“數(shù)字電子電路”課程建設(shè)的創(chuàng)新與實(shí)踐

吳燕波 向大為

摘? 要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與教育技術(shù)的不斷融合，高校的教學(xué)理念、教學(xué)模式與教學(xué)方法都在發(fā)生著變化。本課程教學(xué)中堅(jiān)持以學(xué)生為本的教學(xué)理念，以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力為原則，充分挖掘和利用校內(nèi)外各種教學(xué)資源，綜合運(yùn)用各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)來(lái)構(gòu)建科學(xué)有效的教學(xué)體系，探索線上線下有機(jī)融合的教學(xué)模式，把對(duì)學(xué)生知識(shí)技能的訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子電路;課程建設(shè);融合式教學(xué);創(chuàng)新與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TN79;G434? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）19-0183-06

Innovation and Practice of Course Construction of Digital Electronic Circuit

WU Yanbo， XIANG Dawei

（Hubei University of Police， Wuhan? 430034， China）

Abstract： With the continuous integration of modern information technology and educational technology， the teaching concept， teaching mode and teaching methods of colleges and universities are all changing. The teaching of this course adheres to the student-oriented teaching concept， based on the principle of strengthening students practical ability， fully tap and make use of various teaching resources inside and outside the school， comprehensively use various network teaching platforms to build a scientific and effective teaching system， explore the teaching mode of online and offline organic integration， and transform the training of students knowledge and skills into the ability of students continuous learning.

Keywords： digital electronic circuit; course construction; integrated teaching; innovation and practice

0? 引? 言

“數(shù)字電子電路”作為湖北警官學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)質(zhì)量的高低直接影響著學(xué)生對(duì)后續(xù)計(jì)算機(jī)硬件類課程的掌握程度。如何突出“線上線下混合式教學(xué)”的教學(xué)理念？如何充分合理地利用各種教學(xué)資源，構(gòu)建高效優(yōu)質(zhì)的課堂教學(xué)模式，提高教學(xué)效果？如何進(jìn)一步縮短培養(yǎng)目標(biāo)與實(shí)戰(zhàn)需求之間的差距？無(wú)疑是當(dāng)前學(xué)院課程教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)。我們應(yīng)盡快順應(yīng)高校課程建設(shè)改革的需求，采用各種新興教學(xué)形式（如MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、微課），結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)、線上線下混合式教學(xué)等方法來(lái)開(kāi)展教學(xué)。將理論教學(xué)與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)以及課外科技活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

1? 課程介紹

開(kāi)設(shè)“數(shù)字電子電路”課程的主要目的是使學(xué)生掌握數(shù)字邏輯電路的基本概念以及分析、設(shè)計(jì)方法。作為專業(yè)前導(dǎo)課程，學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可為后續(xù)專業(yè)核心課程“計(jì)算機(jī)組成原理”“微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用”的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的理論教學(xué)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握數(shù)字電子電路的應(yīng)用和發(fā)展以及邏輯代數(shù)的基本知識(shí)，重點(diǎn)掌握組合邏輯電路和同步時(shí)序邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法，使學(xué)生具備一定的數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)能力。此外，使學(xué)生能夠運(yùn)用Mutisim仿真軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)。課程培養(yǎng)目標(biāo)為：

（1）素質(zhì)目標(biāo)。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（2）能力目標(biāo)。使學(xué)生能夠正確使用電子儀器，靈活運(yùn)用集成電路并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生的小型電路分析及設(shè)計(jì)能力。

（3）知識(shí)目標(biāo)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生掌握數(shù)字邏輯電路的基本理論、分析設(shè)計(jì)方法及Multisim虛擬仿真，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2? ?教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1? 課程設(shè)計(jì)理念

遵循“做中學(xué)、學(xué)中做，線上線下混合式”的教學(xué)理念，使學(xué)生樂(lè)學(xué)、善學(xué)、活學(xué)。線上線下混合式教學(xué)主要是按照課前導(dǎo)讀、在線自主學(xué)習(xí)、實(shí)際課堂翻轉(zhuǎn)、課后作業(yè)等環(huán)節(jié)來(lái)開(kāi)展教學(xué)。學(xué)期末，采用多維考核的方式，根據(jù)學(xué)生觀看慕課視頻總時(shí)長(zhǎng)、完成任務(wù)點(diǎn)百分比、課后作業(yè)及單元測(cè)情況，是否參與課程討論、是否完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及期末考試成績(jī)等多方位考核學(xué)生，最后給出綜合分。教學(xué)過(guò)程中淡化器件內(nèi)部電路的分析，突出中規(guī)模集成電路的外部特性和應(yīng)用。將知識(shí)吸收、能力形成和素養(yǎng)提升貫穿于學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中。同時(shí)，通過(guò)綜合性與設(shè)計(jì)性仿真實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)字電路知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力。

