課程思政視域下模擬電路與數(shù)字電路課程教學(xué)設(shè)計(jì)研究

郭曉然 許燕 劉彩

關(guān)鍵詞：課程思政；立德樹(shù)人；模擬電路與數(shù)字電路；教學(xué)設(shè)計(jì)

0 引言

2016年習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)上指出“要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人”。為了進(jìn)一步適應(yīng)人工智能、智能制造等新領(lǐng)域的技術(shù)革命與產(chǎn)業(yè)變化，深化工程教育改革勢(shì)在必行，“新工科”就是基于國(guó)際戰(zhàn)略形式、中國(guó)戰(zhàn)略發(fā)展需求、立德樹(shù)人要求提出的工程教育改革方向[1-2]。從“大思政”的角度出發(fā)，深入挖掘與提煉課程所負(fù)載的思政元素，從教學(xué)育人向課程育人過(guò)渡，做好專業(yè)學(xué)科與思政課程的有效互動(dòng)，形成協(xié)同育人機(jī)制具有重要意義。

“模擬電路與數(shù)字電路”是西北民族大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，具有知識(shí)點(diǎn)多、實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用基礎(chǔ)廣泛、知識(shí)更新快等特點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，以專業(yè)知識(shí)和技能傳授為主，將思政元素以潛移默化的方式貫穿于知識(shí)點(diǎn)中，逐步提升專業(yè)教育與思政教育同向同行的育人功能，是課程改革創(chuàng)新的重要方向。本文以該課程為例，從思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)模式改革和評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行探討。

1“模擬電路與數(shù)字電路”課程思政必要性

1.1 課程簡(jiǎn)介

“模擬電路與數(shù)字電路”分為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩個(gè)部分，課程開(kāi)設(shè)情況如表1所示。理論課包含大量的基礎(chǔ)科學(xué)內(nèi)容，公式、定理、方法等專業(yè)知識(shí)中蘊(yùn)含著豐富的哲學(xué)思想。實(shí)驗(yàn)課通過(guò)電路分析、設(shè)計(jì)與操作培養(yǎng)學(xué)生解決電子工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和未來(lái)職業(yè)發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。

1.2 教學(xué)現(xiàn)狀

目前課程思政工作的開(kāi)展力度欠缺，主要存在兩種情況：一是專業(yè)教師授課時(shí)主要側(cè)重專業(yè)知識(shí)的講述和方法技能的訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生德育培養(yǎng)的關(guān)注程度不夠，對(duì)思政元素的積累和挖掘較少；二是僅將思政內(nèi)容簡(jiǎn)單嵌入課程，專業(yè)教育和思政教育各自為政，枯燥地講大道理，學(xué)生只是被動(dòng)接受，課上抬頭率、點(diǎn)頭率較低。

課程開(kāi)課對(duì)象是大二學(xué)生，基本為“00后”，大多學(xué)生經(jīng)受的逆境及挫折少，缺乏精神依靠，容易受實(shí)用主義、享樂(lè)主義、功利主義的影響；對(duì)于新鮮事物的接受能力強(qiáng)，但缺乏辨別力，對(duì)事物的復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不足，做事憑感覺(jué)和主觀思維；有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，綜合素質(zhì)較高，但普遍缺乏合作意識(shí)。

大二是學(xué)生的世界觀、人生觀、價(jià)值觀形成時(shí)期，也是激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣、確立專業(yè)方向的關(guān)鍵階段，因此是實(shí)施課程思政教育的良好時(shí)機(jī)?！澳M電路與數(shù)字電路”課程僅有54個(gè)學(xué)時(shí)，涉及的知識(shí)面廣、內(nèi)容多，需要全面梳理教學(xué)內(nèi)容，合理分配學(xué)時(shí)，創(chuàng)新教學(xué)方式，在教學(xué)知識(shí)點(diǎn)中巧妙地融入思政資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的辯證思維，培養(yǎng)科學(xué)精神、人文素養(yǎng)、使命感和責(zé)任感，以實(shí)現(xiàn)“成人成才一體化”的育人目標(biāo)。

2 教學(xué)內(nèi)容的思政設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是專業(yè)課程的重要支撐，也是課程思政的關(guān)鍵載體，首先需要明確專業(yè)教學(xué)目標(biāo)和德育目標(biāo)。其中專業(yè)教學(xué)目標(biāo)是對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，要求學(xué)生做到基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，具有解決常見(jiàn)的工程實(shí)踐問(wèn)題能力以及一定的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。德育目標(biāo)是提高學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，增強(qiáng)家國(guó)情懷與建設(shè)祖國(guó)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)?！澳M電路與數(shù)字電路”課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)和教學(xué)方式如表2所示。

