結合“電子課程設計” 培養學生創新意識

摘要：本科生創新意識的培養是近年來本科教學中的一個重要的關注點。本文介紹了本課程組老師在數字電子技術課程中增加“電子課程設計”等環節，充分調動了學生們的學習興趣，加強了學生的工程意識，培養了學生創新思維和設計能力。

關鍵詞：數字電子技術；電子課程設計；創新意識

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0059-02

創新意識是科學發展的源泉，是科技進步的動力。激發學生的學習熱情，培養學生的創新意識，是近年來本科教學中的一個重要的關注點。在電基礎課程的教學中，如何把基礎理論學習與創新意識培養相結合，是我們的一個研究內容。本課程組的老師結合數字電子技術課程的教學實踐，通過改革教學方法，增加“電子課程設計”等環節，在培養學生創新意識方面取得了一些效果。本文就跟大家分享一下我們的具體做法。

一、基本思路

學生不僅是文化知識的被動接受者，而且是知識的積極探索者。因此，激發學生的學習興趣、創新熱情應該寓學于研，在課堂教學中為學生創造探究式學習的機會。具體思路如下。

1.教育功能從以傳授前人知識為主向以培養認知能力和全面素質為主轉變。這需要由豐富的教學形式和教學方法來實現。比如說，在知識傳授中注意采用問題引出式，引導學生主動對問題進行深入的思考。例如，在觸發器的學習章節，教師在講解了基本觸發器的構成形式后，要引導學生發現基本觸發器在功能上的兩個弱點：有一種約束輸入模式；抗干擾能力差。然后帶領學生對當前結構進行改造，引出主從觸發器結構。當學生對主從觸發器結構了解清楚以后，再進一步提出問題，這樣的結構是不是夠好了？并給出一定的干擾信號，看到主從結構的不足，由此再進一步改進電路，引出邊沿觸發形式……這樣，通過講授一種電子器件的發展歷程，使學生了解在人類科技發展中發現問題？解決問題？再發現問題？再解決問題的發展歷程，并鍛煉了其深入研究電路，合理提出問題的能力。有時還可以故意設置障礙與問題點，引導學生全面考慮問題。

2.教學組織形式從以教師為中心向以學生為中心、以教師為主導的轉變；在教學過程中充分采用問題教學法、討論式教學法等多種形式。讓學生能夠自己提出問題；創設問題情境；提出假設，提出解決問題的可能方案并進行深入的思考；最后由老師給出評價、驗證，引導學生得出結論。充分利于EDA仿真平臺，由單一的課堂教學擴展到課內、課外的學習與研究并進。在每一種電路的設計方法講完之后，及時給學生提出5～8個可以選擇的設計題目，要求學生自由結組在仿真平臺上自行設計完成該題目。不少學生在實際設計中發現了理論分析所發現不了的問題，他們會進一步對這些問題進行研究探討，并想辦法解決。通過增加課題報告、課程設計等環節，加大過程控制，提高平時成績的比例和有效性，并對有思考、擅長提出問題的學生加分。這樣可以充分調動學生的學習熱情和積極性，鼓勵創新回答，重視創新能力的考察，全面考察學生的知識、素質與能力。

3.教學方式從單向知識傳授為主向師生互動、引導激發學生自主學習的研究型教學方式的轉變。比如，在學習門電路等器件的時候，讓學生走出教室，到市場上去看一看，都有怎樣的門電路芯片，它們是怎么分類和挑選的，價格如何……通過進行充分的市場調研，學生們了解實際市場的現狀，還會對這些器件的內部結構、參數性能產生疑問和興趣，這樣在學習時就不會對抽象的參數感到枯燥。課程設計的仿真大作業，也是激發學生興趣，培養其自主學習的好方法。由于我們挑選的題目都是“電子拔河游戲機”、“出租車計價系統”，等等，貼近生活富有趣味的題目，學生在完成時都很踴躍，無形中培養了他們調查研究、查閱文獻、分析論證、制定方案、設計或實驗、分析總結等方面的能力；并使他們了解了科研程序與科研方法，建立了科學的態度與社會責任感。

