改革视点

　　【开栏语】“课堂是教育的主战场。课堂一端连接学生，一端连接着民族的未来。教育改革只有进入到课堂的层面，才真正进入了深水区。课堂不变，教育就不变；教育不变，学生就不变。课堂是教育发展的核心地带。”近年来，学校坚持立德树人，持续深入推进教学模式与培养模式改革，建设高水平挑战性研究型教学体系和高水平新工科教育体系；掀起“课堂革命”，不断打造“金课”、淘汰“水课”，涌现出一批先进人物和典型案例。新闻中心开设“课堂革命”栏目，将陆续报道分享他们的好做法、好经验。本期推出示范性微电子学院“电子微系统设计与实现”挑战性示范课程给学生带来的能力提升，以飨读者。

　　课程简介：

　　“电子微系统设计与实现”挑战性示范课程旨在提升学生电子系统设计能力、问题解决能力以及团队合作能力。课程组从历届全国电子设计竞赛试题中精心挑选并二次设计了多个题目（学生也可自主拟题）。学生进行电子系统硬件及软件的开发，最后撰写报告，答辩。这些课题具有较大难度，需要学生灵活应用知识才能完成挑战性设计指标。通过课程训练，学生基本具备参加全国各种电子设计竞赛的能力。

　　“电子微系统设计与实现”挑战性课程的开设为成电本科生提供了一个宝贵的修炼机会：知识不再是呆板地储存在脑海里，而是跃然于自己亲自动手的成果中；当发现自己亲自设计出了第一个系统，大家的成就感油然而生，更领悟到成果离不开团队的共同努力……曾参与课程学习的同学们觉得这段挑战经历让自己受益终身。

　　电子学院2015级本科生杜一枭即将毕业。他说，“很幸运能在本科阶段参与谢老师的挑战性课程，我的动手能力得到了很好的锻炼，对所学知识也进行了综合运用。在这门课上，我也因设计和调试经验而积累了许多FPGA的开发经验，为我进行毕业设计乃至更加长远的科研提供了宝贵的财富。作为组长，我也在完成任务的过程中提高了领导与管理能力。”

　　虽然挑战的途中难免磕磕绊绊，但挑战指标完成率从第一届学生的25%、第二届的37%，上升到第三届的40%。在课程设计者、示范性微电子学院谢小东副教授看来，挑战指标对应了当年电子设计大赛全国二等奖水平，通过课程训练，学生能够基本具备参加全国各种电子设计竞赛的能力。

　　如今，“电子微系统设计与实现”已经有了三届学生。谢小东说，“我希望这门挑战性课程能够继续开设下去，给更多的学生以锻炼。” 

参与挑战，补齐专业能力的四块短板

　　2016年，谢小东接到了一项硬任务——在学院开设“挑战性课程”。

　　开什么课？作为示范性微电子学院集成电路设计和集成系统专业的骨干教师，谢小东和其他老师认真梳理了培养方案。他敏锐地意识到，同学们所学的知识偏器件和电路，但对“系统”的认识很欠缺。

　　在他看来，一个学生要学好系统方面的知识，首先要对系统有最起码的认知和了解；其次是能设计，自己动手做出一个能实现某种功能的电子系统。

　　“会搭建最基本的存储器应用电路吗？”在得到一连串的回答“不会”后，谢小东心中对这门挑战性课程建设的想法逐渐清晰起来，“正好可以利用挑战性的契机，把学生们能力上的短板补起来。这是示范性微电子学院学生所需要的一门课。”

　　大方向确定后，还需要回答“挑战什么”的问题？

　　很多同学第一次进行电路设计时，拿着烙铁焊电路板的手都在颤抖，担心元件焊不上去或者把自己的手烫伤。

学生动手制作系统

　　谢小东认为，克服心理障碍是第一道关卡。“所谓‘挑战’，首先就是要让学生挑战自己的心理。如果对一个知识或者项目比较害怕，就谈不上摸索下去。现在逼着你去做一下，做完以后你回头一看，也不过如此。”

　　“这就是这门课的其中一项作用，如果只是单纯听别人讲系统设计，有可能产生畏难情绪，以至于不敢尝试。如果克服了那一道难关，就会在以后的学习中越来越有自信。”

