摘要：以積極心理學(xué)基本理論為指導(dǎo)，對(duì)我院開(kāi)設(shè)課程《電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了初步的探索和實(shí)踐。實(shí)踐證明，指導(dǎo)教師和學(xué)生都從中獲益良多，達(dá)到了雙贏的效果.

項(xiàng)目資助信息：

本論文為“北京聯(lián)合大學(xué)人才強(qiáng)校計(jì)劃人才資助項(xiàng)目”成果.

關(guān)鍵詞：正向心理學(xué)，電工電子技術(shù)，課程設(shè)計(jì)，正向激勵(lì)

當(dāng)前，高等教育質(zhì)量問(wèn)題，高校畢業(yè)生的綜合素質(zhì)水平、就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等問(wèn)題受到社會(huì)和高校的普遍重視。各級(jí)各類(lèi)高校都在積極進(jìn)行教育教學(xué)改革，探索有效的教學(xué)方法和模式，以期培養(yǎng)出更具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)和更具有發(fā)展后勁的高素質(zhì)應(yīng)用性人才。本文以正向心理學(xué)基本理論為指導(dǎo)，對(duì)我院開(kāi)設(shè)課程《電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐并取得了可喜的成效。

一、積極心理學(xué)對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的啟示

積極心理學(xué)，是由美國(guó)前心理學(xué)會(huì)主席塞利格曼發(fā)起和推動(dòng)的一個(gè)心理學(xué)研究新領(lǐng)域。它提倡研究積極的人格特質(zhì)，把增進(jìn)個(gè)體的積極體驗(yàn)和培養(yǎng)個(gè)體的自尊作為培養(yǎng)個(gè)體積極人格的最主要途徑。它促使一個(gè)人具有良好的情緒，表現(xiàn)為熱愛(ài)生活，珍愛(ài)生命，具有強(qiáng)烈的責(zé)任感、堅(jiān)強(qiáng)的意志和不竭的前進(jìn)動(dòng)力。而這種良好的情緒不僅有助于人們深入、細(xì)致地觀(guān)察，促進(jìn)記憶、激發(fā)想象、活躍思維，而且能夠增強(qiáng)操作的準(zhǔn)確性和精確性，提高操作的效率和增強(qiáng)人們的創(chuàng)造力。

增強(qiáng)個(gè)體的積極情緒體驗(yàn)是積極心理學(xué)研究的主要內(nèi)容。積極心理學(xué)認(rèn)為增進(jìn)個(gè)體的積極情緒體驗(yàn)是發(fā)展個(gè)體積極人格、積極力量和積極品質(zhì)的一條最有效的途徑。對(duì)于積極情緒，積極心理學(xué)家B.L.Fredrick提出了著名的“拓展-構(gòu)建”理論。該理論認(rèn)為積極情緒具有拓展并構(gòu)建個(gè)體即時(shí)的思想或行為作用，也就是為即時(shí)的思想和行為提供充足的資源，例如使個(gè)體在當(dāng)時(shí)的情景條件下反應(yīng)更準(zhǔn)確、認(rèn)知更全面、思維的創(chuàng)造性更活躍等。在擴(kuò)建即時(shí)資源的基礎(chǔ)上，積極情緒還能幫助個(gè)體建立起長(zhǎng)遠(yuǎn)的、有利于個(gè)人未來(lái)發(fā)展的資源。同時(shí)，積極情緒體驗(yàn)中的個(gè)體能更全面認(rèn)識(shí)自己面臨的任務(wù)，從而保證個(gè)體在特定情境中能做出最有效的反應(yīng)。

二、電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)改革必要性

本課程是我院交通工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)科大類(lèi)必修課程。對(duì)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)典型課題的分析、設(shè)計(jì)及實(shí)際調(diào)試，使學(xué)生鞏固電工電子技術(shù)的基本知識(shí)與概念；通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)代電子器件的應(yīng)用與設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作能力方面得到鍛煉，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。

