研究性教学在“数字电子技术”课程中的探索

任 希,侯建军,李赵红,路 勇,曾 涛

(北京交通大学电子信息工程学院,北京100044)

0 引言

研究性教学的理念是通过教学过程引导学生进行研究性学习,从而让学生掌握知识、培养学生的研究与创新能力。研究性教学的目的不仅是使学生掌握系统的科学知识,更重要的是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,学会知识的应用,学会研究与探索。因此,研究性教学的教学模式除保留了传统的课堂教学模式以外,表现出更加灵活和多样性,更具开放性[1]。

我们在“数字电子技术”课程中进行了研究性教学的探索和实践。我们把“数字电子技术”的研究性教学分成了三个阶段:准备阶段是激发学生的学习热情,增强学生的探知欲;学习阶段是使学生获取知识,训练思维和培养能力;第三阶段是实施阶段。

1 准备阶段

“数字电子技术”课程研究性教学的准备阶段应该以培养学生对“数字电子技术”课程的兴趣和激发学习热情为主,启发他们的研究和创新意识。

教师在绪论课中要花较多的时间介绍数字电子技术的历史和现状,让学生完成一篇小论文,内容是反映数字电子技术在各个领域应用的现状,但要求学生结合专业,比如通信、自动控制和计算机领域,也可以是消费电子领域。目的是激发学生的学习热情,引起学生的求知欲,并籍此让学生学会如何查找文献。

2 学习阶段

研究性教学重视教学的结果,但更注重教学过程以及学生在教学过程中的体验与成长[2]。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。

我们在“数字电子技术”教学阶段,有如下的研究性教学过程。

1)探究式教学

在探究式教学中需要教师去引导学生在学习中提出问题,培养他们主动提出问题的能力。为此,我们在“数字电子技术”课程中先由教师在课堂上提出问题,问题的提出由浅入深。比如用卡诺图化简逻辑函数的依据,T TL器件和COMS器件是否可以直接连接等[3]。而在组合逻辑电路和时序逻辑电路学习中,可以增大问题的难度和复杂度。

2)专题研讨

我们在课程主要的知识点授课时增加了专题研讨。比如,集成电路的工作过程、外部特性和三态总线传输数据系统的应用;硬件描述语言VHDL的行为描述与结构描述;维持阻塞D触发器与边沿JK触发器结构及工作原理与特点;同步和异步时序电路的分析设计;高性能A/D与D/A的外特性研究等[3]。

3)作业研讨

研究性教学中,还可以让学生参与课后作业与章节小结两个过程。采用作业研讨的方法,特别是对那些在教科书中不能直接找到答案或具有设计性质的习题。通过讨论可以得出多个结论,可以开阔学生的思路。学生写章节小结可以提高学生对所学知识的归纳能力。

3 实施阶段

在“数字电子技术”课程的实践性教学中,我们依然分成为验证性实验、设计性实验和课程设计三个部分。

1)验证性实验

在验证性实验中,我们除了让学生掌握器件的使用和电路逻辑功能的验证外,更强调参数对器件和电路的影响,比如不同电平、不同频率信号对器件和电路的影响,器件和电路的带负载能力等。

2)设计性实验

在“数字电子技术”研究性教学实践中,我们认为对于设计性实验,教师提出的设计题目不宜过难和复杂。学生应学会如何提出问题,如何查阅各种器件手册和相关文献资料,如何综合运用已经学过知识,如何学习还未学过的知识,如何设计电路及如何调试电路达到要求的指标等。

3)课程设计

我们把学生分成两种类型。对于创新思想活跃的学生,鼓励他们积极参与创新活动。让他们自己选择和完成课程设计题目,教师应当控制学选题的难易程度和实现过程的复杂程度。比如所用的器件参数能否实现提出的技术指标,安装技术能否实现电路正常工作等。对于创新思想不够活跃的学生,应由学生自主完成资料的查找,电路的设计、安装和调试,最后达到设计的技术要求。

4 结语

在课程中适度增加新技术和新知识,有利于研究性教学的进行,有利于学生的研究性学习。我们在课程中增加了Multisim等电路仿真软件的使用,鼓励学生用电路仿真软件去完成作业。我们还开设了EDA课程设计,增加了可编程逻辑器件的使用内容,以此提高学生的学习和研究兴趣。

在研究性教学中,不仅要在教学方法上进行改革,还要有时间和硬件条件加以保障,为此我们把“数字电子技术”课程的教学时间由原来的48学时,提高到现在的64学时。同时开放实验室,增建创新技术实验室,为学生研究性学习提供便利的条件。此外,我们还帮助学生参加全国和北京市的电子竞赛,使他们的研究和创新得到可持续发展。

[1] 李宏祥.姚利民.史曼莉.康雯.蒋家琼.大学研究性教学内涵、特征和过程[J].长沙:湖南社会科学,2008年第5期

[2] 陈建平.范钦珊.邓宗白.从工科基础课程的特点出发开展研究性教学[J].北京:中国大学教学,2008年第5期

[3] 侯建军主编.数字电子技术基础—2版[M].北京:高等教育出版社,2007.12

[4] 贡福海.研究性教学体系构建:点、线、面、体结合[J].北京:中国大学教学,2009年第4期