李 旭， 張為公

(東南大學(xué) 儀器科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210096)

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基于科研項(xiàng)目的數(shù)字電路創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

李 旭， 張為公

(東南大學(xué) 儀器科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210096)

針對(duì)“卓越工程師”的培養(yǎng)，在數(shù)字電路教學(xué)中引入以科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。該環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是以科研項(xiàng)目為基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循有機(jī)融合、難易適中、創(chuàng)新實(shí)踐的原則。在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施過程中，貫徹“教師引導(dǎo)，學(xué)生主體”的原則，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用與教師的引導(dǎo)作用，并采取結(jié)果性與過程性考核并重的考核評(píng)價(jià)方法。教學(xué)實(shí)踐表明，該環(huán)節(jié)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學(xué)生分析解決實(shí)際問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是對(duì)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的豐富和完善，可在同類課程中進(jìn)行推廣。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)； 數(shù)字電路； 教學(xué)改革； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引 言

近年來，為進(jìn)一步貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》，我國實(shí)施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，這是我國高等工程教育的一項(xiàng)重大改革，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才[1-2]。卓越工程師人才培養(yǎng)的核心是能力培養(yǎng)，關(guān)鍵點(diǎn)是與實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，這對(duì)我國高校教學(xué)方式的變革提出了新的要求與挑戰(zhàn)。因此，如何創(chuàng)新教育理念，探索教育模式，培養(yǎng)復(fù)合式、創(chuàng)新型、高技能的“卓越工程師”，成為當(dāng)前工科專業(yè)各課程改革的目標(biāo)和導(dǎo)向[3-5]。

數(shù)字電路是電類各專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，在電類人才培養(yǎng)過程中具有舉足輕重的作用。該課程的顯著特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐結(jié)合極為緊密[6]。在當(dāng)前的教育模式下，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往獨(dú)立于課程教學(xué)而單獨(dú)設(shè)置，與課程教學(xué)分離。此外，現(xiàn)有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由于多種因素的制約，往往多年未曾變化或者變化較少，較為陳舊，且多為原理性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[7-8]，與實(shí)際工程應(yīng)用脫節(jié)較為嚴(yán)重，缺乏對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式是建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上，師生通過共同實(shí)施“項(xiàng)目”而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)[9-10]。在以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)中，所選項(xiàng)目可以是教師根據(jù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合自己的工程經(jīng)驗(yàn)人為設(shè)立的“虛擬”項(xiàng)目[11-12]，也可源于工程實(shí)踐的科研項(xiàng)目。同“虛擬”項(xiàng)目相比，源于科研的項(xiàng)目通常具有更強(qiáng)的創(chuàng)新性、更好的系統(tǒng)性和完整性、更為明確的工程背景及意義，因此，對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)更有價(jià)值。

東南大學(xué)高度重視并積極推進(jìn)相關(guān)課程的教學(xué)改革。筆者通過合理優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)體系，在數(shù)字電路的教學(xué)中引入了創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)是以科研項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和分析解決實(shí)際工程問題的能力，是對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字電路常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充和深化。改革實(shí)踐表明，以科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的數(shù)字電路創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力強(qiáng)的“卓越”人才具有積極的推動(dòng)作用，取得了良好的教學(xué)效果。

1 數(shù)字電路“三位一體”教學(xué)模式的新探索

在使學(xué)生掌握從事工程工作所需的基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)的前提下，應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)、現(xiàn)代工程意識(shí)、學(xué)習(xí)能力、分析解決問題的能力、創(chuàng)新能力以及管理與溝通合作能力等，著力提高學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力[13-14]。

數(shù)字電路的教學(xué)改革應(yīng)緊密圍繞上述培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)展開。為此，對(duì)數(shù)字電路課程的教學(xué)模式進(jìn)行了積極的創(chuàng)新性改革探索，主要是在合理優(yōu)化理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上引入了以科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。理論教學(xué)側(cè)重于使學(xué)生掌握數(shù)字電路的基礎(chǔ)理論和方法，建立起必要的知識(shí)儲(chǔ)備；常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在鞏固學(xué)生的數(shù)字電路理論知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生初步的分析解決問題的實(shí)踐能力；創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)旨在通過科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式培養(yǎng)學(xué)生的分析解決實(shí)際問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)管理與溝通合作能力，幫助學(xué)生樹立現(xiàn)代工程意識(shí)，并使學(xué)生掌握更新數(shù)字電路知識(shí)的學(xué)習(xí)方法。

