高等教育課程改革中信息技術(shù)的應(yīng)用探索

劉金芳 劉磊 劉瑤 張鵬

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.050

摘? 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各高校積極開(kāi)展信息化建設(shè)，推行智慧教學(xué)，探索信息技術(shù)與教育的融合。文章基于“數(shù)字邏輯”課程信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，從提升教師信息化教學(xué)能力，建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)，“數(shù)字邏輯”課程與理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、思政教學(xué)融合等多個(gè)角度來(lái)探索信息技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)施路徑。信息技術(shù)與高等教育的深度融合已是大勢(shì)所趨，并將推動(dòng)高等教育教學(xué)改革不斷前進(jìn)。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);高等教育;數(shù)字邏輯;教學(xué)改革

中圖文分類(lèi)號(hào)：TP331.1;G434? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2021）09-0195-04

The Exploration of Information Technology Application in?Higher Education Curriculum Reform

——Take “Digital Logic” Course as an Example

LIU Jinfang1，LIU Lei1，LIU Yao1，ZHANG Peng2

（1.Lingnan Normal University，ZhanJiang? 524048，China;2.Qiqihar University，Qiqihar? 161006，China）

Abstract：With the wide application of internet and other technologies，universities actively carry out informatization construction，promote wisdom teaching，and explore the integration of information technology and education. Based on the current situation of “Digital Logic” course informatization construction，this paper explores the application and implementation path of information technology from the perspectives of improving teachersinformatization teaching ability，building teaching resource base，and integrating theory teaching，practice teaching and ideological and political teaching with “Digital Logic” course. The deep integration of information technology and higher education has been the general trend and will promote the teaching reform of higher education.

Keywords：information technology;higher education;digital logic;teaching reform

0? 引? 言

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，高等教育理念也發(fā)生了新的變化，信息化建設(shè)已成為高等學(xué)校教育和發(fā)展的主要趨勢(shì)?！秶?guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》文件中提出“要以教育信息化推動(dòng)教育現(xiàn)代化，積極促進(jìn)信息技術(shù)與教育的融合創(chuàng)新發(fā)展”?！吨袊?guó)教育現(xiàn)代化2035》中也提到“要提高教師現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的能力，推進(jìn)智慧教育，強(qiáng)化學(xué)習(xí)共同體”。當(dāng)前，信息技術(shù)正逐漸改變傳統(tǒng)的高等教育生態(tài)、高校課堂形態(tài)、班級(jí)形態(tài)，高等教育已經(jīng)進(jìn)入“用技術(shù)支撐實(shí)現(xiàn)教育體系變革”的成熟階段。特別是新冠疫情時(shí)期對(duì)在線教學(xué)需求的提升，更加快了信息化手段在課堂教學(xué)中的應(yīng)用速度。就目前來(lái)看，全國(guó)各類(lèi)院校在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息技術(shù)與教學(xué)有機(jī)結(jié)合的軟硬件方面都投入了相當(dāng)?shù)馁Y源，使信息技術(shù)與教育的融合方式方法發(fā)生了深刻變革，并取得了一定的成效。本文以計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課“數(shù)字邏輯”為例，探索了信息技術(shù)在理論和實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方法，充分發(fā)揮其在驅(qū)動(dòng)教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展中的作用。

