创新性研究性学习的数字电子技术课程改革

程雪 王彬 任振辉 曾立华

摘要介绍了数字电子技术基础课程的基本情况，探讨了研究性学习的改革内容，包括自主式学习、探索式学习、实踐性学习等学习方式，认为在数字电子技术课程中开展研究性教学，既可以激励学生的创新意识，又可以培养学生的学习能力、实践能力和创新能力。实践表明，在人才培养方面坚持教学与科研相结合、师生互动可促进共同发展，充分利用课上课下2个课堂可以提高教学的有效性，建立有效的评价指标，有利于推动研究性学习的开展。

关键词数字电子技术；研究性学习；教学改革

中图分类号S-01文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）35-0254-02

AbstractBasic situation of digital electronic technology basic course was introduced， while the reform content of inquiry learning was discussed， and autonomous learning， exploratory learning and practical learning were emphasized. It was thought that researchbased teaching reform in digital electronic technology course can inspire the students' innovation consciousness and cultivate the students' practical and innovation ability. Practice showed that the combination of teaching and scientific research in terms of personnel training， interaction between teachers and students can promote common development， it make full use of class， the two classroom can improve the effectiveness of teaching， establish an effective evaluation index， which is conducive to promoting the development of inquiry learning.

Key wordsDigital electronic technology； ResearchBased Teaching； The teaching reform

数字电子技术基础是河北农业大学为电类专业设置的电子类多学时专业基础课，是实现专业人才培养目标所必须的一门课程[1]。现在教学仍然沿袭着课上教师教、课下学生作业的传统教学模式，缺乏学习系统性和学生自主动手创新实践性，因此需要尝试以学生为主导的创新性研究性学习模式，其特点是重视实践能力和创造性的培养，主要体现在实践教学的开放性、参与的全员性、教师的指导性、学习活动的探究性、学生素质提高的综合性等[2]。

1课程基本情况

作为一所以农业为主、开设多学科的综合性大学，工科院系的人才培养目标是为河北省工农业提供服务的应用型人才。通过课程的学习、训练，应使学生获得数字电子技术方面的基础知识、基本技能，为后续数字系统的学习打下基础。该课程是机电工程学院电气工程及其自动化、农业电气化与自动化、电子信息工程、自动化和测控技术与仪器等专业本科生的必修课，每年约20个班开课。

1.1理论教学在总结电类专业教学经验的基础上，不断修订和完善课程的教学体系，重新修订了电子教案，编制了教学课件、课程路线图等，使课程建设具有更好的基础，队伍建设更具特色。根据不同专业性质，确定讲授内容，在优化整合中突出专业特点，按照专业特色划分为3个平台（电气类、自动化类和电子信息类）进行建设，为实行学分制教学奠定了基础。

1.2实践教学针对数字电子技术这门课程编写了配套的实验指导书，改革了实验教学内容，增加了新器件、新技术的内容，鼓励学生尽早投入科研活动；同时改革了实验辅助环节，通过开放实验室的办法加强学生积极探索、努力创造的能力，为学生提供了更为广阔的探索空间。实验教学除芯片特性为验证实验，其他实验由学生自主设计，理论联系实际，从而提高了学生的自主创新能力[3]。

安排7 d做课程设计，主要设计一个数字化电子设备，通过面包板、电路板连接调试，提高了学生的动手能力；鼓励学生积极参加电子设计大赛，且多次获得全国电子设计大赛河北赛区二等奖、三等奖；获得河北农业大学课外学术科技作品竞赛一、二、三等奖多项。

1.3信息技术应用改革传统的教学手段，灵活、恰当地利用多媒体课件提高教学质量。将课程难点、抽象内容等进行直观表现，使学生在趣味中学习和掌握知识。辅助网络教学，为学生提供丰富的教学资源。课程教学资源在“精品课程”网页运行情况良好，成为提高教学质量的重要因素。远程辅导答疑成为现实，增强了与学生的实时交流，更有利于学生的个性化学习，有利于教学运行。

2研究性学习改革内容

为充分发挥学生主体作用，增强学生内化知识的过程，从而推动人才培养进程，仍需对教学理念、教学模式进行改革，数字电子技术加入了学校研究性学习的课题研究[4]。其指导思想是深化课程教学模式改革，树立“以学生为中心”的教学改革理念，以提高教学质量和学生学习能力为目标，教师不再仅仅是知识的灌输者，而是学生学习的指导者和帮助者，教师通过课上讲授，课下作品辅导的方式激发了学生提出问题、解决问题的能力[5]。

