謝國民 丁會巧 李國華 付 華遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島 125105

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數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)改革探索與實踐

謝國民 丁會巧 李國華 付 華
遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島 125105

摘 要：針對我國工科高校學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)課程中存在的自主學(xué)習(xí)意愿不高，獨立思考及實踐創(chuàng)新能力較弱等現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)代工程實際對學(xué)生能力的培養(yǎng)需求，提出以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，以綜合訓(xùn)練項目為載體的多方法耦合的研究性教學(xué)方法，采用凝練項目和案例、構(gòu)建交流研討平臺、師生溝通對話、總結(jié)點評等靈活多變的教學(xué)流程，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自發(fā)性、探究式的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和綜合創(chuàng)新能力。提出方法設(shè)計簡單，規(guī)范易行，經(jīng)實踐證明成效顯著，具有研究意義和推廣價值。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；數(shù)字電子技術(shù)；研究性教學(xué) ；綜合訓(xùn)練項目

作為電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，數(shù)字電子技術(shù)具有較強(qiáng)的理論性、應(yīng)用性、靈活性以及工程實踐性。但是在以往的教學(xué)過程中，仍存在較多的突出問題，例如忽視學(xué)生自主探究能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，造成大學(xué)生綜合能力不高；忽視學(xué)生接受能力，學(xué)生一味被動接受，導(dǎo)致自主學(xué)習(xí)意愿不強(qiáng)，獨立思考能力弱；理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)聯(lián)系不夠緊密，且新知識，新技術(shù)、新方法引入較少，很少有創(chuàng)新，導(dǎo)致學(xué)生數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新能力較差、實踐能力較弱和很難適應(yīng)新時代要求等一系列問題［1］。

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對這門課程也提出了越來越高的要求。針對目前數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的諸多問題，在校教育改革項目《基于問題和案例的“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)改革與實踐》、遼寧省教育教學(xué)改革項目《測控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系現(xiàn)代化研究與實踐》《電類專業(yè)基礎(chǔ)課程優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊的構(gòu)建與運行模式研究》等多項教改課題研究的基礎(chǔ)上，對上述教學(xué)中存在的問題進(jìn)行匯總、比較分析，針對如何提高大學(xué)生綜合創(chuàng)新能力這一具體問題，以激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣為目標(biāo)，改善理論與實踐教學(xué)脫節(jié)的現(xiàn)狀，引入了基于多方法耦合的研究性教學(xué)方法進(jìn)行研究與實踐。按照現(xiàn)今工科高等院校電類學(xué)生培養(yǎng)要求，通過本課程的教學(xué)改革，能使學(xué)生具備較強(qiáng)自主分析問題并解決實際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和工程實際應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)［2］。

1　完善的多方法耦合研究性教學(xué)模式

選擇好的教學(xué)模式對提高教育質(zhì)量至關(guān)重要。我國高等教育的核心目標(biāo)是培養(yǎng)綜合能力出眾、創(chuàng)新能力突出、適應(yīng)新形勢國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的復(fù)合型優(yōu)秀科技人才［3］。這就要求我們必須與國際高等教育接軌，重視國際上發(fā)達(dá)國家實施的多方法、先進(jìn)性研究性教學(xué)模式，豐富和完善我國研究性教學(xué)方法體系，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力、解決問題能力、溝通研討能力、團(tuán)隊合作和創(chuàng)新能力。

1.1引入多方法耦合的研究性教學(xué)

（1）明確研究性教學(xué)的多種典型方法及相互聯(lián)系，根據(jù)課程特點，科學(xué)合理地建立各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系機(jī)制，融合多種方法輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能更好地掌握核心知識。

（2）以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，以問題（或項目）和案例為載體，分層次、分階段將多方法耦合的研究性教學(xué)引入到數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)當(dāng)中，改革以往陳舊教學(xué)理念和教學(xué)方法，實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實踐創(chuàng)新能力的提升［4］。

1.2重點推進(jìn)基于問題探究式教學(xué)和基于案例探討式教學(xué)方法

（1）基于問題探究式的教學(xué)方法的組織實施過程問題的提出一般有兩種方法。一是按照工程實際需要，結(jié)合理論知識，進(jìn)行課堂討論提煉出問題；二是由本專業(yè)教師、實驗教師及學(xué)生討論凝練出問題?；趩栴}探究式教學(xué)，從討論問題開始，每個問題不止一個答案，需要學(xué)生主動參與討論，課后積極查閱相關(guān)資料，打破傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生被動接受，缺乏積極思考、學(xué)習(xí)興趣低等弊端，強(qiáng)化學(xué)生對數(shù)字電子技術(shù)課程知識的理解和各個知識點之間的聯(lián)系和擴(kuò)展。

在實踐中，從優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容中凝練出“四人表決器電路”和“交通信號控制器”等2個綜合訓(xùn)練項目應(yīng)用到基于問題探究式的教學(xué)之中，它覆蓋了第二、三、四章的主要知識點。

