自主式课题教学法—电子信息工程专业教学改革探讨

罗大鹏 王 勇 倪效勇

中国地质大学(武汉)机械与电子信息工程学院 湖北武汉 430074

近几年电子信息技术的发展日新月异，相应地对电子信息专业学生的综合设计能力提出了更高要求。传统的电子信息专业教学方法已经不能满足企业对电子信息专业学生设计能力的要求。因此，提出自主式课题教学法，即将书本的理论知识进行提炼，融入几个电路模块设计课题中，在课堂教学初期分配给学生，使学生带着课题进行课程学习，从而边学习理论，边将理论运用到实际课题的设计和制作中，真正做到理论联系实际。

1 电子信息工程专业课堂教学现状

电子信息工程专业是一个对动手能力要求较高的专业，但是课堂教学中除了实验课外，基本上没有对学生动手能力的培养，实验课中多以实验箱作为主要的教学工具，学生只能在实验箱上进行各个电路模块的连线和调试，基本没有电路的分析和设计过程。客观上讲，实验箱只是加深了学生对课堂讲授理论知识的理解，而对学生动手能力的培养十分有限。此外，目前的课堂教学仍然以解题来考核学生对知识的理解程度。而解题与电路设计有很大的不同，以通信电子线路课程为例，表1为高频功率放大电路的一道例题和某无线通信系统中功率放大电路的设计要求。

表1 高频功率放大电路例题及设计课题对比

由表1可知，例题中所要计算的内容常常是设计任务的已知条件，而例题的已知条件又常常是设计课题中设计电路需计算的元器件参数。可见设计电路的过程和解题的过程常常互为逆过程。学生通过传统的课堂学习只是学会了解题，而面对真正的设计任务时往往一筹莫展，这也是学校培养的学生与企业用人需求有较大差差距的原因。

此外，电子信息工程专业的教学实践环节常常安排在学期末，使教学实践与课程教学间隔时间较长，导致学生很难将课堂所学知识应用到教学实践环节相应电路系统的分析和设计中。同时，学期末临近放假，有些学生心情浮躁，导致教学实践效果难以保证。

2 自主式课题教学法

针对目前课堂教学的现状，提出自主式课题教学法。其基本理念就是改革课堂教学，即在课堂上系统地讲授电路设计方法，而不是仅仅教会学生解题。此外，将学生分成若干个学习小组，给每个小组布置不同的电路模块设计课题，通过完成自己的课题达到初步实践电路设计方法的目的。同时，由于学生都是带着设计课题听课的，这样也会提高学生自主学习理论知识的积极性。具体实施步骤如下：

(1)在课程教学初期，指导学生自由组成学习小组，提供若干模块设计课题供各小组挑选。选定的模块设计任务伴随该小组整个课程学习过程。这个阶段的教学要点如下：

①尽量保证学生按照自己的意愿组合形成学习小组，这样小组成员在课题设计过程中才能有较好的默契，相互配合，依靠团队的力量完成设计任务。

②该阶段是课程教学初期，学生对各个模块设计课题还不了解，教师应占用一定的课堂时间对课题进行解释和指点，充分激发学生自主学习的积极性，使学生自发地利用课余时间收集资料，选定设计方案。

③当学习小组初步完成课题资料的收集和整理后，则安排一次课堂报告，由各个小组制作幻灯片向全班同学汇报其对课题的理解以及初步选定的设计方案，并由任课教师进行点评，指出其下一步工作重点。

④模块设计课题应涵盖所讲授课程的各个章节，这样利于在讲课过程中通过讲解各个模块设计方法串联课程各章节的知识点。同时，讲课内容与学生正在进行的设计任务相关联，容易调动学生自主学习的积极性。

(2)在课程教学中期，将模块设计课题融入到各个章节的课堂教学中，教会学生具体的电路设计方法，同时在实验课上指导学生进行电路调试以及指标测试。这个阶段的教学要点如下：