2.2 課程思政設(shè)計(jì)

課程思政是思政教育與專業(yè)課程的交叉融合，既要遵循專業(yè)課的教學(xué)規(guī)律，又要突出思想政治教育的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)上要與具體內(nèi)容相結(jié)合，保證思政元素的科學(xué)凝練和有機(jī)融入，實(shí)施上要適時(shí)呈現(xiàn)、恰當(dāng)傳達(dá)、體量合適。專業(yè)教師通過(guò)精心設(shè)計(jì)，讓思政元素自然地流淌于課程教學(xué)之中，才能以“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的方式提升育人實(shí)效。通過(guò)深入挖掘“模擬電路與數(shù)字電路”課程所隱含的思政教育資源，確定每章的思政內(nèi)容要點(diǎn)如下[3-5]。

2.2.1 緒論

首先，講述半導(dǎo)體和電子技術(shù)的發(fā)展史，體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展進(jìn)步的來(lái)之不易，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考“科學(xué)發(fā)展的不竭動(dòng)力”，即大膽質(zhì)疑、勇于挑戰(zhàn)的創(chuàng)新意識(shí)。

接下來(lái)簡(jiǎn)述中國(guó)航空航天的飛速進(jìn)展：神舟十二號(hào)、十三號(hào)載人飛船前后發(fā)射成功，天問(wèn)一號(hào)成功著陸于火星，北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成。目前在航天航空和軍工電子領(lǐng)域堅(jiān)持走芯片自主研發(fā)道路，基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信自豪感。再通過(guò)制裁中興、斷供華為事件，講述高端芯片領(lǐng)域的“卡脖子”困境，強(qiáng)調(diào)“自主創(chuàng)新、科技興國(guó)”的重要意義，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的奮斗目標(biāo)和獻(xiàn)身社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

最后，提出作業(yè)規(guī)范要求，強(qiáng)調(diào)“做事有原則，做人守規(guī)矩”，讓學(xué)生從小事出發(fā)，以小見(jiàn)大，有意識(shí)地培養(yǎng)自己的職業(yè)素養(yǎng)，弘揚(yáng)工匠精神。

2.2.2 基本放大電路

雖然不同放大電路的結(jié)構(gòu)有差別，但是放大的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換和控制，引導(dǎo)學(xué)生面對(duì)紛繁復(fù)雜的事物時(shí)，要善于抓住事物的根本和關(guān)鍵，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。此外，選擇放大電路的接法時(shí)，要先看性能的需求指標(biāo)，說(shuō)明解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)首先要明確需求，之后才能決定方法與形式。

2.2.3 集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器一般由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、偏置電路組成，蘊(yùn)含了命運(yùn)共同體的價(jià)值觀，即“分工合作、互聯(lián)互幫、互惠互利”。推動(dòng)建設(shè)人類命運(yùn)共同體，源自中華文明雖歷經(jīng)滄桑，但始終保持不變的“天下”情懷。包含了“以和為貴”“四海之內(nèi)皆兄弟”的和平思想，“己所不欲，勿施于人”的處世之道，以及“窮則獨(dú)善其身，達(dá)則兼濟(jì)天下”的價(jià)值判斷，這些都是中華文化的重要基因。

比例運(yùn)算放大器的輸出等于輸入與放大倍數(shù)之積，可形象類比“不以善小而不為，不以惡小而為之”的量變到質(zhì)變哲理。

2.2.4 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

邏輯函數(shù)有真值表、函數(shù)式、邏輯圖、波形圖、卡諾圖等多種表示方法，反映事物普遍具有復(fù)雜多樣性。進(jìn)而分析各種表示方法的特點(diǎn)，函數(shù)式簡(jiǎn)單卻不如真值表能直觀展現(xiàn)邏輯功能，邏輯圖便于制作實(shí)物電路，卡諾圖擅長(zhǎng)化簡(jiǎn)，在數(shù)字電路分析和設(shè)計(jì)中需采取靈活適宜的方法，取長(zhǎng)補(bǔ)短、互相補(bǔ)充達(dá)到目的。

