数字电子技术教学改革探索与实践

谢国民 丁会巧 李国华 付 华辽宁工程技术大学 辽宁葫芦岛 125105



数字电子技术教学改革探索与实践

谢国民 丁会巧 李国华 付 华
辽宁工程技术大学 辽宁葫芦岛 125105

摘 要：针对我国工科高校学生在学习数字电子技术课程中存在的自主学习意愿不高，独立思考及实践创新能力较弱等现状，结合现代工程实际对学生能力的培养需求，提出以学生为主体，教师为主导，以综合训练项目为载体的多方法耦合的研究性教学方法，采用凝练项目和案例、构建交流研讨平台、师生沟通对话、总结点评等灵活多变的教学流程，旨在激发学生学习兴趣，培养学生自发性、探究式的学习习惯，从而提高学生自主学习能力和综合创新能力。提出方法设计简单，规范易行，经实践证明成效显著，具有研究意义和推广价值。

关键词：教学改革；数字电子技术；研究性教学 ；综合训练项目

作为电类专业的重要专业基础核心课程，数字电子技术具有较强的理论性、应用性、灵活性以及工程实践性。但是在以往的教学过程中，仍存在较多的突出问题，例如忽视学生自主探究能力和实践创新能力的培养，造成大学生综合能力不高；忽视学生接受能力，学生一味被动接受，导致自主学习意愿不强，独立思考能力弱；理论教学和实践环节联系不够紧密，且新知识，新技术、新方法引入较少，很少有创新，导致学生数字电子技术应用创新能力较差、实践能力较弱和很难适应新时代要求等一系列问题［1］。

随着现代电子技术的飞速发展，对这门课程也提出了越来越高的要求。针对目前数字电子技术课程教学中存在的诸多问题，在校教育改革项目《基于问题和案例的“数字电子技术”课程教学改革与实践》、辽宁省教育教学改革项目《测控技术与仪器专业课程体系现代化研究与实践》《电类专业基础课程优秀教学团队的构建与运行模式研究》等多项教改课题研究的基础上，对上述教学中存在的问题进行汇总、比较分析，针对如何提高大学生综合创新能力这一具体问题，以激发自主学习兴趣为目标，改善理论与实践教学脱节的现状，引入了基于多方法耦合的研究性教学方法进行研究与实践。按照现今工科高等院校电类学生培养要求，通过本课程的教学改革，能使学生具备较强自主分析问题并解决实际问题的能力，为后续专业知识的学习和工程实际应用打下坚实的基础［2］。

1　完善的多方法耦合研究性教学模式

选择好的教学模式对提高教育质量至关重要。我国高等教育的核心目标是培养综合能力出众、创新能力突出、适应新形势国家经济发展需求的复合型优秀科技人才［3］。这就要求我们必须与国际高等教育接轨，重视国际上发达国家实施的多方法、先进性研究性教学模式，丰富和完善我国研究性教学方法体系，提升学生学习能力、解决问题能力、沟通研讨能力、团队合作和创新能力。

1.1引入多方法耦合的研究性教学

（1）明确研究性教学的多种典型方法及相互联系，根据课程特点，科学合理地建立各种方法之间的有机联系机制，融合多种方法辅助教学，激发学生学习兴趣，使学生能更好地掌握核心知识。

（2）以学生为主体，教师为主导，以问题（或项目）和案例为载体，分层次、分阶段将多方法耦合的研究性教学引入到数字电子技术课程教学当中，改革以往陈旧教学理念和教学方法，实现学生自主学习和实践创新能力的提升［4］。

1.2重点推进基于问题探究式教学和基于案例探讨式教学方法

（1）基于问题探究式的教学方法的组织实施过程问题的提出一般有两种方法。一是按照工程实际需要，结合理论知识，进行课堂讨论提炼出问题；二是由本专业教师、实验教师及学生讨论凝练出问题。基于问题探究式教学，从讨论问题开始，每个问题不止一个答案，需要学生主动参与讨论，课后积极查阅相关资料，打破传统教学学生被动接受，缺乏积极思考、学习兴趣低等弊端，强化学生对数字电子技术课程知识的理解和各个知识点之间的联系和扩展。