理論教學(xué)、常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)三者相輔相成，共同構(gòu)成了數(shù)字電路“三位一體”的教學(xué)新模式，如圖1所示。其中，新引入的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)處于該模式的最頂端，對(duì)于學(xué)生各方面素質(zhì)的綜合培養(yǎng)具有顯著的優(yōu)勢，能夠更好地促進(jìn)卓越工程師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)。

圖1 數(shù)字電路“三位一體”的教學(xué)新模式

(1) 理論教學(xué)。在數(shù)字電路整體知識(shí)框架內(nèi)，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容與方案，對(duì)數(shù)字電路涉及的基本概念和原理，如邏輯代數(shù)、組合與時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行了削枝強(qiáng)干，將原來64學(xué)時(shí)的理論教學(xué)調(diào)整為56學(xué)時(shí)，綜合運(yùn)用啟發(fā)式、探究式、研討式等教學(xué)方法使學(xué)生在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)就能系統(tǒng)掌握相關(guān)理論知識(shí)。節(jié)省的8個(gè)學(xué)時(shí)主要用于新引入的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的開展。同時(shí)，在理論教學(xué)過程中，適時(shí)穿插講授了數(shù)字電路技術(shù)的最新發(fā)展和自主學(xué)習(xí)方法，以便為創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展提供必要的基礎(chǔ)：①結(jié)合案例講授電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)EDA的應(yīng)用(如Multisim、Quartus II等)以及復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD的開發(fā)過程；②結(jié)合實(shí)例指導(dǎo)學(xué)生如何利用IEEE、Springer、中國知網(wǎng)、維普等國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)字電路開發(fā)方面的文獻(xiàn)檢索，使學(xué)生掌握調(diào)研和自主研學(xué)的方法。

(2) 常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。數(shù)字電路常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于鞏固加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、培養(yǎng)一定的動(dòng)手實(shí)踐能力具有重要的作用。這類實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性設(shè)計(jì)為主，如基于小規(guī)?；蛑幸?guī)模器件的密碼鎖、血型配型或全加器電路，基于觸發(fā)器的廣告流水燈或者搶答器，基于中規(guī)模器件的任意模計(jì)數(shù)器以及比較簡單的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(如時(shí)鐘、交通燈控制等)。對(duì)于常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為充分發(fā)揮學(xué)校電工電子實(shí)驗(yàn)中心的規(guī)范化運(yùn)行和教學(xué)資源優(yōu)勢，我們?nèi)匀徊扇为?dú)設(shè)置的方式，由學(xué)校電工電子實(shí)驗(yàn)中心來承擔(dān)。

(3) 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在理論教學(xué)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過以科研課題驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在一定范圍內(nèi)開展實(shí)施的。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課內(nèi)學(xué)時(shí)包括8個(gè)學(xué)時(shí)，主要用于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的布置、階段性檢查以及最后的匯報(bào)展示等。而創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展主要通過學(xué)生利用課外時(shí)間自主完成，即以小組團(tuán)隊(duì)合作方式，通過文獻(xiàn)調(diào)研、方案論證、不斷創(chuàng)新探索來完成。教師在此過程中主要起到引導(dǎo)作用，扮好“導(dǎo)演”的角色。此外，將創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的考核成績作為整個(gè)數(shù)字電路課程考核的重要組成部分，引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生積極參與。

2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的前提和基礎(chǔ)在于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，其優(yōu)劣直接影響到教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為保證順利實(shí)施，在設(shè)計(jì)以科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，應(yīng)注意以下原則：