邏輯式化簡(jiǎn)可以簡(jiǎn)化邏輯電路，降低系統(tǒng)成本、提高可靠性，從而引申出刪繁就簡(jiǎn)、返璞歸真的極簡(jiǎn)哲學(xué)。公式法化簡(jiǎn)和卡諾圖法化簡(jiǎn)是兩種不同的化簡(jiǎn)方法，引導(dǎo)學(xué)生理解“條條大路通羅馬”所說(shuō)明的道理：做成一件事的方法不止一種，通往成功的路不止一條，解決問(wèn)題時(shí)應(yīng)多思考。

2.2.5 邏輯門(mén)電路

萬(wàn)事萬(wàn)物都有一個(gè)發(fā)展過(guò)程，門(mén)電路的發(fā)展凝聚了前人科學(xué)家的智慧，引用荀子的“不積跬步無(wú)以至千里，不積小流無(wú)以成江海”，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)和工作貴在不斷積累，做事的時(shí)候要不怕苦不怕累，一步一個(gè)腳印邁向人生夢(mèng)想殿堂，切不可眼高手低。

2.2.6 組合邏輯電路

組合邏輯電路是將各種門(mén)電路集合在一起實(shí)現(xiàn)某種功能的整體電路，引導(dǎo)學(xué)生思考個(gè)人與集體間相輔相成、辯證統(tǒng)一的關(guān)系。集體是由個(gè)人組成的，個(gè)人作用的發(fā)揮在不同程度上影響集體的力量。所以要充分發(fā)揮個(gè)人在團(tuán)隊(duì)（集體）中的作用，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。進(jìn)而引申出國(guó)家的發(fā)展與每個(gè)人息息相關(guān)，所謂天下興亡，匹夫有責(zé)，中國(guó)夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)需要每個(gè)人添磚加瓦，承擔(dān)起自己的責(zé)任與義務(wù)。

2.2.7 觸發(fā)器

數(shù)字電路中的記憶單元仍然是由組合邏輯電路構(gòu)成的，僅僅改變了其中的連線方式而已，功能上就發(fā)生了顯著變化，說(shuō)明思維創(chuàng)新的重要性，要敢于打破思維定式、思維慣性。

觸發(fā)器的演變從鎖存器開(kāi)始，到電平觸發(fā)器、脈沖觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器，這一過(guò)程體現(xiàn)了在已有成果上的繼承與改進(jìn)，使學(xué)生體會(huì)到繼承與發(fā)展的真諦，即科學(xué)發(fā)展是在創(chuàng)新指導(dǎo)下的繼承，在繼承基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。繼承和創(chuàng)新反復(fù)交替，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的不斷前進(jìn)。應(yīng)正確處理好繼承與創(chuàng)新的關(guān)系，善于繼承才能少走彎路，勇于創(chuàng)新才能突破和前進(jìn)。

SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器可以通過(guò)改造JK觸發(fā)器的輸入端接線實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明事物之間具有普遍聯(lián)系性，在一定條件下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。人的一生不可能總是一帆風(fēng)順，總會(huì)遭遇這樣那樣的困難和挫折，如果以一種積極的心態(tài)去看待，挫折也可能成為一種機(jī)遇。

2.2.8 時(shí)序邏輯電路

進(jìn)行時(shí)序邏輯電路分析時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從辯證唯物主義角度認(rèn)識(shí)事物的發(fā)展規(guī)律，利用規(guī)律進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，做到事半功倍，提高效率。

時(shí)序邏輯電路具有自啟動(dòng)功能，指的是啟動(dòng)后經(jīng)過(guò)若干時(shí)鐘脈沖，電路可以從一種無(wú)效狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入有效狀態(tài)。無(wú)法自啟動(dòng)的電路需要對(duì)結(jié)構(gòu)做出一定修改，類比學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中狀態(tài)不佳時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，通過(guò)一些有效的方法如請(qǐng)教有經(jīng)驗(yàn)的人、進(jìn)行體育鍛煉、培養(yǎng)自己的興趣愛(ài)好等，讓自己從較差的狀態(tài)中恢復(fù)過(guò)來(lái)。

2.2.9 實(shí)驗(yàn)與電路制作

實(shí)驗(yàn)課程的操作直接體現(xiàn)了“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這一馬克思主義認(rèn)識(shí)論。理論知識(shí)不能只停留在原理性內(nèi)容上，要做到知行合一，就離不開(kāi)實(shí)踐，正所謂“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”“知者行之始，行者知之成”。

