摘要：文章指出，教师可根据基于问题的研究性教学和“数电电子技术”课程的特点，设计合理的问题，积极引导学生主动学习；并对教学内容、教学方法和手段、考核制度、网络教学平台等方面进行了讨论。基于问题的研究性教学对培养学生的学习兴趣，提高学生解决问题和创新的能力有较好的效果。
关键词：研究性教学；数字电子技术；创新能力
作者简介：龙晓薇（1982-），女，湖南攸县人，湖南工业大学电气与信息工程学院，讲师；林亚（1990-），男，湖北荆州人，湖南工业大学电气与信息工程学院电子信息工程系本科生。（湖南株洲412000）
基金项目：本文系2010年湖南工业大学教育教学改革研究项目（项目编号：2010D47）的研究成果。
中图分类号：G642.41 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）06-0078-02
“数字电子技术”课程是电气、电信及计算机类专业开设的一门主干专业基础课。它不仅要为今后学习有关的后续课程打下基础，而且课程本身涉及的一些基本概念、原理和基本分析方法对于培养学生分析问题和解决问题的能力也十分重要。
基于问题的研究性教学以来自实践的真实问题为基础，让学生在接近真实的情境中学习，培养学生的学习能力、口头和书面表达能力、团队合作能力和创新能力，为学生就业打下基础[1]。20世纪80年代开始，基于问题的研究性教学成为欧美国家一些大学综合性实践类课程的主要教学方法[2]。近年来，为了培养大学生的研究能力和创新能力，在国内基于问题的研究性教学越来越受到重视。但基于问题的研究性教学大多集中在学术上的研究，实践性不强。就“数字电子技术”课程而言，国内许多大学都针对教材的编写和内容选取上进行了改革，而且相应地改进了教学的手段[3-4]。但是目前“数字电子技术”教学改革还是存在一些不足：过于强调教学内容的改革，忽略了学生的学习接受程度；过于强调教学手段的提高，忽略了教师能力的培养；理论授课和实践结合不够紧密等问题。
一、基于问题的研究性教学在教师中的应用
基于问题的研究性教学模式的核心是设计合理的问题。设计的问题必须与现实背景相结合，既要保证难易度适合在规定时间内完成，又要具有一定的挑战性，使学生有成就感。由于目前授课教师水平参差不齐，累积的教学经验也各有不同，因此问题的设计者（教师）心态的转变和能力的提高至关重要。
1.教师角色、行为的转变
与传统教学相比，在基于问题的研究性教学中，教师不仅仅是知识的传授者，而且是学生学习的指导者和合作者[5]。教师在指导学生解决问题的过程中，应充分利用学生之间已有的认知结构、个体经验等差异而形成的宝贵的学习资源，并在教学过程中注意调动这种资源，组织学生进行协作学习，使具有不同的认知水平的学生通过合作的方式进行学习，这样，学生个体的思维成果便为整个学习群体所共享。教师通过提出适当的问题以引起学生的思考和讨论，在讨论中设法把问题一步步地引向深入，以加深学生对所学内容的理解，启发学生自我学习的能力。
2.教师能力的提高
教师要提高自己的教学能力，设计合理的教学问题，就必须不断地学习，并与相关专业教师进行合作。对于本课程，本项目组教师通过参加大学教师技能培训与比赛、去兄弟院校观摩学习、观看国内外名校的网上教学资源等来开阔视野、提高理论水平。问题的设计部分，采用合作和讨论的形式进行出题。本项目组理论教师与实验老师进行讨论，专业基础课教师与专业课教师进行讨论，教师与本专业高年级学生进行讨论。经过反复的讨论与实践，最终确定合理的问题。
二、基于问题的研究性教学在学生中的应用
在传统的教学方法中，教学是把课本中的知识原封不动地传递给学生，学生不必独立思考和自主创新，作业和考试结果都有标准答案。而基于问题的研究性教学模式要从讨论问题开始，每个问题都不止一个设计答案，这就需要学生在课堂上主动地参与和讨论，课后查阅大量相关资料。因此对于那些习惯于被动接受知识的学生来说，学习心理与学习习惯的改变需要时间和过程。
为了让学生有一个从被动接受到主动参与的适应过程，本课程的教学内容从理论知识学习向基于问题的知识讨论型学习过渡。课堂的讨论也是从“教师―学生1―教师―学生2”逐步转变为“教师―学生1―学生2―学生3―教师”，通过多站进行。这可以让思维水平大致相当的学生们自行进行讨论，避免教师的设计思维禁锢学生的创新能力，只有当讨论陷入僵局或陷入歧途时教师才做一些引导性的介入或者修正。这样既保证了知识的系统性，又促进研究性教学的开展，并保证了学生学习心理的一个过渡。
三、基于问题的研究性教学在课程中的应用
1.优化教学内容
基于问题的教学模式，所有的教学内容都是围绕着问题展开的，从而使教学内容的学习缺乏基础性和系统性。在固定的教学课时下，为了保证基础知识系统学习，并能进行新的教学模式改革，本项目组对教学内容进行了改革。
在理论教学内容上，在保证基本知识和基本理论的前提下，将现代电子技术的先进知识渗透到各知识单元，使学生在学习硬件结构的同时，学习仿真软件和硬件描述语言以及用可编程逻辑器件设计数字系统。比如，减少中、小规模器件具体电路的内容，增加可编程逻辑器件的内容，并积极地把EDA技术引入到课程教学中。
在实践教学内容上，优化实验内容，减少验证性实验，增加设计性、综合性实验。也可根据教学条件，实行有层次的实验开放，鼓励学生自主学习。学生可以到实验室做任何感兴趣的实验，教师给予一定的指导。在实验方法上加强新技术和新器件在实验中的应用。通过整合实验内容，使学生既能验证各种集成芯片的功能，又能通过自主性实验完成新的教学改革方法中各种设计问题。
