自主式課題教學(xué)法的應(yīng)用實(shí)例

我們在通信電子線路課上使用了這種教學(xué)法。首先，根據(jù)整個課程內(nèi)容設(shè)計8個模塊的設(shè)計課題，將該課程的主要知識點(diǎn)都融合在這幾個課題中，課題名稱見表2。

表2 模塊設(shè)計課題

第一階段：由學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)小組并從這8個課題中選擇一個，作為該小組在課程學(xué)習(xí)期間的設(shè)計任務(wù)。由小組成員相互配合進(jìn)行資料收集以及設(shè)計方案的論證。在課程開始后的第二個教學(xué)周，組織各小組制作幻燈片報告該小組擬定的設(shè)計方案以及設(shè)計時間安排。需要說明的是，各小組進(jìn)行方案設(shè)計的時候，相應(yīng)的知識點(diǎn)還沒有在課堂上進(jìn)行系統(tǒng)地講授，完全由學(xué)生先自學(xué)各自課題相關(guān)基礎(chǔ)知識，然后進(jìn)行資料收集整理，通過內(nèi)部討論，最終確定課題的初步設(shè)計方案。這個階段需要學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性去熟悉課題、討論方案以及確定初步方案。從實(shí)際情況來看，學(xué)生在這個階段常常表現(xiàn)出很大的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)行方案匯報時的現(xiàn)場氣氛也很熱烈。此外，由于設(shè)計課題涵蓋了這門課程的主要知識點(diǎn)，相應(yīng)課題方案的初步確定過程也是學(xué)生對課程知識的預(yù)習(xí)階段。這樣可以充分激發(fā)他們的求知欲，當(dāng)教師在課堂上講到相應(yīng)的知識點(diǎn)時，能抓住學(xué)生的注意力，獲得較好的教學(xué)效果。

第二階段：主要完成各個章節(jié)知識點(diǎn)的講授，這一階段應(yīng)該注意在課上重點(diǎn)講解如何充分運(yùn)用教材中的知識完成模塊設(shè)計課題，讓學(xué)生意識到，這些書本知識并不是抽象的理論知識，只要稍加變通就可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。例如在講到求解高頻功率放大器的題目時，計算電路輸出功率用到公式(1)：

其中P0為電路輸出功率，Vcm為電路輸出電壓幅值，R0為電路負(fù)載電阻。而在真正設(shè)計功放電路時，電路的輸出功率及輸出電壓幅值常常是已知條件(見表1)，而具體的電路以及電路中所采用元器件的參數(shù)如電阻阻值是需要進(jìn)行計算的。因此只需要將公式(1)轉(zhuǎn)化為公式(2)：

轉(zhuǎn)化后即可用于電路中所采用負(fù)載電阻的計算。整個課程講授過程都要將知識點(diǎn)具體化，讓學(xué)生意識到，只要將這些公式進(jìn)行簡單的變化(常常是翻轉(zhuǎn))就可以用于電路設(shè)計過程中元器件的參數(shù)計算，從而使學(xué)生可以一邊學(xué)習(xí)課堂知識，一邊將所學(xué)知識應(yīng)用起來，真正做到活學(xué)活用。此外，在實(shí)驗(yàn)課中要指導(dǎo)各小組的電路焊接以及調(diào)試工作，并監(jiān)督其設(shè)計進(jìn)度，從而掌握學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解程度。

在這個階段，真正實(shí)現(xiàn)了本教學(xué)法所強(qiáng)調(diào)的理論聯(lián)系實(shí)際，即學(xué)生可以做到邊學(xué)習(xí)，邊使用，邊檢驗(yàn)，整個課程的教學(xué)效果良好。

最后一個階段是課程的結(jié)束階段，主要做好各小組課題的驗(yàn)收工作，并對各小組所設(shè)計的模塊進(jìn)行點(diǎn)評，最后安排一次期終匯報作為整個課堂教學(xué)的結(jié)束。

本教學(xué)法已經(jīng)實(shí)踐了兩年，學(xué)生對這種教學(xué)法的滿意度較高。此外，學(xué)生的平時成績與模塊設(shè)計課題制作情況掛鉤，因此各學(xué)習(xí)小組都投入了較多精力用于電路模塊制作，成功率也較高。并且學(xué)生通過電路模塊的制作過程也了解到了如何運(yùn)用課堂所學(xué)知識進(jìn)行電路設(shè)計。

4 改進(jìn)和展望

本教學(xué)法還存在一些不足，如各學(xué)習(xí)小組都有自己的設(shè)計課題，在學(xué)習(xí)課堂知識的過程中偏向于學(xué)習(xí)與自己課題相關(guān)的內(nèi)容，而對其他知識點(diǎn)不夠重視。針對這個問題，我們計劃在各小組課堂報告時鼓勵學(xué)生對其他小組的報告內(nèi)容進(jìn)行提問，通過建立一個良好的討論氛圍，提高學(xué)生對各設(shè)計課題的興趣。通過兩年多自主式學(xué)習(xí)教學(xué)改革實(shí)踐，學(xué)生具備了自主學(xué)習(xí)意識，增強(qiáng)了對課堂所授知識的興趣，同時提高了運(yùn)用知識的能力。

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