以實(shí)例為引，帶動(dòng)學(xué)生實(shí)踐能力提升《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)創(chuàng)新探索

甘 露，劉小明，陶文海

（安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，安徽 蕪湖 241002）

1 問題分析

傳統(tǒng)課程教學(xué)面臨的最大問題就是理論和實(shí)踐脫節(jié)，理論課上更多地是講授邏輯代數(shù)基礎(chǔ)，數(shù)字電路的分析與設(shè)計(jì)原理，典型電路的工作原理和中小規(guī)模集成芯片簡(jiǎn)介等，缺乏其在實(shí)際數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得學(xué)生遇到具體問題時(shí)不知如何下手，缺乏對(duì)于所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用能力。同時(shí)教材的原有內(nèi)容不夠新穎，跟不上數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，沒有反映數(shù)字技術(shù)的最新發(fā)展成果。

另外，作為專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程直面就業(yè)、考研和競(jìng)賽，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的合理安排提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的大班教學(xué)模式，由于課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少，教師在課堂教學(xué)中不能兼顧不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，造成了部分學(xué)生“吃不飽”、部分學(xué)生“消化不了”的問題；同時(shí)，學(xué)生遇到問題不方便和教師及時(shí)溝通不利于教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

2 教學(xué)創(chuàng)新

針對(duì)上述課程教學(xué)過程中的“痛點(diǎn)”問題，以“以實(shí)例為引，帶動(dòng)實(shí)踐能力提升”為創(chuàng)新理念，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式與方法、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行課程創(chuàng)新。

2.1 教學(xué)目標(biāo)

課程目標(biāo)1：掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、基本理論、基本知識(shí)和基本應(yīng)用以及數(shù)字電路的基本分析和設(shè)計(jì)方法；培養(yǎng)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐技能，系統(tǒng)掌握數(shù)字邏輯電路的實(shí)際分析、設(shè)計(jì)、測(cè)試和應(yīng)用等能力。

課程目標(biāo)2：具備綜合運(yùn)用數(shù)字電路基礎(chǔ)理論和技術(shù)手段，分析并解決工程實(shí)際問題的能力；提高學(xué)生分析解決數(shù)字系統(tǒng)工程中實(shí)際問題的能力，為進(jìn)一步研究和從事數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)和工程實(shí)踐提供良好的基礎(chǔ)和參考。

課程目標(biāo)3：具有創(chuàng)新意識(shí)，具備對(duì)新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)的初步能力；建立愛國(guó)情懷與擔(dān)當(dāng)意識(shí)、強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感，努力成為有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)?shù)臅r(shí)代新人。

2.2 教學(xué)內(nèi)容

2.2.1 教學(xué)內(nèi)容實(shí)例化

針對(duì)教學(xué)內(nèi)容理論脫離實(shí)際的問題，在新課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，典型電路、集成芯片的應(yīng)用環(huán)節(jié)中引入實(shí)例，如現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)生熟悉的數(shù)字電路，以及數(shù)字電路在重大科學(xué)工程中的應(yīng)用實(shí)例。一方面，讓學(xué)生了解數(shù)字電路在各行各業(yè)中的典型應(yīng)用，幫助學(xué)習(xí)理解電路的原理；另一方面為學(xué)生提供了一種模仿和借鑒的范例，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，有助于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。如在講解編碼的過程中，以身份證、學(xué)號(hào)為例，幫助學(xué)生理解編碼規(guī)則；在組合電路分析和設(shè)計(jì)的講解過程中，以投票表決器，智能家居中的多路控制等生活中的實(shí)例作為典型例題；在數(shù)據(jù)選擇器的講解過程中，通過分析通信傳輸過程中的硬件成本問題，幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)選擇器的工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景；在計(jì)數(shù)器的講解過程中，啟發(fā)學(xué)生發(fā)掘生活中的計(jì)數(shù)器，從不同應(yīng)用場(chǎng)景中的不同計(jì)數(shù)器歸納總結(jié)計(jì)數(shù)器的原理和功能。

2.2.2 教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化

數(shù)字電子技術(shù)課程內(nèi)容多而雜，既有邏輯代數(shù)基本理論，也有各類電路的分析設(shè)計(jì)方法，還有集成器件的應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)過程更注重單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解，而忽略了知識(shí)點(diǎn)之間的系統(tǒng)性，不利于學(xué)生從系統(tǒng)的角度分析和解決問題。因此，結(jié)合技術(shù)發(fā)展對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理精簡(jiǎn)，刪除陳舊的知識(shí)點(diǎn)（如門電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)），將精簡(jiǎn)后的知識(shí)點(diǎn)通過具體案例進(jìn)行串聯(lián)重構(gòu)，形成系統(tǒng)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。如以二進(jìn)制算數(shù)運(yùn)算為例，首先通過具體的計(jì)算實(shí)例分析二進(jìn)制四則運(yùn)算的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律，二進(jìn)制的四則運(yùn)算可以統(tǒng)一為加法和移位操作，而加法可以通過組合電路中的加法器來實(shí)現(xiàn)，移位可以通過時(shí)序電路中的移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)化的分析方法。