在实践中，从优化的教学内容中凝练出“四人表决器电路”和“交通信号控制器”等2个综合训练项目应用到基于问题探究式的教学之中，它覆盖了第二、三、四章的主要知识点。

在数字电子技术课程教学的二、三、四章讲授完成后引出。在综合训练项目开始阶段，教师会加入更多的指导，提示学生完成问题的各个基础环节；在项目问题解决过程中，引导学生关注学习要点，并且指导学生在课下时间到实验室自主实验、仿真［5］。随着学习进行，教师的指导慢慢减少，让学生积极主动的参与到项目科研和创新设计中来。

通过理论教学和课外自学，各个小组交流研讨通过PPT、仿真软件或实验平台演示讲解研究结果。最后教师组织各学习小组对设计结果讨论，点评各设计的异同点及优缺点，让学生自己总结自主学习和创新设计方面的收获，并且改进设计思路和进行优化设计。

（2）基于案例探讨式的教学方法案例的提出一般有两种方法。一是按照自然章节引出，重点说明所解决的问题和所讲解的重点知识，再到案例；二是以案例为主线，将相关内容串联起来，引出问题［6］。将“555双音频报警器”和“自动贩卖机控制系统”应用于基于案例的讨论式教学中，在数字电子技术课程教学的第五、六、十章完成后提出，这两个案例就是第五、六、十章已学知识的综合应用。要求学生根据所学知识，提出多种实现方案，可以用分立电路，也可以应用中小规模集成电路或微机实现。以案例为主线可以综合几个章节知识核心，让学生思考找出解决问题的最佳措施、方案，并选择绘图软件，画出实现方案的电路图，最终教师归纳总结。

图1　基于案例的教学方法组织实施流程

如图1所示，这种基于案例的探讨式教学是针对实际的案例问题展开的学习和讨论，区别于传统教学方法，提出的案例应难易适中且具有一定挑战性，容易激发学生的学习兴趣，而且能达到学生对知识的积累和归纳总结的目的，使学生能更好地理解理论知识并增强动手能力。

2　集成化的课程教学内容体系

根据“强化能力与优化知识结构”的高等教育总体要求，结合研究性教学实际，力求实现理论教学和实践教学的完美统一（如图2所示）。

（1）以高等学校工科电类学生创新能力培养为目标，制定涵盖科学凝练核心知识点的理论教学内容和综合训练项目的新型教学大纲［7］。实施基于问题探究式教学和基于案例探讨式教学等研究性教学方式，教学过程中引入、启发式、研讨室、交互式、参与式等灵活多样教学形式，切实提高教学效果。

图2　集成化的课程教学体系

（2）以提高学生自主学习和实践能力为核心，确立“轻结构分析、重功能应用”原则，围绕组合电路、时序电路、脉冲波形变换电路这三大教学内容主线，构建课程理论教学内容体系。分析研究性教学方法在各环节如何更好发挥作用，协调各方法在实施过程中的关系，做到相对独立，突出重点，相互辐射［8］。注重理论知识和电路实际应用技能紧密结合，以适应电子技术发展需要，提高学生综合创新能力。

（3）将科研方法和理论教学进行紧密结合，把科研成果带入到课堂教学中；同时将最前沿领域知识和发现成果融入大教学内容当中，使学生在理论学习中了解实践创新知识，在实践创新过程中夯实已掌握的理论知识。二者相互促进，使学生掌握科学研究方法，培养学生探索科学问题的素质和能力。

3　科学的考核评价管理体系

教学过程是知识消化、理解和升华的过程，各个教学环节之间是相互影响、相互依存的，各个环节的统一协调是提高教学质量的根本保证，也是提高学生自主学习积极性、提高创新能力的必要措施［9］。与以往教学过程相比，多方法耦合的研究性教学方法的特点是涉及对象多，改革面广，考核因素较多，管理过程复杂，它是项目能否成功实施和推广的重要环节。因此，必须坚持定性和定量相结合原则，建立科学的多方法耦合的研究性教学改革评价体系，保障研究性教学改革的质量。