該課程傳統(tǒng)的教授模式基本上都是由教師提供一個(gè)工作量和難度適中的指導(dǎo)書(shū)，由學(xué)生按照指導(dǎo)書(shū)中的方法和步驟，循序漸進(jìn)地完成設(shè)計(jì)。這種教學(xué)方式的不足體現(xiàn)在如下方面：

1、教學(xué)形式單一、死板，學(xué)生就像機(jī)器一樣機(jī)械地操作，使最后的設(shè)計(jì)成果幾乎千篇一律。

2、由于有完整的指導(dǎo)書(shū)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)和操作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的幾率以及問(wèn)題類(lèi)型的多樣性減少，不利于學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

3、同樣由于設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)的存在，使學(xué)生只是被動(dòng)地參與到課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，獨(dú)立思考時(shí)間減少，幾乎沒(méi)有獨(dú)立發(fā)揮想象力的空間，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的鍛煉和培養(yǎng)。

4、未必每個(gè)學(xué)生對(duì)指導(dǎo)書(shū)中的項(xiàng)目都感興趣，如果學(xué)生遇到不感興趣的主題，會(huì)極大地影響其學(xué)習(xí)和參與的主觀(guān)積極性和能動(dòng)性，自然課程設(shè)計(jì)的結(jié)果也就好不到哪去了。

可見(jiàn)這種教學(xué)方法沒(méi)有充分考慮學(xué)生基礎(chǔ)和接受能力以及學(xué)習(xí)興趣的差異等關(guān)鍵因素，導(dǎo)致基礎(chǔ)差的學(xué)生跟不上進(jìn)度，而基礎(chǔ)好的學(xué)生又缺少足夠的發(fā)展空間。

三、積極心理學(xué)指導(dǎo)下電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)改革實(shí)踐

根據(jù)我院的大綱要求，本課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)EDA設(shè)計(jì)進(jìn)行。積極心理學(xué)強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中要增強(qiáng)學(xué)生的積極情緒體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生把求知當(dāng)作一種享受和挑戰(zhàn)。為此作者根據(jù)多年授課經(jīng)驗(yàn)和該門(mén)課程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如下一些關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。

1、學(xué)習(xí)、理解環(huán)節(jié)——注重學(xué)生自學(xué)能力培養(yǎng)

首先介紹EDA技術(shù)及可編程邏輯器件的工作原理，幫助學(xué)生建立EDA設(shè)計(jì)流程和FPGA編程下載的概念。為了使學(xué)生有切身體驗(yàn)，體會(huì)利用 EDA設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、編輯、綜合、編譯和仿真等環(huán)節(jié)，特地為學(xué)生制作了自學(xué)講義：“原理圖輸入設(shè)計(jì)——Quartus II 軟件應(yīng)用初步”，下發(fā)到每位學(xué)生手中，讓學(xué)生自己按照講義內(nèi)容一步一步操作完成一個(gè)2-4譯碼器的設(shè)計(jì)和仿真。

之所以讓學(xué)生自學(xué)這部分內(nèi)容，主要是考慮到對(duì)特定軟件的學(xué)習(xí)，之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)C語(yǔ)言等編程知識(shí)，而且在現(xiàn)代的信息化時(shí)代，學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的掌握速度和能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了老師，只要方法得當(dāng)，他們很快就會(huì)掌握要領(lǐng)。再者也考慮到了學(xué)生的差異性，給予他們一定的自由度，使得每個(gè)學(xué)生都可以按照自己的進(jìn)度學(xué)習(xí)，讓每位學(xué)生都有所收獲。

事實(shí)也證明這種方法是可行的，有些同學(xué)掌握非?？?，而且興趣盎然，一完成馬上向老師報(bào)告，當(dāng)?shù)玫浇處煹谋頁(yè)P(yáng)和肯定后更是以極大的熱情投入到了下一個(gè)環(huán)節(jié)中去；而對(duì)于進(jìn)展較慢的同學(xué)來(lái)講，希望他們把基礎(chǔ)打扎實(shí)，而不是一味求快，這時(shí)老師的態(tài)度非常關(guān)鍵，一定要給予他們正向的評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)，肯定他們付出的努力和取得的進(jìn)展，使他們?cè)敢饪朔щy繼續(xù)前行。