2.改进教学手段和教学方法
为了培养学生的学习兴趣，让学生的学习态度能从被动学习过渡到主动学习，本课程采用讲授、讨论、实验、自学、实习和训练相结合的互补式教学方法，而这些教学方法通过基于问题的模式进行贯通。其具体实施过程包括以下几个部分。
（1）上好第一堂课，激发学生的学习热情。在课程的绪论部分，与学生专业相联系，生动讲述本课程在电子技术、现代通信、工业控制中的实际应用与发展前景。以工作、生活中最常见易懂的数字电子时钟为例，介绍其系统的组成，从而引申出中小规模集成电路、可编程逻辑电路的概念。并概要介绍组合逻辑电路、时序逻辑电路、555定时器及A/D、D/A转换器等数字电路单元在系统中的基本作用。
（2）建立学习规则，形成愉快的学习氛围。基于问题的教学模式要求学生能分组讨论，通过相互合作解决问题。如果由教师硬性分组，会使学生产生厌烦心理。因此，在学习了一定的理论课后，验证性实验开始时，按学生意愿分组。但是为了避免小组成员合作水平的差异，每次讨论结果要求轮流报告，并将每位学生的参与度、解决问题的能力计入最后的考核中。
（3）科学指导，促进学生的能力发展。在基于问题的研究性教学中，教师在指导学生解决问题的过程中，要能指明方向并积极创造出开放、愉快的学习氛围。在学生可能遇到问题之前进行前瞻性预测，做好先期的调控，避免学生走弯路；在学生感到困惑或遇到难以解决的问题时，给予适度的引导和点拨，让学生得以摆脱困惑，作出选择。
在本课程中，教师以设计一个数字电子时钟为例，对学生进行一些指导。首先教师提出设计要求，要求设计以24小时为一个计数周期的电子时钟，具有“时”、“分”、“秒”数字显示功能，液晶或数码管显示时间。在解决问题的开始，教师会更多地进行引导，比如问学生用什么方法才能使时钟显示器每隔一秒变化一次（或者是每隔一秒计数一次），如何才能实现24进制的计数，如何才能使液晶或数码管显示数据。在解决问题的过程中，引导学生确定学习要点。在电子时钟设计中的学习要点是，要设法了解什么数字电路能产生f=1Hz的脉冲，什么数字电路能对脉冲进行计数，并能计数24进制、60进制等，什么数字电路能将数字信号显示在显示器上。随着学习的进行，学生能更多地明白学习要点，教师就要慢慢地“隐退”。当学生对问题已经形成了一定的理解，而某些知识的缺乏又严重地阻碍了问题的解决时，学生要分头去探索他们所确定的学习要点。经过理论授课和课外自学后，小组成员集体讨论，沟通他们所学的东西，通过反复的实验来确定哪些数字芯片比较适合本次设计。最后各小组通过仿真软件或者实验设备演示实验结果，阐述设计思路并报告本次问题解决的成果。最后，教师组织组与组之间对设计结果进行讨论，指出其设计的共同点与不同点、优点与缺点，帮助学生概括和理解新知识的应用情境。而且，在学生们评价自己以及他人的表现时，他们同时也在对自主学习和合作性问题解决活动进行反思。
3.改革考核制度
基于问题的研究性教学课程考核以重视学习过程为指导思想，对课内教学、讨论与课外自主学习实行全面考核。在理论教学过程中，可采用基础理论、课程讨论结果、口头书面汇报能力及期末考试相结合的考评方式，按照一定比例合成为课程总成绩。在实践教学过程中，每次的实验成绩由准备实验成绩、操作成绩、报告成绩三部分组成。根据实验的不同阶段，考查内容不同，评分的侧重点也不同。因此实验成绩采用等级制度。
4.建设网络教学平台
网络教学平台的建设和维护由教师和学生共同完成。平台不但将教学计划、教学大纲、教学课件、课后习题、模拟试题等基本资料共享给学生，而且把教学改革中讨论的问题放入到网站当中，并创建各种虚拟软件的研究环境，为学生课后讨论、自学创造条件。同时还将校内外创新项目、电子设计大赛的优秀作品、电子技术领域的最新发展及时在平台上进行更新，为后续课程的学习、创新思想的延续打下基础。
四、总结
与传统的教学方法相比，基于问题的教学方法需要教师投入更多的时间备课，而且新的教学方法需要教师指导若干个小组的学生解决问题，这对绝大多数教师而言，很难独自一人去完成对各个小组学生的所有指导工作。因此，教师需要同事和学生的支持与协作。虽然学校对教改类课程给予一定的经费资助，但是教师间的协作还是处于一个自发的状态。同时，新的教学方法需要学生更多地投入和参与进来，但是在实践过程中发现，许多学生学习习惯难以改变，参与度不足、口头表达能力不强、学习基础各有不同，这都直接影响新方法的教学效果。但是基于问题的研究性教学对培养学生的学习能力、创新能力、合作能力有着重要的作用，因此将在实践中不断摸索，致力于将新方法在本学科中延续下去。
参考文献：
[1]赵洪.研究性教学与大学教学方法改革[J].高等教育研究,2006,(2):73.
[2]刘宝存.美国研究型大学基于问题的学习模式[J].中国高教研究,2004,(10):60-62.
[3]江捷.数字电子技术课程的系列化立体化教材建设[J].实验技术与管理,2009,(8):143-145.
[4]韩超等.数字电子技术课程中的多媒体教学[J].中国现代教育装备,2011,(3):103-104.
[5]田锋.试论大学课堂教学系统中的四个要素[J].教学研究,2004,(1):73-74.
（责任编辑：刘辉）