　　谢小东用“至关重要”来形容这一步，他说，即使学生最终做出来的作品在老师眼中不是太理想，但能勇敢地迈出第一步，就是成功。

　　克服了心理障碍后，下一步就是培养学生打通理论学习和动手实践隔阂的综合应用能力：无论是信号原理还是数模电路，学到的知识不能只会用来做题，还必须会应用。

　　“这门课开设其实和我大二那年的学习经历有很大渊源。”1996年，大二时的谢小东进入了原电工学院周正鸥老师的课题组，主要做探地雷达信号的前端设计。“前端设计就必须用到信号放大、滤波、混频等知识。设计工作不像分析，方案以及实际因素，比如元器件是否购买得到都需要自己考虑。”谢小东那时才真正明白，课堂上学到的知识如果仅仅停留在脑海里是没有任何价值的，只有把它用到实际工程，哪怕只是一个小制作，才真正体现了活学活用。

　　此外，课程带给学生们的是团队合作与“新四会”能力的提升。“这门课要想做出成绩，单枪匹马肯定不行。大家小时候都是父母的宠儿，但长大进入社会，往往人人都想当主角，互不相让。”因此，谢小东在课堂上将学生们分成3-5人一组完成课题，让大家在合作中完成挑战。同时，他也希望同学们不光能做好一件事，更要清楚地表达一件事。“成电的学生不能甘于当老黄牛，要不光能做，还要能讲，能写，这是重要的领导能力。” 

挑战题目很有趣，让本科生提前掌握研究生的本领

　　老板说鸡蛋很新鲜，买回来后却发现不能吃。如何在不打破鸡蛋的情况下检测鸡蛋是否新鲜？

　　在设计课题时，谢小东鼓励大家从生活实际出发提出idea，他则将这个想法提炼成课程中的一个题目：如何检测鸡蛋新鲜度。类似的题目还包括“老人跌倒自动检测及报警系统”“自动浇花系统”等。

　　谢小东认为，这样的题目有应用背景，能和实际生产生活联系起来。以前学的知识变成了能改善生活的手段，学生就会有兴趣。同时，题目包含了传感放大、信号处理、执行、输入、显示等各种知识，涉及模拟电路、数字电路、信号处理等多门课程，对学生以前所学是一次综合性的检验。

　　“电子微系统设计与实现”是一门小班化教学的课程。课上，谢小东每讲完一个知识点都会停下来看看同学们的表情，他认为这是对一个老师讲课质量最好的反馈。

　　“如果同学们麻木地盯着黑板或是耷拉着脑袋，说明讲课模式出现了问题，老师就必须调整讲课速度或者再帮学生捋一捋思路。假如同学们听懂了知识，脸上呈现的应该是欣喜和轻松的表情。而大班教学在一个大教室里，你没法一眼扫过去看到所有学生的表情。”他说，这样更能保证课堂的质量。

　　“电子微系统设计与实现”十分注重实践，动手实验环节贯穿了整个课程，但学生开展课题设计的时间和地点并不局限在上课时间和实验室。谢小东特别重视挑战过程的“开放”：不仅课下和学生继续交流，也不对实验方法、条件等设限。

　　他说，“开放的理念便是以学生为主，老师只是起一个引导的作用。开放会激发学生的创新能力，学生们会想到许多古灵精怪的点子。”

学生正在调试系统

　　电子学院2014级学生裴浩然是这门课程的第一届学生。他拿到的题目是“自动水温控制系统”，最大的难点在于对加热器进行精确控制。他说，“虽然之前在课堂上学习了一些东西，但毕竟没有机会去实际感受自己的所学能做到什么程度，挑战性实验刚刚好给了我们这样的机会。”

　　他和团队成员们巧妙运用了研究生阶段才会接触到的脉冲宽度调制原理，最终将温度控制的精度做到了0.2℃。

　　后来选择这门课程的杜一枭同学在这一思路的启发下，引入了自动控制领域内的PID闭环控制算法，进一步把精度提高到了0.1℃。

　　回想起来，谢小东说同学们的成果令他很震惊，“一般本科生是想不到这种东西的，必须查阅大量资料才能理解，没想到他们还把这个知识用得这么妙。这种创新在传统的教学模式里是很难学到的。” 