2.2? 教學(xué)方法

通過(guò)引入自主學(xué)習(xí)法、翻轉(zhuǎn)課堂法、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等多樣化的教學(xué)方法，提升學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才。采用超星平臺(tái)、考試與練習(xí)系統(tǒng)等作為師生之間的教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)，教師提前發(fā)布通知，布置任務(wù)，提供參考文獻(xiàn)，學(xué)生提前預(yù)習(xí)。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師綜合運(yùn)用多媒體課件、錄像、慕課、微視頻等多種現(xiàn)代化教學(xué)手段，使整個(gè)教學(xué)過(guò)程生動(dòng)、形象、直觀，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，提高學(xué)生利用信息技術(shù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，如圖1所示。

采取以教科研推動(dòng)學(xué)生動(dòng)手能力的機(jī)制，探索大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生及早走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，參與導(dǎo)師的科研項(xiàng)目與研究課題。以科技競(jìng)賽推動(dòng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。在參加各類學(xué)科和專業(yè)競(jìng)賽的過(guò)程中，教師要結(jié)合自己的研究專長(zhǎng)，指導(dǎo)學(xué)生選題、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、改進(jìn)、備賽，學(xué)生迸發(fā)出的鉆研勁頭和方法思路，又會(huì)給老師帶來(lái)啟發(fā)，使教師的教學(xué)水平與科研能力更上一個(gè)臺(tái)階。

2.3? 教學(xué)手段

現(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用，不僅助力于教學(xué)內(nèi)容的傳遞，而且還會(huì)改變傳統(tǒng)教與學(xué)的方法，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，啟迪學(xué)生思維，可以將枯燥無(wú)味的教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、趣味化：

（1）課堂上采用多媒體課件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講授與演練，夯實(shí)基礎(chǔ)，突出重點(diǎn)。同時(shí)，利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)進(jìn)行問(wèn)題搶答，不但增強(qiáng)師生間的互動(dòng)，使教師及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，而且可以活躍氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣。

（2）課前一天教師通過(guò)學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布每節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)觀看微視頻或PPT來(lái)預(yù)習(xí)新課，下載任務(wù)包，完成預(yù)習(xí)作業(yè)，課后通過(guò)慕課平臺(tái)復(fù)習(xí)鞏固，如圖2、圖3所示。

（3）以學(xué)生為主體，釆取“小組幫扶，重點(diǎn)解惑”的方法。經(jīng)常開(kāi)展“學(xué)情”問(wèn)卷調(diào)查，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，分類施教，共性問(wèn)題網(wǎng)上答疑，個(gè)別問(wèn)題小組輔導(dǎo)，不同層次的學(xué)生安排不同的作業(yè)。發(fā)揮“小組幫扶”的優(yōu)勢(shì)，把老師講學(xué)生聽(tīng)和學(xué)生討論結(jié)合起來(lái)，活躍學(xué)習(xí)氣氛，真正落實(shí)教學(xué)互動(dòng)。教師可根據(jù)學(xué)生的整體狀態(tài)適當(dāng)調(diào)整進(jìn)度，梳理重難點(diǎn)，突出教學(xué)針對(duì)性。

（4）加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)，學(xué)生利用Multisim仿真軟件完成實(shí)驗(yàn)如圖4所示。通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式、電子仿真設(shè)計(jì)、興趣小組等形式，學(xué)生在交流中學(xué)習(xí)，在教師點(diǎn)撥中提升。

2.4? 線上線下融合式教學(xué)模式

課前教師通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)與要求，學(xué)生課前自主學(xué)習(xí);課中采取課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，通過(guò)重難點(diǎn)講解、問(wèn)題搶答、小組協(xié)作學(xué)習(xí)等方式完成教學(xué)任務(wù);課后通過(guò)學(xué)生發(fā)布作業(yè)、上傳筆記、學(xué)習(xí)通主題討論發(fā)言等環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行過(guò)程化管理，最終實(shí)現(xiàn)線上線下有機(jī)融合式教學(xué)。

