工程教育認證+課程思政背景下數(shù)字電子技術課程教學的探討

田莉　胡鶴宇　康迎曦

【摘要】在“工程教育認證+課程思政”大背景下，將思政元素、工程認證和教學內容有機融已成為教學改革的重要內容。本文以工程教育專業(yè)認證為導向，挖掘《數(shù)字電子技術》課程的思政元素，構建了學習通+BOPPPS的教學模式。實踐表明：學習通+BOPPPS的教學模式較好地實現(xiàn)了信息技術、教學內容和思政元素的有機混合，能有效支撐工程教育認證畢業(yè)要求，在教學中應用效果良好。

【關鍵詞】工程教育認證? 課程思政? 學習通? 數(shù)字電子技術

【基金項目】以學生為中心的《電工電子技術》課程思政教學改革與實踐（2020年湖南省普通高等學校課程思政建設研究項目，HNKCSZ-2020-0887）;《電工電子技術》課程線上線下混合式“金課”建設的研究與實踐（2020年湖南省普通高等學校教學改革研究項目，HNJG-2020-0748）。

【中圖分類號】TM131.4;G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）07-0187-03

2016年12月召開的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記強調要堅持把“立德樹人”作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程﹐實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保證制度，是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，《中國工程教育專業(yè)認證》提出了12條畢業(yè)要求，如工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展﹑職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通等[2]。在“工程教育+課程思政”背景下，為滿足工程教育認證標準，又能保證實現(xiàn)專業(yè)課的育人目標，筆者從提取思政元素、教學模式兩方面嘗試，將《數(shù)字電子技術》課程中的思政元素、工程認證畢業(yè)指標和教學內容有機融融合。

1.以工程教育認證為導向的思政元素挖掘

《中國工程教育專業(yè)認證》分別從知識能力及素養(yǎng)方面設定了相應的12項目標，要求學生在掌握工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具等專業(yè)知識能力同時，還需培養(yǎng)學生工程與社會、溝通、個人和團隊、職業(yè)規(guī)范、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范和終身學習等人文素養(yǎng)[3-5]。在教學過程中，筆者發(fā)現(xiàn)《數(shù)字電子技術》課程內容隱含豐富的思政范疇，如職業(yè)責任、敬業(yè)奉獻、團隊合作意識、方法論、科學精神、馬克思主義哲學思想等。可見，專業(yè)工程認證畢業(yè)要求與《數(shù)字電子技術》課程蘊含的思政范疇有很高的契合度和交集性，表1給出了《數(shù)字電子技術》課程的思政范疇和其支撐的畢業(yè)要求[6]。本課程從知識能力和人文素養(yǎng)兩大方面進行了思政元素的挖掘，期望實現(xiàn)以認證為導向的課程思政。

表1? 《數(shù)字電子技術》課程思政范疇

及支撐工程認證的畢業(yè)要求

1.1知識能力的思政元素

在介紹數(shù)字電子技術的發(fā)展史時，融入美國制裁中興事件、華為5G技術，使同學深刻感受“自主創(chuàng)新、核心科技”是強國之重，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當，支持“工程與社會”的畢業(yè)要求。在講解補碼運算時，引入超強計算、人工智能的優(yōu)勢，引導學生應用高科技術手段解決問題時應遵守科學中的倫理與道德，支持“使用現(xiàn)代工具”的畢業(yè)要求。在學習CMOS的電路結構和工作原理，介紹CMOS的科學前沿如二維材料CMOS 結構的紅外探測器，CMOS結構的傳感器等，引導學生深刻認識創(chuàng)新思維在工程、科研中的重要性，支撐“設計/開發(fā)方案”的畢業(yè)要求。在講解組合邏輯電路設計時，同一電路實現(xiàn)可選用的電子器件種類有限，因此，需將邏輯函數(shù)的形式轉變?yōu)榕c器件相適應的形式，以此映射解決問題需要學會“變通”，啟發(fā)學生在科學研究中學會靈活處理問題，鍛煉學生的解決問題能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新開放思維，支撐“問題分析”的畢業(yè)要求。觸發(fā)器學習經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—研究解決方案—再發(fā)現(xiàn)問題—再解決問題—成果總結”的過程，以此融入科學研究的基本思維，支撐“研究”的畢業(yè)要求。