除了基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還引入設(shè)計(jì)性和綜合性工程案例實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生分組完成，組內(nèi)同學(xué)分工合作，這樣可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、工程思維和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

3 課程思政教學(xué)改革探索

3.1 教學(xué)模式改革

通常，工科專業(yè)課程的教學(xué)方法和手段較為單一，課堂氣氛不活躍，教師講、學(xué)生聽(tīng)的填鴨式模式不利于課程思政的順利實(shí)施，因此需要對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改革。一是采用豐富多樣的教學(xué)手段如：多媒體演示、問(wèn)題討論、案例分析、匯報(bào)展示等激發(fā)學(xué)生的聽(tīng)課興趣和學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。二是開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)資源、豐富教學(xué)載體，推動(dòng)翻轉(zhuǎn)課堂SPOC教學(xué)模式。加入思政教學(xué)后會(huì)占用部分課堂時(shí)間，就需要通過(guò)其他的教學(xué)方式來(lái)彌補(bǔ)學(xué)時(shí)的不足，如課前通過(guò)MOOC平臺(tái)預(yù)習(xí)，課下微信、釘釘答疑等，充分借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)把教學(xué)課件、預(yù)習(xí)內(nèi)容、實(shí)踐任務(wù)書(shū)、教案等信息及時(shí)發(fā)送給學(xué)生[6-7]。采用線上線下結(jié)合，課內(nèi)延伸至課外的多維度學(xué)習(xí)方式，既能彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，又能提高學(xué)生的交互體驗(yàn)和自學(xué)能力，讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

3.2 教學(xué)評(píng)價(jià)方式改革

專業(yè)課程思政教學(xué)中對(duì)“學(xué)”的評(píng)價(jià)，應(yīng)摒棄以卷面成績(jī)?yōu)橹鳎綍r(shí)成績(jī)?yōu)檩o的傳統(tǒng)考核方式，采用多元化方式進(jìn)行，注重過(guò)程評(píng)價(jià)。學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、學(xué)習(xí)習(xí)慣、回答問(wèn)題的表現(xiàn)、討論時(shí)的思路、與老師學(xué)生溝通的言行等方面，既能反映學(xué)習(xí)態(tài)度，也能體現(xiàn)個(gè)人人格、道德精神、價(jià)值觀念、社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新創(chuàng)造等能力。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，打破以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主的評(píng)價(jià)方式，增加對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、操作規(guī)范性、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、創(chuàng)新性的考核。

為了持續(xù)改進(jìn)課程思政的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，還需要及時(shí)評(píng)價(jià)課程思政建設(shè)，做好課程思政“教”的評(píng)價(jià)。宜采取不同角度的綜合評(píng)價(jià)模式，如“文本評(píng)價(jià)、教學(xué)觀察、學(xué)生評(píng)價(jià)”。其中，文本評(píng)價(jià)針對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)、思政元素與資源開(kāi)發(fā)情況、學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、教師的教學(xué)反思等材料進(jìn)行系統(tǒng)性打分與評(píng)價(jià)，主要關(guān)注點(diǎn)是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度與教學(xué)內(nèi)在邏輯合理性。教學(xué)觀察是觀察教學(xué)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，注重課堂上的教學(xué)方法策略與學(xué)生的接受程度及效果，以彌補(bǔ)文本評(píng)價(jià)中的過(guò)程性缺失這一問(wèn)題。最后，從學(xué)生主體角度出發(fā)，通過(guò)座談交流、問(wèn)卷調(diào)查等方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。將三者有機(jī)結(jié)合，可以比較全面地對(duì)課程思政教學(xué)全過(guò)程進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于立德樹(shù)人的理念，進(jìn)行“模擬電路與數(shù)字電路”課程的思政教學(xué)設(shè)計(jì)，明確教學(xué)目標(biāo)與德育目標(biāo)，結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，深入挖掘和凝練思政元素。課程思政建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期且系統(tǒng)的工程，以什么樣的模式實(shí)施，用什么樣的方式評(píng)價(jià)教與學(xué)，是保障課程思政建設(shè)卓有成效的重要基礎(chǔ)。通過(guò)專業(yè)教育與思政教育的同向同行，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、人文素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)精神、家國(guó)情懷、使命責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，為社會(huì)培養(yǎng)有責(zé)任、有擔(dān)當(dāng)?shù)膶I(yè)技術(shù)人才。