人人都要表达，更要团结协作

　　和一般课程不同的是，“电子微系统设计与实现”的考核方式里还设置了“答辩”环节，而且借鉴科研课题组的方式，将答辩分为三次。

　　他说，“这就是要培养学生‘新四会’的口头表达能力。你不能仅仅设计好一个系统，你还要把这个系统的设计理念讲给大家听，突出自己的亮点。”

　　在立项答辩时，谢小东会邀请课程组所有老师作为评委，来帮同学们把关，并且让站在讲台上的所有人都发言。主讲人介绍题目后，谢小东还要询问团队其他同学“你的分工是什么”“你对分工有什么认识”等问题。“不愿意开口的，我逼着他开口，当着那么多人你必须要说，对有些同学来说也是一种挑战。”

同学们正在进行答辩

　　题目进行到一半时，谢小东会邀请做得比较好的同学向全班分享经验；题目完成后，谢小东又会把课程组所有老师请来参加答辩，让同学阐述课题的最终实现结果，有哪些成功经验？哪些地方可以改进？

　　谢小东惊喜地发现，给学生们一个表现机会，就连平时不爱开口说话的学生也讲得绘声绘色。“即使结果不如意，只要讲出原因，我们一样给你掌声。一旦沉浸在思维的交互中，学生们就会克服不敢在大庭广众下发言的恐惧。”

　　在谢小东眼里，成电的学生都相当聪明。即使他们之前对电子设计动手实践接触不多，但只要老师稍加点拨，学生就能很快进入角色，并不时带给老师惊喜。

　　因此，谢小东说，在教学过程中遇到的难题并不在于学生们对课题内容的理解，引导大家团队合作才是这门课最大的难题。

　　由于一个项目工作头绪多、耗时长，光凭一个人的力量很难完成任务的，谢小东将学生们分为一个个小组。然而，在课程之初，谢小东发现总会有学生因为某一个观点上的小分歧争吵得面红耳赤。

　　这时，谢小东就会上前充当“和事佬”，让大家学会换位思考、取长补短。

　　“从辩论的角度来看，你们都是对的。但从团队合作的角度来说，你们就应该退一步，站在对方的角度来看这个问题。”

　　“团队协作碰上分歧是难免的，那么你能不能主动捍卫一下对方的观点呢？你站在他人角度看问题，你会发现他的观点或许和你的还有一点互补性。你吸收他的观点中比较好的部分，他吸收你的精华，合起来整个团队实力不就提高了吗？”

　　同时，谢小东也发现，在一个团队里，有些“讨巧的事情”，大家有可能抢着去做。

　　题目中的软件设计相对焊烙铁这类“脏活累活”更“轻松有趣”，软件又是整个电子系统的灵魂。大家都想搞软件，硬件谁来做？有些事情，属于“费力不讨好的事”，比如实验所需元器件都是学生自己去买，那谁去收快递？到了实验室发现什么东西忘了，谁去寝室里拿一下？

　　这时，谢小东就会鼓励组员们养成一种大度、容忍的风范。“我们四川人都说‘吃得亏，打得堆’嘛，吃亏其实是占了便宜。一方面，你吃了亏，大家下次有什么机会也会让着你；另一方面，你吃了亏，给自己维系了好人缘，下回就有更多的人和你合作。以后工作也是一样啊，你单打独斗绝对做不出什么大事来。你肯定需要聚集一帮人和你一起，才能做好一件事。如果你能让团队分工有序，和睦相处，那你才是真的厉害。” 谢小东认为，团队合作能力也是重要的领导能力。

　　在谢小东的引导下，同学们更加以团队为重。“那段时间和一个队的几个同学成天没事就泡在实验室，调试程序、焊电路、调电路。很怀念那段一起连续奋战到凌晨的情景和一群人共同为了完成某个事情迸发出的巨大激情。其中当然遇到了很多挫折，不过最后坚持下来成功完成的喜悦是无可比拟的。”裴浩然说。