1.2人文素養(yǎng)的思政元素

在學習常用編碼時，通過介紹生活中的常用編碼如郵政編碼、車牌編碼、身份證編碼，學號編碼，引導學生規(guī)范編碼書寫、不冒用和不借用車牌、身份證、學號等，嚴格遵守學校和國家的各項規(guī)章制度，從而融入社會主義核心價值觀“誠信”，支撐“職業(yè)規(guī)范”的畢業(yè)要求。通過卡諾圖化簡使得實現(xiàn)一定的功能所用到的元器件個數(shù)減少，引導學生減少元器件對環(huán)境污染，樹立環(huán)保意識、杜絕資源浪費，融入社會主義建設核心理念：“綠水青山就是金山銀山”，支持“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”的畢業(yè)要求。化簡一組多輸出邏輯函數(shù)不能以求出每個函數(shù)的最簡形式為目標，映射個人與集體的關系，培養(yǎng)學生的大局觀和大局意識，培養(yǎng)工程項目中支撐“個人和團隊”的畢業(yè)要求。溝通與項目管理：通過完成數(shù)字技術的項目，以此融入項目實施、管理流程和溝通意識，在掌握培養(yǎng)學生的溝通能力、重視語言藝術、文化水平等，支撐“溝通”和“項目管理”的畢業(yè)要求。通過施密特觸發(fā)器電路的正反饋電路部分，映射學生的“三思”和自省能力，形成正反饋，激發(fā)學生通過不斷自省提升和完善自己，支撐“終身學習”畢業(yè)要求。

2.BOPPPS+學習通的教學模式

為有效地將思政元素融入教學內容從而支撐工程認證的畢業(yè)要求，筆者以BOPPPS教學模式為指導，利用學習通信息化手段為輔助進行了教學設計?；趯W習通+BOPPPS模式的教學過程如圖1所示。該模式指導下的教學過程實施具體如下：（1）引入環(huán)節(jié)。利用超星學習通發(fā)布含思政元素的社會新聞、有趣的案例和實現(xiàn)的項目等，其目的在于使學生產(chǎn)生強烈的學習興趣和學習動力。（2）學習目標。該環(huán)節(jié)需要教師言簡意賅地闡明知識目標、能力目標和素質目標或思政目標，學習目標可利用超星學習通的公告功能或群聊功能提前發(fā)布。（3）前測。在該環(huán)節(jié)，教師利用超星學習通創(chuàng)建主觀題、投票題、單選題、多選題等進行簡短測試，教師通過反饋可及時調整課程內容深度與進度。在此環(huán)節(jié)中，針對引入環(huán)節(jié)中素材的測試可了解學生的價值觀、方法論等。（4）參與式學習。教師可以利用學習通工具有效開展小組討論、個人報告、情境模擬、角色扮演和開展辯論等活動。對于簡單知識點，可以利用學習通創(chuàng)建單選題、多選題、主觀題、投票題等進行鞏固，對于疑難知識點可以利用“投票”功能;對于任務型、案例型的教學，教師可以利用學習通創(chuàng)建小組進行組內討論。在參與式環(huán)節(jié)中，教師可以根據(jù)挖掘的思政元素引導學生形成正確的價值觀、人生觀和方法論等。（5）后測環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)中，教師可以利用學習通進行隨堂測試，學生以圖片、文檔、視頻方式提交。教師可以布置心得、日志等類型的作業(yè)來對學生的態(tài)度、價值觀等做更深層次的認知。（6）總結。教師利用白板功能，讓學生利用思維導圖的方式進行課堂總結。教師鼓勵學生在討論區(qū)、群聊區(qū)發(fā)表對課堂中相關案例的觀點、問題的解決思路和方案，幫助同學樹立正確的價值觀、人生觀和方法論等。

3.實踐案例

《數(shù)字電子技術》是電氣工程、自動化等電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，555定時器接成的多諧震蕩電路是本課程的一個重要知識點。利用基于學習通+BOPPPS教學模式，筆者對“555定時器接成的多諧震蕩電路”教學過程進行了重新設計和實踐。該教學案例以學習通為主要信息化手段，將思政元素、教學內容融入BOPPPS教學環(huán)節(jié)中以達到《數(shù)字電子技術》課程思政和專業(yè)認證要求。