(1) 有機(jī)融合原則?？蒲许?xiàng)目的目標(biāo)并非為了教學(xué)?？蒲许?xiàng)目的特點(diǎn)在于具有明顯的創(chuàng)新性和實(shí)踐性，在于“研”；而教學(xué)的目的在于使學(xué)生掌握知識(shí)以及學(xué)習(xí)的方法，在于“教”?！把小迸c“教”的結(jié)合，不是簡單的一加一的過程，而是要把握有機(jī)融合的原則。具體而言，就是要從數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度來重新分析、梳理科研項(xiàng)目的內(nèi)容，從中尋找與課程內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn)和切入點(diǎn)，將一個(gè)個(gè)課程的知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目有關(guān)內(nèi)容結(jié)合、融合在一起，來形成涵蓋課程知識(shí)點(diǎn)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的項(xiàng)目。

例如，結(jié)合交通部重大科技專項(xiàng)“汽車列車安全性的評(píng)價(jià)”，針對(duì)涉及的數(shù)字電路知識(shí)點(diǎn)設(shè)立了“汽車列車碼盤速度測量電路的設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要學(xué)生綜合運(yùn)用組合和時(shí)序邏輯電路的知識(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的測頻或測周電路以便測量汽車列車車輪在制動(dòng)時(shí)的速度變化情況，進(jìn)而可用于對(duì)汽車列車制動(dòng)安全性的定量評(píng)價(jià)。

(2) 難易適中原則。將科研項(xiàng)目引入到數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，還需從項(xiàng)目的難易角度對(duì)科研項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)裁剪、抽取和派生來形成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的項(xiàng)目，即難易適中的原則。就是要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)充分兼顧學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)和接收能力，既不能過于復(fù)雜也不能過于簡單。有的課題過于簡單，則降低了教學(xué)質(zhì)量難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，也難以激發(fā)學(xué)生的熱情和積極性；有的課題雖然很有研究價(jià)值，但對(duì)學(xué)生而言過于專、深、復(fù)雜，學(xué)生難以理解和接受，甚至產(chǎn)生畏懼心理，起到適得其反的作用。

例如，結(jié)合國家科技支撐計(jì)劃課題“營運(yùn)車輛事故救援裝備的開發(fā)”，設(shè)立了“道路綜合救援車的警示燈循環(huán)控制電路設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。原科研項(xiàng)目需要全面考慮拖曳、起復(fù)、牽拉、扶正、破拆等各種作業(yè)工況下的控制，較為復(fù)雜?？紤]到難易適中的原則，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中只要求學(xué)生考慮2～3個(gè)工況，運(yùn)用邏輯電路的知識(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字控制電路。并且對(duì)不同的工況進(jìn)行組合，可派生出多個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

(3) 創(chuàng)新實(shí)踐原則。傳統(tǒng)的數(shù)字電路常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多以“驗(yàn)證性”為主，是為鞏固和加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、培養(yǎng)初步的動(dòng)手實(shí)踐能力而設(shè)置。這種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)于鞏固學(xué)生的理論知識(shí)具有積極的作用，但難于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。新引入的以科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的數(shù)字電路創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)必須堅(jiān)持創(chuàng)新實(shí)踐原則，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織過程中應(yīng)避免將“答案”直接告訴學(xué)生，而是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)沒有直接“參考”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過課外調(diào)研、深入思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及不斷嘗試來加以解決，從而真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

根據(jù)上述原則，結(jié)合課題組在汽車電子及測控技術(shù)方面的科研項(xiàng)目，在不同的難易程度和功能組合下設(shè)計(jì)一系列創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，滿足數(shù)字電路創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的需求。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施

利用設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師應(yīng)根據(jù)課程進(jìn)展及時(shí)組織實(shí)施創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施過程中，應(yīng)摒棄以教師為中心的“灌注式”教學(xué)，貫徹“教師引導(dǎo)，學(xué)生主體”的原則，充分發(fā)揮學(xué)生的主體意識(shí)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能夠充分發(fā)揮其探究意識(shí)和主觀能動(dòng)性[15]，解決實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及的實(shí)際工程問題。同時(shí)，在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，應(yīng)更加注意指導(dǎo)學(xué)生掌握自主式研學(xué)和解決實(shí)際工程問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)字電路知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力。具體而言，數(shù)字電路創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程如圖2所示，具體闡述如下。