該課程的線上線下融合式教學(xué)，主要是利用學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，線上環(huán)節(jié)包括學(xué)生課前預(yù)習(xí)、問(wèn)題探究，線下課堂老師講解、重難點(diǎn)突破，輔以線上課后練習(xí)、交流提升、強(qiáng)化學(xué)習(xí)三個(gè)步驟來(lái)完成混合型教學(xué)：

（1）課前：學(xué)生線上預(yù)習(xí)+問(wèn)題探究

線上課前預(yù)習(xí)有助于學(xué)生提前認(rèn)知和了解教學(xué)內(nèi)容，從而可以在課堂上更好地把握重難點(diǎn)知識(shí)的學(xué)習(xí)：

1）根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，課前在學(xué)習(xí)通上發(fā)布每次課的教學(xué)內(nèi)容、要點(diǎn)難點(diǎn)、教學(xué)資料及學(xué)習(xí)微視頻。

2）學(xué)習(xí)通上發(fā)布課前預(yù)習(xí)任務(wù)，如圖5所示。要求學(xué)生帶著問(wèn)題提前預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，完成任務(wù)點(diǎn)，并做好自學(xué)筆記。這樣，便于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容有一個(gè)初步的認(rèn)知和了解，從而可以在課程講授過(guò)程中更好地把握重難點(diǎn)知識(shí)。同時(shí)幫助教師更加清晰地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)及學(xué)習(xí)痛點(diǎn)，從而在線下課堂以及互動(dòng)答疑過(guò)程中實(shí)施更加精準(zhǔn)、更具針對(duì)性的教學(xué)。

3）課前10分鐘簽到。認(rèn)真關(guān)注、詳細(xì)記錄，掌握學(xué)生的簽到情況。

（2）課中：學(xué)習(xí)重難點(diǎn)突破+小組協(xié)作學(xué)習(xí)+過(guò)程性管理

課堂上有針對(duì)性地進(jìn)行重難點(diǎn)講解、隨堂測(cè)驗(yàn)及交流互動(dòng)有利于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，同時(shí)，也能促使學(xué)生深入思考：

1）對(duì)上次課后作業(yè)進(jìn)行講評(píng)，對(duì)存在的共性問(wèn)題進(jìn)行講解分析。

2）對(duì)課前預(yù)習(xí)情況進(jìn)行檢查，采取問(wèn)題導(dǎo)向的方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行在線測(cè)驗(yàn)，如圖6所示。

3）問(wèn)題搶答。充分利用線上平臺(tái)，將每一次課所涉及的重要知識(shí)點(diǎn)羅列成5～10個(gè)問(wèn)題，安排學(xué)生線上測(cè)驗(yàn)、搶答。老師對(duì)回答正確的同學(xué)給予點(diǎn)贊、加分，為回答錯(cuò)誤的同學(xué)分析和講解問(wèn)題所在。及時(shí)查閱學(xué)生活躍程度，對(duì)于不活躍的同學(xué)利用課堂選人點(diǎn)名回答問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的過(guò)程性管理。

4）課堂上對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解，突破難點(diǎn)。教師在課堂教學(xué)中，有計(jì)劃、有目標(biāo)地對(duì)各個(gè)幫扶組（5人一組）提出學(xué)習(xí)任務(wù)，小組成員在各自學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組內(nèi)交流討論，優(yōu)中差之間進(jìn)行指導(dǎo)、幫扶，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)及問(wèn)題探研。

5）課程教學(xué)中注重立德樹(shù)人，課程思政，如圖7所示。采用多樣化的教學(xué)互動(dòng)方式，將大學(xué)生思想政治教育納入課堂，融入知識(shí)點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有效提高大學(xué)生思想水平，提高計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課課堂的教學(xué)效果。

6）課堂小結(jié)。對(duì)課前測(cè)優(yōu)秀、按時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成了各任務(wù)點(diǎn)、積極主動(dòng)參與話題討論、問(wèn)題搶答中較活躍的學(xué)生給予肯定表?yè)P(yáng);鼓勵(lì)學(xué)習(xí)不夠主動(dòng)的學(xué)生，調(diào)動(dòng)其積極性。

（3）課后：深化鞏固練習(xí)+學(xué)習(xí)通平臺(tái)交流

完成問(wèn)卷星調(diào)查、線上課后作業(yè)及上傳課堂筆記，能鞏固、強(qiáng)化課堂上所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決問(wèn)題的能力：

1）問(wèn)卷星調(diào)查。通過(guò)問(wèn)卷星調(diào)查及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，密切關(guān)注學(xué)生需求，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，改進(jìn)教學(xué)方法，努力提高教學(xué)質(zhì)量，保證教學(xué)效果。