采用基础理论测试、期末考试、考勤、问答、研讨、综合实践训练项目完成情况及答辩表现等多种考核方式，建立科学合理的考核评价管理体系，调动学生积极性和创造性，培养学生独立学习能力，切实保障研究性教学改革效果（见表1）。

表1　 考核方式

通过对本校近三年的学生推进此次课程建设改革，表明学生思辨能力、动手能力和团队合作能力和综合创新能力均有了显著提升。同时作为教学改革载体的综合训练项目与工程实践联系更趋紧密，学生的学习和研究更加具有针对性和现实性；学习内容也更加丰富、技术锻炼也更加全面，知识交叉和知识融合运用能力有了大幅升，这些均可以从以下佐证材料中得到证明。

（1）近年参与教学改革的学生，参加全国电子设计大赛以及全国“飞思卡尔”智能车竞赛人数和获奖等级逐年提高（见表2）。

表2　近三年竞赛获奖人数统计

（2）随机抽取各科研小组综合训练项目的研究报告和各个科研小组汇报研究工作的视频和PPT质量越来越好。

（3）同时我们对此次课程建设改革效果采用定性和定量相结合的方式进行了分析，分析结果如图3所示。

图3　近三年学生人数与分数分布图

通过对上述统计数据分析，得到如下结论。

（1）三届学生本课程期末总成绩构成大致成正态分布，满足教学基本规律。

（2）通过图表分别对本届学生与往届同专业学生的期末成绩加以比较，可知学生总体及格率和优良率均逐年提高，表明基于多方法耦合的研究性教学效果正在显现，并逐渐变优。

4　结束语

在数字电子技术课程研究型教学的改革取得一定成果的基础上，引入多方法耦合的研究性教学改革，激发了学生学习兴趣，确实提高了大学生自主学习能力和创新能力。本研究方案既具有代表性和典型性，又具有理论研究和现实意义，研究成果可以推广到全省其他工科高校的教育改革中。其重点主要包括以下内容。

（1）科学调整理论与实践教学的内容和时间，精心凝练出各阶段课程核心知识点的综合训练项目，构建出完善合理数字电子技术课程教学内容体系。通过此次教改研究制定了《数字电子技术课程教学大纲》，作为今后教学和教改的基本依据和指南。

（2）打破以往将基于问题的探究式教学方法和基于案例的教学方法割裂开来的弊端，从教学体系、内容以及教师和学生方面建立两者的有机联系，提出了多方法耦合的研究性教学改革新方法。

（3）引入了全新的教学模式。以激励、调动学生的学习积极性为核心，培养综合创新能力为目标，关注学生的学习过程，采取了以基于问题的探究式教学和基于案例的讨论式教学为主体的多种的教学模式，确实提高了教学质量。

参考文献

［1］ 乔国垒.关于《数字电路》课程教学改革的思考［J］.科技信息，2009（32）:332.

［2］ 郭礼华，陈锦花.角色互换的数字电子技术教学模式改革［J］.中国现代教育装备，2007（4）:33-34.

［3］ 郁玲艳.“数字电路”教学改革探讨［J］.中国电力教育，2010（30）:80-81.

［4］ 王连胜，徐桂荣，王良成，汪源.《数字电子技术基础实验》教学改革探究［J］.实验科学与技术，2014（5）:110-112.

［5］ 乐丽琴，栗红霞.“数字电子技术”课程教学改革研究与实践［J］.中国电力教育，2013（4）:94-95.

［6］ 唐胜春，高晶敏，柴海莉，陈福彬.数字电子技术实验教学改革探索［J］.中国现代教育装备，2013（9）:48-50.

［7］ 陈华容，姚胜兴.数字电子技术实验教学改革［J］.中国现代教育装备，2005（8）:69-71.

［8］ 陈柳，戴璐平.“数字电子技术”课程教学改革研究与探索［J］.中国电力教育，2013（2）:96-97.

［9］ 苏玉萍.《数字电子技术》实验教学改革探析［J］.实验科学与技术，2013（3）:81-83.

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

作者简介：谢国民，博士，副教授。

基金项目：国家自然科学基金项目（编号：51274118）；辽宁省教育厅基金项目（编号：UPRP20140464）。