2、掌握、應(yīng)用環(huán)節(jié)——照貓畫(huà)虎

通過(guò)對(duì)2-4譯碼器的設(shè)計(jì)和仿真，學(xué)生已經(jīng)對(duì)如何利用原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真有了一個(gè)初步的體驗(yàn)，接著讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)3-8線(xiàn)譯碼器。學(xué)生要完成該任務(wù)，必須把上一任務(wù)的原理和操作步驟理解吃透，這無(wú)形中又鞏固和消化了所學(xué)知識(shí)。

這一過(guò)程中，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的才能，教師在指導(dǎo)中如發(fā)現(xiàn)某個(gè)學(xué)生遇到的問(wèn)題和先前其他學(xué)生的問(wèn)題相同時(shí)，會(huì)直接找前面的同學(xué)來(lái)進(jìn)行解答。這樣一方面給指導(dǎo)教師騰出了時(shí)間去解決更棘手的問(wèn)題，另一方面也給學(xué)生提供了一個(gè)展示自我，總結(jié)歸納自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，而同學(xué)之間的交流和溝通也更加順暢，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室氣氛非?；钴S。

接下來(lái)通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)三人表決器設(shè)計(jì)并生成一個(gè)元件，引入層次化設(shè)計(jì)和可重用元件的概念。接著給學(xué)生布置獨(dú)立完成的任務(wù)：通過(guò)層次化設(shè)計(jì)方法，利用自己生成的半加器元件設(shè)計(jì)一個(gè)全加器。從而全面理解和掌握層次化設(shè)計(jì)的概念和方法。

3、初級(jí)應(yīng)用進(jìn)階——VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)

原理圖設(shè)計(jì)法雖然直觀(guān)清楚，但對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)講，還是需要利用VHDL語(yǔ)言來(lái)完成。因此掌握VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)的基本原則和方法，也是學(xué)生必備的技能之一。

其中首要任務(wù)就是對(duì)VHDL語(yǔ)言語(yǔ)法規(guī)則的掌握。這一環(huán)節(jié)我仍然采用了學(xué)生利用講義自己練習(xí)的方法，在講義中，根據(jù)不同的語(yǔ)句特地安排了不同的例題進(jìn)行有針對(duì)性的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。例如，通過(guò)用VHDL語(yǔ)言描述一個(gè)2輸入與非門(mén)，了解一個(gè)完整VHDL程序的基本結(jié)構(gòu)和組成；通過(guò)設(shè)計(jì)加法器，了解信號(hào)與變量的概念；通過(guò)8-3線(xiàn)優(yōu)先編碼器設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)使用CASE語(yǔ)句；通過(guò)設(shè)計(jì)奇偶校驗(yàn)器，掌握LOOP語(yǔ)句的使用；通過(guò)設(shè)計(jì)比較器，學(xué)會(huì)使用NEXT和EXIT語(yǔ)句。

通過(guò)大量的實(shí)例練習(xí)，學(xué)生很快掌握了VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)的基本規(guī)則和語(yǔ)法要領(lǐng)。特別是我在講義中人為設(shè)置了多處語(yǔ)法和邏輯錯(cuò)誤，讓學(xué)生自行找出并排除，這一過(guò)程極大促進(jìn)了學(xué)生對(duì)VHDL語(yǔ)法規(guī)則的深刻理解和掌握，也很好的鍛煉了學(xué)生自己分析故障排除錯(cuò)誤的能力，使他們充分體會(huì)到馬虎粗心帶來(lái)的時(shí)間和精力成本，意識(shí)到細(xì)心對(duì)完成設(shè)計(jì)的重要性。