（1）引入環(huán)節(jié)，以問題的方式導入。問題：日常生活中我們都見過防盜電路、還有救護車電路，這些電路是如何實現(xiàn)的呢？拋出與生活中常用的案例，引起學員思考、調動學員的學習興趣。（2）學習目標。知識目標：由555構成多諧振蕩器原理的分析;555多諧振蕩器的周期、頻率計算方法。能力目標：應用555定時器構成多諧振蕩器設計電路。素質目標：培養(yǎng)學生的研究思維，提高學生法制和文明意識。（3）前測。本環(huán)節(jié)設計了兩個測試題。第一個測試題：555定時器的邏輯功能？第二個測試題：施密特觸發(fā)電路是如何構成多諧震蕩電路？通過學習通發(fā)布測試題，根據(jù)反饋結果，對參與式教學環(huán)節(jié)起到“投石問路”的作用。（4）參與式學習。主要以問題為先導，融入探究性學習過程。該環(huán)節(jié)通過以下3個步驟實現(xiàn)，步驟1：給出555定時器接成多諧震蕩電路，利用學習通分組限時討論“555定時器是如何接成施密特觸發(fā)器？在施密特觸發(fā)器的基礎上如何形成多諧震蕩電路？”通過問題導向和小組討論的方式，實現(xiàn)課程教學目標：掌握555定時器接成的多諧震蕩電路。步驟2：采用Multisim軟件對多諧震蕩電路進行仿真，通過多諧震蕩電路的輸出電壓的仿真波形，提出問題“電容充電時間、放電時間和電路的震蕩周期？如何改變周期？”通過實驗仿真和問題為導向的方式，實現(xiàn)課程教學目標：555多諧振蕩器的周期頻率計算方法。步驟3：在步驟2的基礎上，用學習通隨機點名讓學生回答占空比表達式？引導學生觀察占空比是始終大于50%的，提出問題“如何用555定時器組成占空比可調的多諧震蕩電路”？ 教師回顧用施密特觸發(fā)電路構成占空比可調的多諧震蕩電路，引導大家思考問題。至此，參與式學習環(huán)節(jié)結束。在這個環(huán)節(jié)中，以合作討論、引導思考、仿真驗證為主要的參與活動，在這個過程讓學生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—研究解決方案—再發(fā)現(xiàn)問題—再解決問題”的過程，以此融入科學研究的基本思維，支撐“研究”的畢業(yè)要求。此外，采用仿真軟件培養(yǎng)同學理論聯(lián)系實際的意識和方法，并支撐“使用現(xiàn)代工具”的畢業(yè)要求。（5）后測。利用學習通發(fā)布兩個主觀測試題以檢驗教學目標和學以致用的目的。測試題1：用555定時器設計一個多諧震蕩電路，要求震蕩周期為1S，輸出脈沖幅度大于3V而小于5V，輸出脈沖的占空比為2/3。測試題2：已知555定時器組成的報警電路，分析該電路是如何實現(xiàn)報警功能的？在這個環(huán)節(jié)中，通過測試達到“學以致用”的目的，培養(yǎng)同學理論聯(lián)系實際的意識和方法論，并支撐“問題分析”“工程知識”的畢業(yè)要求。（6）總結。利用學習通白板功能，用思維導圖形式總結知識內容。在該環(huán)節(jié)也可布置思政的相關討論：在引入環(huán)節(jié)的防盜門電路和救護車電路視頻，討論如果遇見盜竊事件，同學們如何做？引導同學學以致用、生活中加強防盜意識，面對罪犯在保護自己的同時伸張正義，融入社會主義核心價值觀“法制”。救護車電路案例中，引導同學生命第一，文明禮讓，進行社會主義核心價值觀“文明”的教育。

可見，在本教學案例中，通過參與式環(huán)節(jié)支撐了“使用現(xiàn)代工具”“研究”的畢業(yè)要求，而課程思政在引入、學習目標、參與式環(huán)節(jié)、總結這四個環(huán)節(jié)得以體現(xiàn)。

4.結語

在課程思政和專業(yè)認證大背景下，為實現(xiàn)《數(shù)字電子技術》課程思政和專業(yè)認證的融合，筆者挖掘以專業(yè)認證為導向的思政元素，構建了學習通+BOPPPS的模式，在該模式的指導下，筆者對“555定時器接成的多諧震蕩電路”內容進行了重新設計和實踐。該案例表明：教師可以根據(jù)具體課程、教學內容將教學思政元素、認證的畢業(yè)要求和信息化教學手段有效地融入到BOPPPS各環(huán)節(jié)中。本文的思政元素和基于學習通+BOPPPS的教學實施對《數(shù)字電子技術》課程的教學設計有一定的指導作用，為“課程思政+專業(yè)認證”背景下教學改革提供參考。

參考文獻：

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作者簡介：

田莉（1980年-），女，博士，副教授，碩士生導師，研究方向：主要從事電路理論的教學工作和電子材料與器件的研究工作。