2.1培養兴趣，自主式学习在研究性学习中，课堂上教师讲授、学生作品展示，课堂下学生根据对课堂知识的理解与兴趣自主提出设计题目，拟定设计方案，查资料设计电路完成作品。例如教师在讲解组合逻辑电路、时序逻辑电路时，可结合日常生活中的家用电器、常见的仪器设备等，激发学生的想象力和学习兴趣，从而提出及规划设计选题。

2.2提出假设，探索式学习研究性学习中学生对课题主动参与，从设计题目的拟定到最后实施，学生不再是被动思维，而是主动完成，增强了学生解决问题和思维发展能力[6]。例如密码锁设计，有的学生根据对课上知识的理解，在设计之初提出了一种由最简单的与门电路构成的电路，当几个与逻辑门输入端数字都正确时开锁，看起来逻辑正确，但在学生进一步求证之后发现与逻辑门是组合逻辑电路，要求输入端必须同时按下才会产生结果，然而在日常操作中是不合理的，所以还需对电路进行完善。搜集资料、系统论证、电路设计以及实验调试，都是学生发现问题、解决问题的过程，学生通过一次次失败与尝试、挑战与探究，可以更深刻、更全面地掌握设计过程与方法。

2.3注重过程性、实践性学习研究性学习不以结果为目的，更看重过程，学生通过系统设计学习可以有效掌握课堂知识内容并应用于实际，在信息能力获取过程中可提高搜索资料、成员协作等能力，从而丰富自己的学习体验，找到最合适自己的学习方法。例如在教师授课过程中采用慕课及翻转课堂等形式，使学生通过多种学习手段有效学习；教授学生文献检索的方法，学生在搜集资料过程中可以有效利用网络资源；给学生介绍一些常用的电路图绘制调试软件，在网络教学中增加相应软件的视频教程，学生根据设计需要自主学习。

3实施方案

数字电路主要包括组合逻辑电路和时序逻辑电路2部分，学习完理论知识部分，学生具备动手设计的能力，课下每组可自行选题，通过查阅资料、思考、分析、讨论来逐步完成电路的架构和设计。在规定时间完成后，课上分组汇报、讨论。

课题以河北农业大学电气工程及其自动化专业2013级一班为实践对象，对该班学生以研究小组形式分组，分组原则如下：①本班共27名学生，分为9个小组，每组3名学生。②每部分设计要求轮值组长1名，每组学生在本学期内至少要担任组长1次。③在讲到课程相关内容后，教师布置任务，组长组织本组学生课下查找资料，自行设计。设计完成，由该组组长代表本组上台主讲并回答提问，其他学生补充。

评价机制：①学生需分组交设计报告、PPT等电子文档、设计电路图纸、设计电路板等，根据材料上交情况打分，占总分的5%。②学生小组展开互评，即其他组成员为答辩组各个成员打分，每位学生的分数=（评价总分-2个最高分-2个最低分）/（评价次数-4）评出每个学生的分数，该分数占汇报总评分的50%。③评委教师根据学生汇报答辩情况，按照评分标准进行评分，该分数占汇报总评分的45%。④期末分数中，汇报总评分占40%，其他平时成绩（出勤状况、作业完成情况、学业综合评价等）占5%，卷面成绩以及实验成绩占55%。

4结论

通过教学实践，充分发挥了学生的主观能动性，取得了多方面的重要启示。①研究性学习提高了学生的学习兴趣，使课程内容重点易于掌握，学习更加轻松。②教学过程中师生交流互动多，使学生的自学和创新能力都有很大提高。③将课堂教学与实践教学相结合，改革课程考核的评价体系。④形成比较完善的“研究性学习”实施方案，进一步探索自主学习模式。

参考文献

[1]

阎石.数字电子技术基础[M].5版.北京：高等教育出版社，2005.

[2] 刘智运.论高校研究性教学与研究性学习的关系[J].中国大学教育，2006（2）：24-27.

[3] 郑洁，束长宝，纪晓华.数字电子技术实验教学的改革实践[J].电气电子教学学报，2006，28（5）：85-87.

[4] 吴瑞林，王建中.研究性教学与研究生创新能力培养[J].学位与研究生教育，2013（3）：10-15.

[5] 刘宁庄.实践教学方法在FPGA课程教学中的应用[J].高校实验室工作研究，2013（1）： 22-23.

[6] NI X M.Practice and explore of FPGA course education[J]. China electric power education，2011，35： 106-107.