二、主要措施和經驗

1.強調以探索和研究為基礎的教學；我們的主要手段是采用EWB仿真軟件，增加課程設計環節。我們分別在組合邏輯電路和時序邏輯電路的理論講解之初，給學生布置設計課題，讓學生帶著任務上課，并在講課的進程中適時地加以引導，要求學生在課程結束時完成整個課題的設計。課題的內容有病房呼叫系統、血型匹配檢驗器、洗衣機的程序設計、汽車尾燈的控制、電子拔河游戲機、自動報靶器等，饒有趣味的內容，由同學在其中選擇感興趣的題目。例如，設計一個打靶環數顯示電路，要求學生實現每槍的環數和總環數的顯示，還要有清零等功能，所用芯片和器件自選。在學習了編譯碼器和LED顯示器以后，幾乎所有的學生都能完成單槍環數顯示和清零功能，但是對于剛接觸專業課的學生來說，總環數顯示的設計就顯得相對復雜了，因為還沒有學習單片機編程技術，單純的使用硬件來實現此功能，電路會比較復雜，有一定的難度。但是，還是有不少學生完成了此項設計，甚至還有一個學生自學了單片機編程而做出了電路板。學習的自覺性和主動性充分調動起來了。近兩年在學校的科技創新項目申請中，我們課堂的學生申請非常踴躍。

2.強調與經濟、社會發展及學科發展保持緊密的聯系，以此保持教學內容的新鮮、增強教學活力；數字電子技術是一門應用技術，與我們的生活密切相關，在教學中我們注意選擇貼近日常生活、學生們感興趣的例子來講解。例如，時序邏輯電路引入時采用自動售飲料機的例子，555定時器應用以洗相曝光電路作為例子，都增加了這門課程的趣味性與實用性。

3.強調師生互動，培養學生的批判性思維與探索精神。這可以以多種形式和細微的手段來實現。既可以是課堂上的互動，比如，讓學生對門電路、觸發器等器件進行市場調研，并在課堂上反饋自己的發現與認識；又可以是課下的互動，比如，在網上建立“貼吧”，將大家對課堂內容和相關知識的疑問貼出來進行討論，一個人的問題可以大家共享。這種互動還可以通過學生的建言報告來體現……通過互動，學生與老師建立了相互信任、共同研究的氛圍。這樣的氛圍輻射到學習上，獲得了更大的成績。比如，本校伍春洪老師在2009年的時候通過數字電子技術的課堂教學，進一步指導兩名2006級學生進行了科技創新項目。該項目后被推薦為北京市級大學生科技創新項目，2010年5月被選送參加首屆北京市大學生科學研究與創業行動計劃項目成果展示與經驗交流會參展，并于2010年在The 2nd International Conference on Computer Engineering and Technology（ICCET 2010）發表了相關論文：“A Sitting Posture Surveillance System Based on Image Processing Technology”。這成為本校本科生科研成果的一個亮點。

創新意識的培養應該為學生提供個性化培養的空間。通過“電子課程設計”這樣的靈活環節，使學生學會認知和創造；我們還會在優秀的課程設計作品中選擇一些作品，將其實物化；或對部分學有余力，對電子制作興趣濃厚的同學進一步引導，指導其參加大學生科技創新活動，更進一步的邁向科學研究之門。最終，學生會成為具有創新意識和國際視野的高素質、高質量人才，為高層次的后續學習和終身學習奠定基礎。

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基金項目：教育部第五批高等學校特色專業建設項目——自動化CDIO特色建設經費支持項目（TS2422）；北京科技大學第六批教育教學研究基金補充立項項目（JY2010Y24）

作者簡介：尤佳（1974-），女，碩士，副教授，主要從事電子科學與技術方面的教學和研究工作。