(1) 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的布置。在學(xué)生較為系統(tǒng)地學(xué)習(xí)掌握了邏輯電路的設(shè)計(jì)過程后，教師就可以布置創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。布置項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)提出明確的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目目標(biāo)與要求，并對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及的科研背景與意義進(jìn)行必要的介紹與闡述，使學(xué)生明白該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際工程意義，激發(fā)學(xué)生的興趣。同時(shí)，通過啟發(fā)式提問等方式引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與數(shù)字電路相關(guān)知識(shí)的潛在聯(lián)系、可能的解決方案等。下面給出了一個(gè)結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目車輛高容錯(cuò)多模型融合定位技術(shù)研究而設(shè)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的布置內(nèi)容：① 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：“面向車輛導(dǎo)航的多傳感器時(shí)序同步測量電路設(shè)計(jì)”；② 科研背景及意義：“基于多傳感融合的車輛可靠導(dǎo)航定位對(duì)于實(shí)現(xiàn)車輛的準(zhǔn)確誘導(dǎo)和安全運(yùn)行具有重要意義……而多傳感融合的前提是實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳感器輸出信號(hào)時(shí)序的精確測量……”；③ 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及要求：“各傳感器均以數(shù)字量串行通訊方式輸出，主要特性如下：GPS接收機(jī)Superstar(1Hz輸出，另可提供1 PPS周期性標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào))、六維慣性測量單元IMU(100 Hz輸出)、SDI雙天線航向測量儀(10 Hz)、KVH電子羅盤(10 Hz)。請(qǐng)綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)同步測量電路實(shí)現(xiàn)對(duì)六維慣性測量單元IMU、SDI雙天線航向測量儀和KVH電子羅盤中的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)與GPS輸出信號(hào)之間時(shí)間差的準(zhǔn)確測量?！?/p>

在布置該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，除系統(tǒng)介紹該電路設(shè)計(jì)的科研背景、工程意義、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及要求外，還積極啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考可能的解決方案——是否可利用GPS提供的1 PPS脈沖作為測量基準(zhǔn)，另外提醒學(xué)生可先利用EDA軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)驗(yàn)證，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

(2) 以學(xué)生為主體的自主探究。在自愿組合的基礎(chǔ)上將學(xué)生分為3～5人的小組，以小組為單位并主要利用課外時(shí)間開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。小組成員首先通過充分的討論明確實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)，接著進(jìn)行資料查閱與文獻(xiàn)調(diào)研，再通過小組內(nèi)的分析論證確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施方案，并明確各階段的任務(wù)目標(biāo)以及每個(gè)人的具體分工，最終通過小組的團(tuán)結(jié)協(xié)作、積極探究和實(shí)踐探索來完成創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的任務(wù)要求。

在學(xué)生開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過程中，教師應(yīng)注意提供充分的實(shí)驗(yàn)條件保障。這方面可通過下面的途徑來解決：首先可以利用教師課題組的實(shí)驗(yàn)室資源。實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)的儀器設(shè)備以及研究生較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)転閷W(xué)生開展數(shù)字電路創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供較好的保障和引導(dǎo)，并使學(xué)生能夠較早的接觸到科研項(xiàng)目的氛圍，有助于促進(jìn)學(xué)生思維的拓展和自我認(rèn)同意識(shí)。另外，工科院校目前都建有完善的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，多數(shù)都設(shè)有開放實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生充分利用這一資源開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究。就東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心而言，作為國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，目前已具備較為完善的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備，形成了靈活、開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障體系，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約等手段自主開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這為開展數(shù)字電路創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了極大的便利。

(3) 教師全過程的積極引導(dǎo)。在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程中，教師應(yīng)注意跟蹤整個(gè)過程。在學(xué)生遇到困難或失敗時(shí)要不斷鼓勵(lì)他們正確面對(duì)，同時(shí)為他們明確努力的方向，提供參考的建議，起到積極的引導(dǎo)和啟發(fā)的作用。在引導(dǎo)中應(yīng)注意教學(xué)生“如何進(jìn)行研究”，避免給學(xué)生直接的“答案”。對(duì)學(xué)生遇上的共性問題，由教師統(tǒng)一進(jìn)行引導(dǎo)答疑；對(duì)個(gè)案問題可單獨(dú)引導(dǎo)。另外，充分利用現(xiàn)代通訊手段，如QQ群、E-mail郵箱等，及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生。