在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)的二、三、四章講授完成后引出。在綜合訓(xùn)練項目開始階段，教師會加入更多的指導(dǎo)，提示學(xué)生完成問題的各個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)；在項目問題解決過程中，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)習(xí)要點，并且指導(dǎo)學(xué)生在課下時間到實驗室自主實驗、仿真［5］。隨著學(xué)習(xí)進(jìn)行，教師的指導(dǎo)慢慢減少，讓學(xué)生積極主動的參與到項目科研和創(chuàng)新設(shè)計中來。

通過理論教學(xué)和課外自學(xué)，各個小組交流研討通過PPT、仿真軟件或?qū)嶒炂脚_演示講解研究結(jié)果。最后教師組織各學(xué)習(xí)小組對設(shè)計結(jié)果討論，點評各設(shè)計的異同點及優(yōu)缺點，讓學(xué)生自己總結(jié)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新設(shè)計方面的收獲，并且改進(jìn)設(shè)計思路和進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

（2）基于案例探討式的教學(xué)方法案例的提出一般有兩種方法。一是按照自然章節(jié)引出，重點說明所解決的問題和所講解的重點知識，再到案例；二是以案例為主線，將相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來，引出問題［6］。將“555雙音頻報警器”和“自動販賣機(jī)控制系統(tǒng)”應(yīng)用于基于案例的討論式教學(xué)中，在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)的第五、六、十章完成后提出，這兩個案例就是第五、六、十章已學(xué)知識的綜合應(yīng)用。要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，提出多種實現(xiàn)方案，可以用分立電路，也可以應(yīng)用中小規(guī)模集成電路或微機(jī)實現(xiàn)。以案例為主線可以綜合幾個章節(jié)知識核心，讓學(xué)生思考找出解決問題的最佳措施、方案，并選擇繪圖軟件，畫出實現(xiàn)方案的電路圖，最終教師歸納總結(jié)。

圖1　基于案例的教學(xué)方法組織實施流程

如圖1所示，這種基于案例的探討式教學(xué)是針對實際的案例問題展開的學(xué)習(xí)和討論，區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)方法，提出的案例應(yīng)難易適中且具有一定挑戰(zhàn)性，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能達(dá)到學(xué)生對知識的積累和歸納總結(jié)的目的，使學(xué)生能更好地理解理論知識并增強(qiáng)動手能力。

2　集成化的課程教學(xué)內(nèi)容體系

根據(jù)“強(qiáng)化能力與優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)”的高等教育總體要求，結(jié)合研究性教學(xué)實際，力求實現(xiàn)理論教學(xué)和實踐教學(xué)的完美統(tǒng)一（如圖2所示）。

（1）以高等學(xué)校工科電類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，制定涵蓋科學(xué)凝練核心知識點的理論教學(xué)內(nèi)容和綜合訓(xùn)練項目的新型教學(xué)大綱［7］。實施基于問題探究式教學(xué)和基于案例探討式教學(xué)等研究性教學(xué)方式，教學(xué)過程中引入、啟發(fā)式、研討室、交互式、參與式等靈活多樣教學(xué)形式，切實提高教學(xué)效果。

圖2　集成化的課程教學(xué)體系

（2）以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實踐能力為核心，確立“輕結(jié)構(gòu)分析、重功能應(yīng)用”原則，圍繞組合電路、時序電路、脈沖波形變換電路這三大教學(xué)內(nèi)容主線，構(gòu)建課程理論教學(xué)內(nèi)容體系。分析研究性教學(xué)方法在各環(huán)節(jié)如何更好發(fā)揮作用，協(xié)調(diào)各方法在實施過程中的關(guān)系，做到相對獨立，突出重點，相互輻射［8］。注重理論知識和電路實際應(yīng)用技能緊密結(jié)合，以適應(yīng)電子技術(shù)發(fā)展需要，提高學(xué)生綜合創(chuàng)新能力。

（3）將科研方法和理論教學(xué)進(jìn)行緊密結(jié)合，把科研成果帶入到課堂教學(xué)中；同時將最前沿領(lǐng)域知識和發(fā)現(xiàn)成果融入大教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中了解實踐創(chuàng)新知識，在實踐創(chuàng)新過程中夯實已掌握的理論知識。二者相互促進(jìn)，使學(xué)生掌握科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)問題的素質(zhì)和能力。

3　科學(xué)的考核評價管理體系

教學(xué)過程是知識消化、理解和升華的過程，各個教學(xué)環(huán)節(jié)之間是相互影響、相互依存的，各個環(huán)節(jié)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)是提高教學(xué)質(zhì)量的根本保證，也是提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性、提高創(chuàng)新能力的必要措施［9］。與以往教學(xué)過程相比，多方法耦合的研究性教學(xué)方法的特點是涉及對象多，改革面廣，考核因素較多，管理過程復(fù)雜，它是項目能否成功實施和推廣的重要環(huán)節(jié)。因此，必須堅持定性和定量相結(jié)合原則，建立科學(xué)的多方法耦合的研究性教學(xué)改革評價體系，保障研究性教學(xué)改革的質(zhì)量。