學(xué)生互相幫助，通過(guò)互查找到了大部分錯(cuò)誤，同時(shí)五花八門(mén)的錯(cuò)誤類(lèi)型也極大地豐富了我的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于我來(lái)講，也是難得的學(xué)習(xí)提高機(jī)會(huì)。

4、實(shí)戰(zhàn)篇——熟悉開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，讓自己的程序動(dòng)起來(lái)

如果說(shuō)前面的訓(xùn)練還局限于紙上談兵，則這部分練習(xí)就是從虛幻走向現(xiàn)實(shí)，夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵一步。這里采用我校實(shí)訓(xùn)基地實(shí)驗(yàn)室提供的GW-48系列SOPC/EDA開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。首先提供一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例——十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)，完成VHDL文本輸入設(shè)計(jì)-工程創(chuàng)建-綜合分析-仿真分析-生成RTL電路-引腳鎖定-編程下載-實(shí)物展示的完整設(shè)計(jì)流程。學(xué)生真切的看到了一個(gè)設(shè)計(jì)程序如何下載到芯片中，使開(kāi)發(fā)系統(tǒng)變成一個(gè)實(shí)際的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的過(guò)程。而學(xué)生對(duì)EDA最感興趣和神奇之處，也就在于設(shè)計(jì)什么樣的程序下載，就能使芯片變成什么樣的器件。可以是一個(gè)頻率計(jì)，也可以成為一個(gè)秒表。這極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

在好奇心的驅(qū)使下，學(xué)生反復(fù)演示和對(duì)照開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的各部分硬件組成，完成對(duì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的熟悉和了解。之后還可以提供一些典型單元電路的設(shè)計(jì)，如七段數(shù)碼管顯示、按鍵輸入、2N分頻器等，讓學(xué)生自己完成引腳鎖定和編程下載，為后續(xù)完整的獨(dú)立設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。這一過(guò)程中給學(xué)生以持續(xù)的、正向的激勵(lì)非常重要，可以促使他們克服恐懼和畏難情緒。

5、小試牛刀——秀出自我

至此學(xué)生已基本掌握開(kāi)發(fā)一個(gè)完整系統(tǒng)的所有關(guān)鍵技能和知識(shí)，后續(xù)任務(wù)是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單但完整的設(shè)計(jì)案例向?qū)W生介紹從設(shè)計(jì)選題、方案論證到完成設(shè)計(jì)驗(yàn)證、寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告的FPGA設(shè)計(jì)的全過(guò)程。最后提供若干不同的設(shè)計(jì)題目讓學(xué)生自由選擇，比較典型的題目有：頻率計(jì)、數(shù)字鐘、密碼鎖、交通燈控制器及彩燈控制器設(shè)計(jì)等。

學(xué)生選題自由度較大，能力較強(qiáng)且自信的學(xué)生可以單獨(dú)一人一題，獨(dú)立完成；不太自信或能力較差的學(xué)生可以自由組團(tuán)，3-4人一組共同完成，每人根據(jù)自己的長(zhǎng)項(xiàng)完成設(shè)計(jì)的一部分，不擅長(zhǎng)的項(xiàng)目或模塊可通過(guò)小組合作，請(qǐng)其他同學(xué)幫助完成，但要在最后的報(bào)告中明確表明自己完成的部分。這一做法有效避免了抄襲和因任務(wù)太過(guò)艱巨而使學(xué)生喪失動(dòng)力和信心的情況發(fā)生，最大程度保護(hù)了學(xué)生的激情和接受挑戰(zhàn)的勇氣。

