電子技術課程中的研究性教學探索

薛燕 尤佳 劉磊明 王宏

摘要：研究性教學已成為我國高校教學改革的一個方向，如何使學生綜合運用知識去發現、分析和解決問題，如何使學生得到思維訓練，如何使學生學會研究和提高創新能力，是課程中進行研究性教學的目標。本文結合“電子技術”課程的特點和學生的實際問題出發，通過在電子技術課程中進行研究性教學，在教學理念和方法等方面做了一些探討。

關鍵詞：研究性教學;電子技術;創新能力

中圖分類號：G647文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0073-02

“電子技術”是一門理論性和實踐性較強的非電類專業學科基礎課程，包含模擬電子和數字電子兩部分，既強調知識的綜合性、實用性，又強調創新能力、綜合分析和解決生產實踐問題的能力，但是在教授“電子技術”課程的過程中，存在以下幾個問題：

對于非電專業學生，模擬電子部分的非線性思維的建立需要一定時間，求解問題在工程上不需要像數學計算那樣嚴密的精確。

對于數字電子，學生缺少對實用電路的綜合認識，缺乏對能完成實際功能的數字電路的設計調試的能力。

為此結合模擬電子和數字電子兩部的不同特點，分別開展了模擬電子和數字電子部分研究型教學的實踐與探索工作。

一、研究型教學的總體思路

研究性教學的理念是在教學過程中不斷引導學生進行研究性學習，讓學生在掌握知識的同時培養學生的研究能力和創新能力。研究性教學的目的不僅是使學生掌握系統的科學知識，更重要的是使學生綜合運用知識去發現、分析和解決問題，得到思維訓練，學會知識的應用，學會研究與探索。

對于電子技術，開展研究型教學的總體思路是將科學研究的基本要素（提出問題、查閱文獻、猜想與假設、方案設計、分析論證、科學思想和交流與合作等）結合課程核心的教學內容，包括基本概念、重要的分析方法和實際電路的仿真實現以及拓展環節以研究型獨有的教學模式（論文研究、基于問題的學習、案例分析研究和實際電路仿真訓練等）進行教學。通過研究性的探討形式將課程內容內化構建到自身的認知結構中;使得學生除了掌握課程的核心框架和知識體系之外，還可以獲得學習過程本身的價值，經歷并體驗開展科學研究的規律，同時達到提升各方面能力目標。[1，2]

研究型教學體系應十分強調學生的主體性地位。學生不僅是文化知識的被動接受者，而且是知識的積極探索者，師生共同參與知識的研究與傳播，科學的發現與發展，共享探索的成果與經驗。因此，設計的研究型教學體系應該寓學于研，在課堂教學中為學生創造探究式學習的機會，提供參與科研的條件，使學生在自主學習、研究活動中逐步建立基于教師指導下的探索研究的學習模式，訓練基本研究能力，學會提出問題特別是有創見的問題。

在電子技術課程中進行了研究性教學的探索和實踐中把分成三個階段：準備階段是教師提煉合適的研究型專題;學習階段是使學生獲取知識，訓練思維和培養能力;第三階段是實施階段。

二、研究型教學的模式的準備

根據電子技術大規模集成技術發展現狀，“電子技術”課程教學中理論性逐漸弱化，實踐性不斷增強，由此對現代電子技術課程教學模式提出了新要求[3]。

準備階段是研究型教學模式的關鍵環節，要提出合適的研究探討專題，并選擇合適的教學模式，既能把要研究的課題突出，又能把培養學生的特定能力融入其中。

針對模擬電子部分，根據各章節掌握的內容重點可以提出以下專題：

（1）半導體器件：針對基于三極管輸入、輸出特性曲線，介紹線性元件與非線性元件、線性電路與非線性電路理論。

培養目標：通過查閱文獻、分析討論的形式使學生順利地從線性思維過渡到非線性思維。并在研究性的學習中力圖培養學生：發掘、梳理和分析有關信息資料的能力;提煉或提出有價值問題的能力。

（2）基本放大電路：以分壓偏置式靜態工作點穩定電路的數學解析與工程近似解為例進行計算復雜度對比。

培養目標：幫助學生建立工程思維，實際應用中，如果使用工程近似的方法，將快速獲得近似解，扭轉他們從精確、嚴謹到粗略、估算的思維習慣。

（3）集成運算放大器：通過實際運放到理想運放的對比，介紹從實際器件到理想器件簡化問題的方法。

培養目標：通過查閱文獻、分析討論的形式使學生通過運放各個實際參數理想化的過程，培養學生從實際到理想的思維，簡化問題的能力。

（4）放大電路中的反饋：通過Multisim仿真各種正反饋和負反饋放大電路的對比。

培養目標：不同仿真電路的對比分析，使學生探究放大電路中的反饋的實質，自己總結分析負反饋和正反饋具有的不同能力，對放大電路的不同的影響。

（5）直流穩壓電源：直流穩壓電源的歷史發展與現狀，可以結合日常實用的電器，例如目前手機電池的歷史發展與現狀的調查報告。

培養目標：通過查閱文獻、分析討論的形式使學生探究科技發展中發現問題→解決問題→再發現問題→再解決問題的發展歷程，培養發現問題解決問題的思維方式。

針對數字電子部分，融合組合邏輯電路和時序邏輯電路可以提出以下專題：

（1）元器件的市場調研，列如74LS00兩輸入與非門芯片的市場調研。

培養目標：可以讓學生通過網絡和市場上親自購買芯片，培養學生在實踐中探究器件的分類和挑選，內部結構和參數性能探究和好奇，提高學生極大的興趣和自主動手能力。

（2）多個實用性數字電路設計，例如數字電子鐘的設計，通過分析問題，發現問題，解決問題最終實現設計電路的完成。

培養目標：培養了學生的調查研究、查閱文獻、分析論證、制定方案、設計或實驗、分析總結等方面的綜合能力;