2）課后布置難度系數(shù)不同的作業(yè)，讓學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)情況自行選擇一個(gè)作業(yè)來(lái)完成，達(dá)到深化鞏固練習(xí)的目的，如圖8所示。課后為了增強(qiáng)學(xué)習(xí)的互動(dòng)性，教師在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上發(fā)布討論題，促進(jìn)學(xué)生深入理解，鞏固知識(shí)和提升能力。

3）課堂筆記上傳，如圖9所示。“好記性不如爛筆頭”，養(yǎng)成課上記筆記的好習(xí)慣，不僅能促進(jìn)記憶，避免上課分心，而且便于課后復(fù)習(xí)和溫故知新。為促使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，努力為學(xué)生們營(yíng)造勤于學(xué)習(xí)、善于思考的學(xué)習(xí)氛圍。筆記內(nèi)容的呈現(xiàn)要求美觀、新穎，鼓勵(lì)創(chuàng)新。

2.5? 課程考核

課程綜合評(píng)定方法：總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×20%+期末成績(jī)×80% 平時(shí)成績(jī)：課前預(yù)習(xí)10%+觀看網(wǎng)課視頻10%+完成線上或線下作業(yè)及單元測(cè)試30%+參與課程討論10%+實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練項(xiàng)目30%+考勤10%，如圖10所示。

3? 課程建設(shè)成效

我們?cè)谡n程建設(shè)中，努力把本課程建設(shè)為優(yōu)質(zhì)課程：

（1）為深入貫徹落實(shí)《新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議》精神，響應(yīng)教育部杜絕“水課”、建設(shè)“金課”的號(hào)召，我們組建了“數(shù)字電子電路”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。在課程建設(shè)中，以“數(shù)字電子電路”的教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱為依據(jù)，以多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目的，對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行了全方位、一體化的研究、設(shè)計(jì)和制作。目前，該教學(xué)團(tuán)隊(duì)已完成“數(shù)字電子電路”網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)并推廣應(yīng)用3年，如圖11所示。該課程的教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、教案、進(jìn)度表、實(shí)驗(yàn)指南、PPT講稿、習(xí)題、參考文獻(xiàn)、授課錄像等全部推上院內(nèi)網(wǎng)上平臺(tái)，免費(fèi)向?qū)W生開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

（2）“數(shù)字電子電路”教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)行課程建設(shè)與教學(xué)改革，及時(shí)吸收學(xué)科發(fā)展的最新研究成果，不斷充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容;采用多種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)工具，注重傳統(tǒng)教學(xué)與啟發(fā)式、研討式教學(xué)的結(jié)合;將理論教學(xué)與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、EDA設(shè)計(jì)以及課外科技活動(dòng)有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。2018年教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲湖北省第八屆教學(xué)成果三等獎(jiǎng)。

（3）為了充分應(yīng)用在線開(kāi)放課程的建設(shè)成果，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的管理，我們經(jīng)常應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)進(jìn)行輔助教學(xué)，取得了較好的效果，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生在“數(shù)字電子電路”學(xué)科的期末考試中通過(guò)率達(dá)95%。

4? 結(jié)? 論

若要培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用與創(chuàng)新能力，教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)發(fā)揮著極其重要的作用。但是近3年來(lái)，由于公安院校對(duì)思政課程及法律課程的重視，不斷修改教學(xué)計(jì)劃，“數(shù)字電子電路”這門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課的課時(shí)變少。課程團(tuán)隊(duì)在修改教學(xué)大綱時(shí)，調(diào)整了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目個(gè)數(shù)與類型都有所減少。

無(wú)論教學(xué)怎么改，模式怎么變，始終都要遵循基本的教學(xué)規(guī)律。堅(jiān)持以學(xué)生為主體，以學(xué)科體系為根本，以學(xué)科發(fā)展為導(dǎo)向，以學(xué)科應(yīng)用為目的。堅(jiān)持分類教學(xué)，因人施教。在此基礎(chǔ)上改進(jìn)方法，探索新模式，切不可本末倒置。同時(shí)，還要求每一位教師與時(shí)俱進(jìn)，主動(dòng)吸納學(xué)科前沿新知識(shí)，了解學(xué)科實(shí)踐新需求，根據(jù)學(xué)生素質(zhì)狀況，努力探索和嘗試適應(yīng)現(xiàn)代專業(yè)教育的新方法。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：吳燕波（1979—），女，漢族，副教授，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用;通訊作者：向大為（1980—），男，漢族，講師，碩士，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法。