(4) 階段性檢查。為了能夠準(zhǔn)確掌握各小組的進(jìn)展?fàn)顩r，應(yīng)進(jìn)行階段性檢查。由各小組以書面或者課堂討論的方式匯報(bào)最新的進(jìn)展?fàn)顩r，教師對(duì)各組的研究方向和進(jìn)展?fàn)顩r進(jìn)行把關(guān)，對(duì)進(jìn)展順利的小組進(jìn)行鼓勵(lì)，對(duì)進(jìn)展緩慢的小組進(jìn)行督促。結(jié)合檢查情況，教師指出每個(gè)小組的不足并給出進(jìn)一步提高的建議，確保他們都能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目。在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)踐中，我們主要組織兩次階段性檢查。

(5) 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核評(píng)價(jià) 。課程臨近結(jié)束時(shí)，在課堂上以小組為單位進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的匯報(bào)及成果展示。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的匯報(bào)以PPT形式進(jìn)行，內(nèi)容應(yīng)包括團(tuán)隊(duì)介紹、背景知識(shí)、實(shí)現(xiàn)過程、實(shí)現(xiàn)效果和心得體會(huì)等，接受老師和其他小組成員的質(zhì)詢與討論，并提交規(guī)范性的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

在考核評(píng)價(jià)中，應(yīng)避免僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告定成績的方式，采取“結(jié)果性”與“過程性”考核相結(jié)合的方式。既注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績，又關(guān)注學(xué)生在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中所體現(xiàn)的態(tài)度、工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)等。在過程性考核方面，對(duì)考核指標(biāo)進(jìn)行合理量化，包括階段性檢查、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的匯報(bào)展示及完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況等，其中團(tuán)隊(duì)合作情況主要由小組成員的自評(píng)和互評(píng)來確定，以激勵(lì)學(xué)生不單純?yōu)榱朔謹(jǐn)?shù)而學(xué)習(xí)，而更側(cè)重于對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)及引導(dǎo)。另外，在匯報(bào)展示環(huán)節(jié)教師可針對(duì)每個(gè)人的任務(wù)分工設(shè)置相應(yīng)問題來質(zhì)詢，以考察每個(gè)成員真正的參與程度及完成情況。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終成績主要由四部分組成，具體考核評(píng)價(jià)內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)考核評(píng)價(jià)內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)(按時(shí)間)

4 結(jié) 語

這些改革與實(shí)踐是對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字電路常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益補(bǔ)充和深化，較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造潛能。很多參與的學(xué)生反映通過該環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，為他們學(xué)好其他相關(guān)課程以及參加大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)并取得好成績等奠定了良好的基礎(chǔ)。

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Reform of Innovative Experimental Teaching of Digital Circuit Driven by Research Projects

LIXu,ZHANGWei-gong

(School of Instrument Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)

To cultivate “excellent engineers”, an innovative experimental teaching driven by research projects is introduced into the teaching of digital circuit course. Its main purpose is to make the students obtain the innovation practice ability. Based on research projects, experimental themes of the innovative experimental teaching are designed according to the principles of "orderly integration, moderate difficulty, and innovation practice". During the implementation of the innovative experimental teaching, the students play the principal role, whereas the teachers play the guiding role. The test evaluation is determined by both the process behavior and the final result. Teaching practices showed that it can stimulate the students' enthusiasm and creativity, and can cultivate their innovative and practical capability to solve practical problems. The innovative experiment teaching introduced in this paper enriches the experiment teaching system of digital circuit course, its experience can also be popularized in other similar courses.

project driven; digital circuit; educational reform; experimental teaching

2014-06-12

國家自然科學(xué)基金(61273236)；國家科技支撐計(jì)劃重大課題(2009BAG13A04)；東南大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目(2013-153)

李 旭(1975-)，男，河南南陽人，博士，副教授，從事數(shù)字電路的教學(xué)研究以及汽車電子科研。

Tel.：13601463199；E-mail：lixu.mail@163.com

G 642

A

1006-7167(2015)01-0168-04