(3)在课堂教学后期，对各学习小组制作的模块电路进行验收和总结。这个阶段的教学要点如下：

①督促各学习小组做好指标测试工作，验证自己设计的电路是否达到设计要求，同时总结整个设计过程的经验教训。

②安排课堂报告，各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题制作成果，由任课教师对设计成果进行总结。

③各小组提交课题设计报告，详细介绍整个电路设计原理、参数计算过程，并记录系统的性能指标，总结电路调试过程中发现问题、解决问题的经验教训。

3 自主式课题教学法的应用实例

我们在通信电子线路课上使用了这种教学法。首先，根据整个课程内容设计8个模块的设计课题，将该课程的主要知识点都融合在这几个课题中，课题名称见表2。

表2 模块设计课题

第一阶段：由学生自由组合形成学习小组并从这8个课题中选择一个，作为该小组在课程学习期间的设计任务。由小组成员相互配合进行资料收集以及设计方案的论证。在课程开始后的第二个教学周，组织各小组制作幻灯片报告该小组拟定的设计方案以及设计时间安排。需要说明的是，各小组进行方案设计的时候，相应的知识点还没有在课堂上进行系统地讲授，完全由学生先自学各自课题相关基础知识，然后进行资料收集整理，通过内部讨论，最终确定课题的初步设计方案。这个阶段需要学生充分发挥自己的主观能动性去熟悉课题、讨论方案以及确定初步方案。从实际情况来看，学生在这个阶段常常表现出很大的学习积极性，进行方案汇报时的现场气氛也很热烈。此外，由于设计课题涵盖了这门课程的主要知识点，相应课题方案的初步确定过程也是学生对课程知识的预习阶段。这样可以充分激发他们的求知欲，当教师在课堂上讲到相应的知识点时，能抓住学生的注意力，获得较好的教学效果。

第二阶段：主要完成各个章节知识点的讲授，这一阶段应该注意在课上重点讲解如何充分运用教材中的知识完成模块设计课题，让学生意识到，这些书本知识并不是抽象的理论知识，只要稍加变通就可以有效地指导生产实际。例如在讲到求解高频功率放大器的题目时，计算电路输出功率用到公式(1)：

其中P0为电路输出功率，Vcm为电路输出电压幅值，R0为电路负载电阻。而在真正设计功放电路时，电路的输出功率及输出电压幅值常常是已知条件(见表1)，而具体的电路以及电路中所采用元器件的参数如电阻阻值是需要进行计算的。因此只需要将公式(1)转化为公式(2)：

转化后即可用于电路中所采用负载电阻的计算。整个课程讲授过程都要将知识点具体化，让学生意识到，只要将这些公式进行简单的变化(常常是翻转)就可以用于电路设计过程中元器件的参数计算，从而使学生可以一边学习课堂知识，一边将所学知识应用起来，真正做到活学活用。此外，在实验课中要指导各小组的电路焊接以及调试工作，并监督其设计进度，从而掌握学生对所学内容的理解程度。

在这个阶段，真正实现了本教学法所强调的理论联系实际，即学生可以做到边学习，边使用，边检验，整个课程的教学效果良好。

最后一个阶段是课程的结束阶段，主要做好各小组课题的验收工作，并对各小组所设计的模块进行点评，最后安排一次期终汇报作为整个课堂教学的结束。

本教学法已经实践了两年，学生对这种教学法的满意度较高。此外，学生的平时成绩与模块设计课题制作情况挂钩，因此各学习小组都投入了较多精力用于电路模块制作，成功率也较高。并且学生通过电路模块的制作过程也了解到了如何运用课堂所学知识进行电路设计。

4 改进和展望

本教学法还存在一些不足，如各学习小组都有自己的设计课题，在学习课堂知识的过程中偏向于学习与自己课题相关的内容，而对其他知识点不够重视。针对这个问题，我们计划在各小组课堂报告时鼓励学生对其他小组的报告内容进行提问，通过建立一个良好的讨论氛围，提高学生对各设计课题的兴趣。通过两年多自主式学习教学改革实践，学生具备了自主学习意识，增强了对课堂所授知识的兴趣，同时提高了运用知识的能力。

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