1? “數(shù)字邏輯”課程信息化建設(shè)現(xiàn)狀

集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展使得新器件、新組件層出不窮，新概念及新方法不斷涌現(xiàn)，這將導(dǎo)致“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，多數(shù)教材更新較慢，無(wú)法跟上時(shí)代技術(shù)前進(jìn)的步伐，缺乏最前沿相關(guān)技術(shù)的介紹，且通常采用教師講解、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式。這種“滿(mǎn)堂灌”的教學(xué)方式使學(xué)生的課堂參與度較低，因此學(xué)生難以真正融入教學(xué)過(guò)程中，導(dǎo)致教學(xué)效率低、教學(xué)效果差。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，“數(shù)字邏輯”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊單一，且多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，但對(duì)于學(xué)生能力的提升無(wú)法發(fā)揮積極的作用。在思政環(huán)節(jié)，高校思政教育的建設(shè)及發(fā)展一直處于時(shí)代的前沿。在全國(guó)范圍內(nèi)如火如荼開(kāi)展的高校教師教學(xué)大賽、教學(xué)創(chuàng)新大賽等，全面落實(shí)了新時(shí)代立德樹(shù)人的根本任務(wù)，打造了教學(xué)改革的風(fēng)向標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了卓越教學(xué)的價(jià)值追求。如何利用“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”等新興信息技術(shù)有效推動(dòng)高校思政教育的進(jìn)一步發(fā)展，以滿(mǎn)足當(dāng)代教師和學(xué)生的需求，成為教育工作者普遍關(guān)注的時(shí)代命題。

作為計(jì)算機(jī)類(lèi)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程應(yīng)以高速發(fā)展的數(shù)字集成電路為紐帶，以“夯實(shí)基礎(chǔ)、開(kāi)拓視野、激發(fā)潛力、提升素質(zhì)”為總體目標(biāo)，在要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握邏輯電路的分析、設(shè)計(jì)與應(yīng)用的同時(shí)，融合時(shí)代元素，將價(jià)值導(dǎo)向與素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，將教學(xué)目標(biāo)細(xì)化為知識(shí)、能力、德育三個(gè)分目標(biāo)。

2? “數(shù)字邏輯”課程中信息技術(shù)的應(yīng)用探索

在高等教育信息化建設(shè)推動(dòng)教育教學(xué)改革的實(shí)踐中，教師需要充分理解信息化教學(xué)的內(nèi)涵和優(yōu)勢(shì)，繼而推動(dòng)教學(xué)改革不斷發(fā)展。在“數(shù)字邏輯”課程中，要實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展。

2.1? 教師信息化教學(xué)能力的提升

《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中曾提到“要大力提升教師信息素養(yǎng)，推動(dòng)教師積極有效開(kāi)展教育教學(xué)”。課程教學(xué)的改革和創(chuàng)新離不開(kāi)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。目前，各高校正不斷加大能支持信息化教學(xué)的硬件設(shè)施與軟件資源的建設(shè)力度，通過(guò)建設(shè)數(shù)字化校園，鼓勵(lì)開(kāi)展“線上+線下”混合式教學(xué)，制定激勵(lì)機(jī)制等方式為開(kāi)展信息化教學(xué)創(chuàng)造條件。在成熟機(jī)制及技術(shù)的有力支持下，教師選擇信息化教學(xué)方式，主動(dòng)增強(qiáng)自身信息化教學(xué)能力的意愿明顯提升。通過(guò)參加信息化教學(xué)能力培訓(xùn)、專(zhuān)家講座和課堂展示，教師能進(jìn)一步掌握信息化教學(xué)的理念、方式及實(shí)踐運(yùn)用技巧，使其可利用先進(jìn)的信息化教學(xué)工具，構(gòu)建智慧教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)新教學(xué)模式。

2.2? 數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)

教學(xué)資源庫(kù)可以為教師課堂教學(xué)現(xiàn)代化提供充足的保障，因此建設(shè)一個(gè)開(kāi)放性、內(nèi)容豐富并具有特色的教學(xué)資源庫(kù)越來(lái)越重要：

（1）在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)前，教師要注重教育資源的挖掘及整合，實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置。借助信息網(wǎng)絡(luò)工具，利用高等教育的慕課、微課等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源可以取眾人之長(zhǎng)，打破普通大學(xué)和一流大學(xué)間的壁壘、打破時(shí)間及空間限制，突破傳統(tǒng)課堂的邊界藩籬，真正實(shí)現(xiàn)教育資源配置效率的最大化。

（2）建立以圖片、動(dòng)畫(huà)仿真、短視頻為主的形象化教學(xué)完整課件，在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上融入最新科研成果及思政元素，保證本門(mén)課程的先進(jìn)性。