2.2.3 教學(xué)內(nèi)容思政化

“新工科”與“課程思政”相結(jié)合是當(dāng)前工科大學(xué)生能力培養(yǎng)及思想教育的新趨勢(shì)。課程教學(xué)要圍繞著新工科核心素養(yǎng)與社會(huì)主義核心價(jià)值觀課程思政進(jìn)行統(tǒng)一教學(xué)，同時(shí)還要結(jié)合《數(shù)字電子技術(shù)》課程的具體內(nèi)容，達(dá)到課程知識(shí)體系、新工科核心素養(yǎng)培養(yǎng)與課程思政社會(huì)主義核心價(jià)值觀協(xié)同育人的目的。這就需要我們深入發(fā)掘了專業(yè)課程的思政教育資源，將思政之“鹽”，融于課程之“湯”，形成思政融入專業(yè)、專業(yè)支撐思政的局面。積極探索、深入挖掘和拓展課程中所蘊(yùn)含的思政元素，尋找思政與專業(yè)知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的契合點(diǎn)，拓寬思政元素與專業(yè)知識(shí)的有機(jī)融入。具體內(nèi)容如表1所示。

2.3 教學(xué)模式與方法

2.3.1 線上線下混合式教學(xué)

針對(duì)課程內(nèi)容多課時(shí)少，大班教學(xué)的問題，采用線上線下混合教學(xué)模式，利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，建立課程線上資源。建設(shè)的線上資源包括國(guó)家級(jí)精品在線開放課程、習(xí)題庫(kù)、重難點(diǎn)突破專題微課、擴(kuò)展知識(shí)庫(kù)等，其中習(xí)題庫(kù)又細(xì)分為基礎(chǔ)習(xí)題庫(kù)、進(jìn)階習(xí)題庫(kù)、考研試題庫(kù)、競(jìng)賽題庫(kù)等。

通過線上平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、課中智慧教學(xué)、課后復(fù)習(xí)、作業(yè)提交等教學(xué)過程，將部分基礎(chǔ)內(nèi)容放在線上供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，而教師在線下課程中進(jìn)行總結(jié)、討論、答疑等教學(xué)環(huán)節(jié)。同時(shí)利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)。

另外，通過對(duì)線上資源進(jìn)行層次分化，如基礎(chǔ)資源，進(jìn)階資源，方便不同層次的學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，最大限度兼顧不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。同時(shí)把握學(xué)生習(xí)慣通過網(wǎng)絡(luò)交流的特性，利用線上平臺(tái)進(jìn)行即時(shí)溝通，第一時(shí)間獲取學(xué)生對(duì)于教學(xué)情況的反饋意見，從而及時(shí)調(diào)整線下教學(xué)，形成一個(gè)反饋-改進(jìn)的閉環(huán)式教學(xué)過程。

2.3.2 演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)課堂本課程除理論教學(xué)外，還配有實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目前普遍采用的教學(xué)模式是理論課和實(shí)驗(yàn)課分離，這種分離一定程度上同時(shí)影響理論課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，理論課上學(xué)生得不到直觀的感受，實(shí)驗(yàn)課上老師需要對(duì)基本理論進(jìn)行重復(fù)講解。為了增加理論和實(shí)踐的結(jié)合性，將部分方便演示的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過便攜式實(shí)驗(yàn)箱搬上理論課講臺(tái)，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，即時(shí)利用直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加深學(xué)生對(duì)于基本理論的理解。對(duì)于相對(duì)復(fù)雜，不方便利用便攜式實(shí)驗(yàn)箱即時(shí)演示的實(shí)驗(yàn)，也可以通過錄制實(shí)驗(yàn)視頻的方式，將實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果通過多媒體課件的方式呈現(xiàn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)資源建立開放實(shí)驗(yàn)室。將實(shí)驗(yàn)講解內(nèi)容錄成微課，供學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，學(xué)生可根據(jù)自身情況自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室，提高實(shí)驗(yàn)效率。

2.3.3 以賽促學(xué)