以上各種專題的設置引導學生在掌握電子技術課程的知識體系的基礎上融入自己獨有特點，把學習過程中的變被動接受轉變為主動探究性學習。

三、研究型教學的模式的學習

要想把以上的專題進行順利，達到學生的培養目標，可以采用多種教學模式。

1.采用任務驅動模式教學過程

教學是知識獲取建立在真實事件或者真實問題之上。具體的教學過程是由教師提出預先設計好的、發生在身邊的真實問題，用一根主線將問題的解決過程以及課程的知識點融入其中，學生在教師的引導下、自主地探索中循序漸進地引出相關的知識，使學生置身在提出問題、思考問題和解決問題的動態過程中進行研究和學習[4]。

2.采用啟發模式教學過程

在教學中注意充分發揮教師的引導作用和學生的主體作用，不采用傳統的“灌輸”式教學方法，而是采用教師啟發、引導的方式，循序漸進地誘導、啟發、鼓勵學生對問題和現象進行思考、討論，再由教師總結、答疑。對于一些容易混淆的概念，一些知識點在個案中的運用分析，都可以采用啟發式的教學方法。既有利于提高學生學習的積極、主動性，又有利于培養學生分析、解決問題的能力。

3.采用討論模式教學過程

在教學中，對于一些有爭議的疑難問題、一些可能有所創新或具有獨特見解的新課題等，都可以采取討論式教學方法。討論式教學形式，既可以是小組討論、專題匯報、小組辯論、也可以通過小組討論后派代表在全班演講，并且作為平時成績的一部分，以激發學生的積極性。討論式教學法使學生變被動聽課為主動學習，既有利于提高學生學習的積極性、主動性，又有利于學生分析問題、解決問題能力的提高和表達能力、團隊合作能力的培養。

4.采用互動式教學法

教學中強調采用互動式教學，克服學生被動學習的局面。課堂上不僅僅是教師提問學生，同時鼓勵學生向教師提問。一改往日教師滿堂灌的傳統授課方式，在講課中通過提問問題，激發學生參與討論和積極思考的主觀能動性，形成教學互動，同時實現寓教于樂。

授課教師還要注意將最新的學術研究成果轉化到教學中，培養學生的創新能力，這里的學術研究成果有兩種：一是學術界的最新研究成果，二是課程教師的學術研究成果。講授前者，能夠使學生了解電子技術及相關領域的研究現狀與前沿;后者則授以學生分析方法，把教學內容提升到研究性的程度。

四、研究型教學的模式的實施

實施方法。首先，教師更新教學內容，實施大課堂精講，使學生獲得本學科基本的理論知識。其次，按照自由結合或特長優勢等原則，將人數眾多的班級學生分為不同的小組，并從每個小組中抽取一位學生組成一個團隊，以這些小組和團隊為單位開展接下來既需要合作又相對獨立的學習活動。接著，精心提供覆蓋面廣、難度適宜的科研項目，供各小組選擇進行課程設計。然后，各小組成員進行文獻搜集、方案制定、軟件實現、模擬仿真、設計優化、研究總結、成果展示等工作，在充分發揮自己主觀能動性、教師必要指導以及研究生團隊的幫助下，自主完成項目設計。最后，從研究報告、多媒體演示、源程序及效果四個方面對各小組的項目設計進行綜合評價。

通過實際的電路設計與仿真，也加強了學生的工程意識，培養了創新思維和設計能力，還讓學生體會到理論與實際應用的聯系與區別。有的學生做完一個題目還不過癮，自己又加大難度要求多做題目;還有不少同學由課程設計題目中找到了科技創新點和完成科技創新的信心。近三年的本科生科技創新項目申請中我們課堂的學生申請非常踴躍;由課程設計延伸出的1組校級項目，5組院級項目均已順利結題，現還有一組正在申請國家級項目支持。

五、總結

研究性教學模式本質上是以科學研究主導教學過程的教學方法，該方法能夠通過科學研究的知識應用過程，讓學生在科學探索中獲得知識、提高專業技能，實現理論教學與實踐檢驗并重的教學理念，達到高校高素質應用型人才培養的目的。“電子技術”課程中研究性教學模式的應用，能夠有效提高該課程的教學效果，為電學類應用型人才培養奠定良好的專業基礎。

參考文獻：

[1]I.Takahashi，T.Noguchi.A new quick-response and high-efficiency control strategy of an induction motor[J].IEEE Transaction on Industry Applications，1986，22（5）：820-827.

[2]Zhong L，Rahman M F，Hu Y W，et al.Analysis of direct torque control in permanent magnet synchronous motor drives[J].IEEETransaction on Power Electronics，1997，12（3）：528-535.

[3]史雪飛，李江昀，等.研究型教學在“模擬電子技術”中的應用[J].電氣電子教學學報，2012，34（6）：90-92.

[4]Pyrhonen J，Niemela M. Test results with the direct flux linkage control of synchronous motors[J].IEEE AES Systems Magazine，1998（4）：23-27.

[5]任希，侯建軍，等.研究性教學在“數字電子技術”課程中的探索[J].電氣電子教學學報，2010，32（4）：28-29.

[6]李華，劉素貞，等，探究式教學在“電工學”課程中的探索實踐[J].電氣電子教學學報，2010，32（4）：28-29.

（責任編輯：劉翠枝）