（3）建立包括教學(xué)大綱、電子教案、實(shí)驗(yàn)演示以及適于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的雨課堂練習(xí)題、試題庫(kù)等課程資源，利用高校已建成的智慧課堂系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)。

2.3? 信息化技術(shù)與理論教學(xué)的融合

人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展為課堂教學(xué)帶來(lái)了無(wú)限的發(fā)展機(jī)遇。教學(xué)智能化是教學(xué)數(shù)字化的進(jìn)一步發(fā)展，是教育領(lǐng)域?qū)夹g(shù)發(fā)展的主動(dòng)追求和深入應(yīng)用，是教學(xué)現(xiàn)代化的體現(xiàn)。在課堂教學(xué)前后，學(xué)生可以利用資源庫(kù)中的微課教學(xué)資源針對(duì)具體的知識(shí)點(diǎn)開(kāi)展預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，以契合當(dāng)前智能化、移動(dòng)化、碎片化的學(xué)習(xí)趨勢(shì)。在課堂教學(xué)中，教師可以利用更加“智慧”的教學(xué)環(huán)境，更好地收集教學(xué)過(guò)程信息，并利用其智慧屬性對(duì)數(shù)據(jù)加以分析。目前被各高校廣泛使用的“雨課堂”“超星學(xué)習(xí)通”“學(xué)堂在線”等移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件大都具有收集、統(tǒng)計(jì)、分析數(shù)據(jù)等功能。

例如，在我校推廣的雨課堂教學(xué)具有簽到、隨機(jī)點(diǎn)名、課件發(fā)布、疑問(wèn)反饋、分組、討論、作業(yè)批改、答題情況統(tǒng)計(jì)分析等功能，教師在知識(shí)點(diǎn)講授后可發(fā)布相應(yīng)的測(cè)試題，并利用雨課堂的數(shù)據(jù)分析功能，生成教學(xué)反饋信息，對(duì)教師教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化指導(dǎo)。圖1～4為“數(shù)字邏輯”課程實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的部分?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)“教—學(xué)—反饋”這樣的有效循環(huán)可以達(dá)到提升教學(xué)效果的目的，且能夠幫助教師充分利用課堂時(shí)間，擺脫許多繁重、重復(fù)性的工作，減少耗費(fèi)在教學(xué)反饋階段的時(shí)間和精力。

2.4? 信息化技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)的融合

“數(shù)字邏輯”課程是計(jì)算類(lèi)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其配套的“數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)”在該專(zhuān)業(yè)的硬件課程群中占據(jù)著重要地位。隨著當(dāng)前集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已由基于標(biāo)準(zhǔn)芯片的電路連接設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛谟布幊痰拇笠?guī)模集成電路設(shè)計(jì)，故而實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)也應(yīng)朝著“硬件軟件化”的方向轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)教學(xué)將原有硬件實(shí)驗(yàn)與EDA實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。通過(guò)訪問(wèn)資源庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)演示、短視頻等資源可以讓學(xué)生開(kāi)拓視野、提升學(xué)習(xí)興趣并盡快掌握EDA技術(shù)的原理和方法。在具體內(nèi)容方面，可減少門(mén)電路參數(shù)測(cè)試、芯片參數(shù)分析等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。為了增加知識(shí)的具象性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)均來(lái)源于日常生活或?qū)嶋H工程案例，例如多數(shù)表決器、奇偶校驗(yàn)器、CPU運(yùn)算單元、交通燈控制電路等。通過(guò)EDA技術(shù)在“數(shù)字邏輯”實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，學(xué)生可以克服現(xiàn)有硬件實(shí)驗(yàn)條件的不足，并提高學(xué)生的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的能力。