采用基礎(chǔ)理論測試、期末考試、考勤、問答、研討、綜合實踐訓(xùn)練項目完成情況及答辯表現(xiàn)等多種考核方式，建立科學(xué)合理的考核評價管理體系，調(diào)動學(xué)生積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)能力，切實保障研究性教學(xué)改革效果（見表1）。

表1　 考核方式

通過對本校近三年的學(xué)生推進(jìn)此次課程建設(shè)改革，表明學(xué)生思辨能力、動手能力和團(tuán)隊合作能力和綜合創(chuàng)新能力均有了顯著提升。同時作為教學(xué)改革載體的綜合訓(xùn)練項目與工程實踐聯(lián)系更趨緊密，學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究更加具有針對性和現(xiàn)實性；學(xué)習(xí)內(nèi)容也更加豐富、技術(shù)鍛煉也更加全面，知識交叉和知識融合運用能力有了大幅升，這些均可以從以下佐證材料中得到證明。

（1）近年參與教學(xué)改革的學(xué)生，參加全國電子設(shè)計大賽以及全國“飛思卡爾”智能車競賽人數(shù)和獲獎等級逐年提高（見表2）。

表2　近三年競賽獲獎人數(shù)統(tǒng)計

（2）隨機(jī)抽取各科研小組綜合訓(xùn)練項目的研究報告和各個科研小組匯報研究工作的視頻和PPT質(zhì)量越來越好。

（3）同時我們對此次課程建設(shè)改革效果采用定性和定量相結(jié)合的方式進(jìn)行了分析，分析結(jié)果如圖3所示。

圖3　近三年學(xué)生人數(shù)與分?jǐn)?shù)分布圖

通過對上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論。

（1）三屆學(xué)生本課程期末總成績構(gòu)成大致成正態(tài)分布，滿足教學(xué)基本規(guī)律。

（2）通過圖表分別對本屆學(xué)生與往屆同專業(yè)學(xué)生的期末成績加以比較，可知學(xué)生總體及格率和優(yōu)良率均逐年提高，表明基于多方法耦合的研究性教學(xué)效果正在顯現(xiàn)，并逐漸變優(yōu)。

4　結(jié)束語

在數(shù)字電子技術(shù)課程研究型教學(xué)的改革取得一定成果的基礎(chǔ)上，引入多方法耦合的研究性教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，確實提高了大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。本研究方案既具有代表性和典型性，又具有理論研究和現(xiàn)實意義，研究成果可以推廣到全省其他工科高校的教育改革中。其重點主要包括以下內(nèi)容。

（1）科學(xué)調(diào)整理論與實踐教學(xué)的內(nèi)容和時間，精心凝練出各階段課程核心知識點的綜合訓(xùn)練項目，構(gòu)建出完善合理數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容體系。通過此次教改研究制定了《數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)大綱》，作為今后教學(xué)和教改的基本依據(jù)和指南。

（2）打破以往將基于問題的探究式教學(xué)方法和基于案例的教學(xué)方法割裂開來的弊端，從教學(xué)體系、內(nèi)容以及教師和學(xué)生方面建立兩者的有機(jī)聯(lián)系，提出了多方法耦合的研究性教學(xué)改革新方法。

（3）引入了全新的教學(xué)模式。以激勵、調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性為核心，培養(yǎng)綜合創(chuàng)新能力為目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，采取了以基于問題的探究式教學(xué)和基于案例的討論式教學(xué)為主體的多種的教學(xué)模式，確實提高了教學(xué)質(zhì)量。

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Exploration and Practice on the Teaching Reform of Digital Electronic Technology

Xie Guomin， Ding Huiqiao， Li Guohua， Fu Hua
Liaoning Technical University， Huludao， 125105， China

Abstract:To improved current China research sex teaching reform in started， and research of stage this a status， paper according to different environment conditions of reality and different professional of actual needs and on students capacity training of requirements， proposed to students for subject， to integrated training project for carrier of research sex teaching method， on class teaching， and class Xia research， and teachers and students exchange， and feedback reviews， teaching process for perfect， training students spontaneous sex， and inquiry type of learning habits， to improve students independent learning capacity and integrated innovation capacity， Promote development of researchoriented teaching reform.

Key words:teaching reform； digital electronic technology； research teaching training； comprehensive training programs

收稿日期：2015-11-13

作者簡介：謝國民，博士，副教授。

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（編號：51274118）；遼寧省教育廳基金項目（編號：UPRP20140464）。