6、追求卓越——更上一層樓

上一過(guò)程的每個(gè)題目都按難易程度分層給出，有基本功能和附加功能。對(duì)于能力較強(qiáng)又積極進(jìn)取的學(xué)生來(lái)說(shuō)，會(huì)自覺(jué)完成所有設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)所有功能，比如呂某同學(xué)，表現(xiàn)非常出色；而對(duì)于另一部分學(xué)生來(lái)講，悟性很高，能較快且較好完成基本功能，但自己不會(huì)主動(dòng)完成附加功能，這時(shí)我就會(huì)對(duì)他們進(jìn)行一些積極的引導(dǎo)和鼓勵(lì)，促使他們接受更大的挑戰(zhàn)，而且大部分同學(xué)在鼓勵(lì)下還是很樂(lè)意做到更好，比如薛某就是典型代表；當(dāng)然也有個(gè)別同學(xué)，只滿(mǎn)足于完成基本功能，任你怎么說(shuō)，就是不動(dòng)，說(shuō)自己不會(huì)也不愿意學(xué)，指導(dǎo)教師也就只好放棄。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程通過(guò)教師精心組織和實(shí)施，教師并不事無(wú)巨細(xì)地告訴學(xué)生如何去做，而是以答疑為主。學(xué)生遇到問(wèn)題不是簡(jiǎn)單地幫助其排除，而是提出產(chǎn)生故障的各種可能，由學(xué)生自行排除，鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)和發(fā)表不同見(jiàn)解.設(shè)計(jì)驗(yàn)收采用提問(wèn)和討論方式檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中將理論和實(shí)踐真正結(jié)合起來(lái)，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語(yǔ)

在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)上述嘗試和探索，得到一些啟示和收獲：

1、盡可能多提供不同的設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)選擇真正感興趣并愿為之付出辛苦和努力去完成的題目。同時(shí)題目也應(yīng)有一定實(shí)用性和先進(jìn)性，學(xué)生完成后真正有所收獲。教師也需要長(zhǎng)期和深厚的積累，并隨時(shí)關(guān)注業(yè)界最新技術(shù)動(dòng)態(tài)，及時(shí)、恰當(dāng)?shù)膶⑵湟胝n程設(shè)計(jì)的任務(wù)規(guī)劃和安排中。

2、讓學(xué)生深刻地理解原理。只有理解原理才能有效進(jìn)行模塊劃分，同時(shí)學(xué)生完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中才能減少困惑和盲目，目標(biāo)更加清晰，而且從中習(xí)得的知識(shí)和技能才更容易內(nèi)化為自己的綜合實(shí)力。對(duì)每個(gè)課設(shè)題目，都鼓勵(lì)學(xué)生從不同途徑尋找和獲得與課題相關(guān)的各種文獻(xiàn)資料，從而達(dá)到對(duì)課題原理和背景知識(shí)的全方位和透徹理解。

3、充分利用實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，保證給定題目可在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上完成，而且每個(gè)題目都分層次、循序漸進(jìn)提出任務(wù)要求，以滿(mǎn)足不同能力和水平的學(xué)生。既照顧能力較差的學(xué)生，使他們能完成設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)一個(gè)個(gè)小目標(biāo)的完成，學(xué)生也更易獲得成就感和保持持久的興趣和激情繼續(xù)完成下一目標(biāo)。

4、題目的內(nèi)容和難度要適當(dāng)，保證大多學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可以完成，同時(shí)照顧到學(xué)有余力的學(xué)生，給學(xué)生留有發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力的空間，也鼓勵(lì)學(xué)生自己尋找感興趣的題目去做。

5、教師要積極參與到學(xué)生的設(shè)計(jì)中。這是一個(gè)教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程，教師參與學(xué)生設(shè)計(jì)，能更全面和真實(shí)了解學(xué)生的水平和遇到的問(wèn)題，提供更有效的指導(dǎo)；反之，了解不同學(xué)生在不同設(shè)計(jì)題目中遇到的問(wèn)題，又極大的豐富了教師的經(jīng)驗(yàn)，在幫助學(xué)生解決各類(lèi)問(wèn)題的過(guò)程本身也是對(duì)教師一個(gè)極好的鍛煉。就作者本人來(lái)講，通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，感覺(jué)在幫助學(xué)生解決問(wèn)題的同時(shí)，自己也收獲頗深。

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作者信息：

楊曉玲，女，工學(xué)博士，2012年赴美訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，北京聯(lián)合大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院副教授。