2.5? 信息化技術(shù)與思政教學(xué)的融合

思政課程，是進(jìn)行思想政治教育的課程。在高等教育的范疇內(nèi)對(duì)學(xué)生開(kāi)展思想政治教育，不能只寄希望于思政課和輔導(dǎo)員，更要在貫穿整個(gè)大學(xué)生涯的專(zhuān)業(yè)課中實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人、潤(rùn)物無(wú)聲。這就需要專(zhuān)業(yè)課教師深入發(fā)掘課程中蘊(yùn)含的思政元素，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)的統(tǒng)一。

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)正不斷地重塑教育形態(tài)，思政教育的實(shí)踐路徑有了新的載體和形式。在全國(guó)掀起思政教育的熱潮下，如何利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)思政教育的創(chuàng)新已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題并取得了一定的研究成果。通過(guò)課程資源建設(shè)、教學(xué)模式改革能夠有效提升思政教育的時(shí)效性。

一方面需要專(zhuān)業(yè)課教師具有一定的數(shù)據(jù)挖掘能力和數(shù)據(jù)分析能力，先了解學(xué)生對(duì)馬克思主義理論的傾向性，再采取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析、思考思政教育方式的創(chuàng)新。另一方面需要把思想政治教育融入教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸感和交互性，提高課程思政的教學(xué)效果。

例如在“邏輯代數(shù)基礎(chǔ)”這章，以我國(guó)“九章”計(jì)算機(jī)為例，講述了邏輯代數(shù)與電子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)之間的關(guān)系。期間介紹國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)發(fā)展的艱辛歷程、超級(jí)計(jì)算機(jī)及量子計(jì)算機(jī)發(fā)展水平對(duì)國(guó)家的重要意義等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及愛(ài)國(guó)熱情，增強(qiáng)大學(xué)生的道路自信、制度自信和文化自信。又如，在講授組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)時(shí)，可引入唯物辯證法的最根本法則——矛盾論。為了避免邏輯電路的冗余，考慮電路的可靠性及成本問(wèn)題，需要對(duì)電路進(jìn)行化簡(jiǎn)。但化簡(jiǎn)后，又極可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。將電路問(wèn)題引申為哲學(xué)問(wèn)題，理清主要矛盾和次要矛盾的關(guān)系，潛移默化的引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀。

3? 結(jié)? 論

在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的支持下，在全新教育理念的引領(lǐng)下，在新冠疫情移動(dòng)化教學(xué)的契機(jī)下，高等教育信息化建設(shè)獲得了千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。隨著疫情防控的常態(tài)化，高等教學(xué)雖然已經(jīng)回歸傳統(tǒng)教育的方式，但信息化教學(xué)的思想已經(jīng)植入教師的腦海，改變了教師固有的教學(xué)觀念，越來(lái)越多的教師愿意嘗試用與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)思想、全新的教學(xué)方式、靈活多變的教學(xué)手段不斷地豐富和充實(shí)課堂教學(xué)，延長(zhǎng)課堂教學(xué)的時(shí)間，拓寬課堂教學(xué)的空間，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升教學(xué)效果。截至2020年4月，全國(guó)千余所高校開(kāi)展線上教學(xué)，95萬(wàn)余名高校教師開(kāi)設(shè)在線課程，參加在線課程學(xué)習(xí)的人數(shù)累計(jì)達(dá)11.8億人次。信息化建設(shè)與高等教育的有效融合，將使傳統(tǒng)的高等教育煥發(fā)新的生機(jī)，并推動(dòng)高等教育教學(xué)改革不斷發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：劉金芳（1982—），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，講師，工學(xué)博士，研究方向：信息融合濾波理論、人工智能;劉磊（1981—），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士

學(xué)位，研究方向：人工智能;劉瑤（1982—），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，副教授，工學(xué)博士，研究方向：高光譜技術(shù);張鵬（1982—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，工學(xué)博士，研究方向：信息融合濾波理論。

收稿日期：2021-04-23

基金項(xiàng)目：廣東省教育教學(xué)改革項(xiàng)目（387- LSJGZH1903）;嶺南師范學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目（LSJGZH1903）;黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（SJGY20200781）;齊齊哈爾大學(xué)學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（JGXM_QUG_Z201 801）