參加競(jìng)賽可有效提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力；指導(dǎo)競(jìng)賽可使教師與前沿技術(shù)接軌，更新知識(shí)體系，調(diào)整教學(xué)方式方法；備賽過程，教師和學(xué)生接觸歷年競(jìng)賽賽題和模擬賽題，可充實(shí)課程內(nèi)容。《數(shù)字電子技術(shù)》課程直接面向“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽，全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽等高水平賽事，通過組織、培訓(xùn)學(xué)生參加各類相關(guān)競(jìng)賽，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力、分析問題解決問題能力的提升。同時(shí)，也可以將競(jìng)賽題目作為案例引入到課堂教學(xué)過程中。

除了各類競(jìng)賽，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目也是提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要手段。以專業(yè)技術(shù)為依托，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練從專業(yè)基礎(chǔ)課中開始滲透，在課程的教學(xué)過程中，通過貼近生產(chǎn)和生活實(shí)踐的項(xiàng)目，讓學(xué)生分組完成項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生自我專業(yè)學(xué)習(xí)的同時(shí)，對(duì)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進(jìn)行訓(xùn)練，并鼓勵(lì)其進(jìn)一步挖掘項(xiàng)目的市場(chǎng)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值，在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。

2.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

課程評(píng)價(jià)采用定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)、過程性評(píng)價(jià)與期末考試評(píng)價(jià)相結(jié)合的多元化評(píng)價(jià)形式進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，本門課程考核方式及要求為：過程性評(píng)價(jià)占總成績(jī)的40%，期末考試評(píng)價(jià)占總成績(jī)的60%。

2.4.1 定性評(píng)價(jià)

定性評(píng)價(jià)在學(xué)期結(jié)束時(shí)通過問卷調(diào)查、課程教學(xué)座談會(huì)等形成完成。問卷的設(shè)計(jì)主要針對(duì)各課程目標(biāo)的達(dá)成情況，座談會(huì)主要為了解班級(jí)整體的學(xué)習(xí)效果和整個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成情況。問卷調(diào)查、課程教學(xué)座談會(huì)還可以征求學(xué)生對(duì)本課程教學(xué)的意見與建議，以便持續(xù)改進(jìn)。

2.4.2 定量評(píng)價(jià)

定量評(píng)價(jià)分為過程性評(píng)價(jià)和期末考試，過程性評(píng)價(jià)又進(jìn)一步細(xì)分為平時(shí)表現(xiàn)（包括線上線下）、課程作業(yè)、階段測(cè)試等，具體內(nèi)容如表2所示。

3 成果輻射推廣

3.1 教學(xué)成果

通過課程創(chuàng)新，本課程獲省級(jí)精品線下開放課程，校級(jí)混合式教學(xué)研究課程項(xiàng)目資助；教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師多人次獲校級(jí)教壇新秀、課堂教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)、青年教師教學(xué)基本功大賽一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)稱號(hào)。

3.2 學(xué)生反饋

主講教師的學(xué)生測(cè)評(píng)分，歷年居學(xué)院前列。通過對(duì)學(xué)生的隨機(jī)訪談和問卷調(diào)查，深入了解學(xué)生對(duì)教改效果的客觀評(píng)價(jià)。調(diào)查結(jié)果表明本課程教學(xué)創(chuàng)新能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化了學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)化理解，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐能力。教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽、智能車大賽等學(xué)科競(jìng)賽，近年來獲16項(xiàng)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，同時(shí)獲批國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目12項(xiàng)，并有逐年增加的趨勢(shì)。

3.3 輻射推廣

本課程的教學(xué)創(chuàng)新為同教研室的其他課程提供了思路和借鑒，形成了積極探索教學(xué)創(chuàng)新的良好氛圍，教研室近年來獲批多項(xiàng)省級(jí)質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目和課程建設(shè)項(xiàng)目。另外，本課程的教學(xué)創(chuàng)新方法也可以作為同類課程教學(xué)之參考。

4 結(jié)束語

為了實(shí)現(xiàn)“新工科”滿足未來新產(chǎn)業(yè)新技術(shù)需要的，具有實(shí)踐創(chuàng)新能力、動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、高技能高素質(zhì)的交叉復(fù)合型科技人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們以“以實(shí)例為引，帶動(dòng)實(shí)踐能力提升”為創(chuàng)新理念，對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式與方法、教學(xué)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)進(jìn)行了一系列改革和探索。雖然取得了一定的教學(xué)效果，但是課程改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，需要任課教師對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行不斷的研究和完善，才能更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐動(dòng)手能力，從而提高教學(xué)效果，培養(yǎng)出適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的新型人才。