工程教育認證+課程思政背景下數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認證為導向，挖掘《數字電子技術》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”作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程﹐實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面[1]。工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，《中國工程教育專業認證》提出了12條畢業要求，如工程與社會、環境和可持續發展﹑職業規范、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，又能保證實現專業課的育人目標，筆者從提取思政元素、教學模式兩方面嘗試，將《數字電子技術》課程中的思政元素、工程認證畢業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

《中國工程教育專業認證》分別從知識能力及素養方面設定了相應的12項目標，要求學生在掌握工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具等專業知識能力同時，還需培養學生工程與社會、溝通、個人和團隊、職業規范、環境和可持續發展、職業規范和終身學習等人文素養[3-5]。在教學過程中，筆者發現《數字電子技術》課程內容隱含豐富的思政范疇，如職業責任、敬業奉獻、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，專業工程認證畢業要求與《數字電子技術》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《數字電子技術》課程的思政范疇和其支撐的畢業要求[6]。本課程從知識能力和人文素養兩大方面進行了思政元素的挖掘，期望實現以認證為導向的課程思政。

表1? 《數字電子技術》課程思政范疇

及支撐工程認證的畢業要求

1.1知識能力的思政元素

在介紹數字電子技術的發展史時，融入美國制裁中興事件、華為5G技術，使同學深刻感受“自主創新、核心科技”是強國之重，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當，支持“工程與社會”的畢業要求。在講解補碼運算時，引入超強計算、人工智能的優勢，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“使用現代工具”的畢業要求。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新思維在工程、科研中的重要性，支撐“設計/開發方案”的畢業要求。在講解組合邏輯電路設計時，同一電路實現可選用的電子器件種類有限，因此，需將邏輯函數的形式轉變為與器件相適應的形式，以此映射解決問題需要學會“變通”，啟發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，培養學生創新開放思維，支撐“問題分析”的畢業要求。觸發器學習經歷“發現問題—研究解決方案—再發現問題—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”的畢業要求。

1.2人文素養的思政元素

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章制度，從而融入社會主義核心價值觀“誠信”，支撐“職業規范”的畢業要求。通過卡諾圖化簡使得實現一定的功能所用到的元器件個數減少，引導學生減少元器件對環境污染，樹立環保意識、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“環境和可持續發展”的畢業要求。化簡一組多輸出邏輯函數不能以求出每個函數的最簡形式為目標，映射個人與集體的關系，培養學生的大局觀和大局意識，培養工程項目中支撐“個人和團隊”的畢業要求。溝通與項目管理：通過完成數字技術的項目，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”的畢業要求。通過施密特觸發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，激發學生通過不斷自省提升和完善自己，支撐“終身學習”畢業要求。

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。基于學習通+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）引入環節。利用超星學習通發布含思政元素的社會新聞、有趣的案例和實現的項目等，其目的在于使學生產生強烈的學習興趣和學習動力。（2）學習目標。該環節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布。（3）前測。在該環節，教師利用超星學習通創建主觀題、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。在此環節中，針對引入環節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建小組進行組內討論。在參與式環節中，教師可以根據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）后測環節。在該環節中，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、日志等類型的作業來對學生的態度、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、群聊區發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

《數字電子技術》是電氣工程、自動化等電類專業的重要專業基礎課，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教學環節中以達到《數字電子技術》課程思政和專業認證要求。

（1）引入環節，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：培養學生的研究思維，提高學生法制和文明意識。（3）前測。本環節設計了兩個測試題。第一個測試題：555定時器的邏輯功能？第二個測試題：施密特觸發電路是如何構成多諧震蕩電路？通過學習通發布測試題，根據反饋結果，對參與式教學環節起到“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。該環節通過以下3個步驟實現，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器？在施密特觸發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，參與式學習環節結束。在這個環節中，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歷“發現問題—研究解決方案—再發現問題—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”的畢業要求。此外，采用仿真軟件培養同學理論聯系實際的意識和方法，并支撐“使用現代工具”的畢業要求。（5）后測。利用學習通發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報警功能的？在這個環節中，通過測試達到“學以致用”的目的，培養同學理論聯系實際的意識和方法論，并支撐“問題分析”“工程知識”的畢業要求。（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。在該環節也可布置思政的相關討論：在引入環節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，通過參與式環節支撐了“使用現代工具”“研究”的畢業要求，而課程思政在引入、學習目標、參與式環節、總結這四個環節得以體現。

4.結語

在課程思政和專業認證大背景下，為實現《數字電子技術》課程思政和專業認證的融合，筆者挖掘以專業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：教師可以根據具體課程、教學內容將教學思政元素、認證的畢業要求和信息化教學手段有效地融入到BOPPPS各環節中。本文的思政元素和基于學習通+BOPPPS的教學實施對《數字電子技術》課程的教學設計有一定的指導作用，為“課程思政+專業認證”背景下教學改革提供參考。

參考文獻：

[1]習近平.把思想政治工作貫穿教育教學全過程開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-09.

[2]黃鳳遠，李鵬，于立軍，張康，于永鵬，工程認證背景下化工類專業基礎課“課程思政”的實施——以物理化學課程為例，遼寧絲綢，2020（1）：53-54

[3]許彬，謝勝旺，李斌，李杰.工程教育認證背景下的“實驗設計法”課程思政教學改革探索，農產品加工，2019，10（10）：119-120

[4]李玉芹，周蓉，唐裕芳，劉文杰，黃師榮.工程教育專業認證導向的生物化學課程思政元素設計與實踐，教育現代化，2020，7（30）：126-128

[5]李淑紅，以“工程認證”為契機加強大學物理課程的思政教學研究，2020，3（12）：256-257

[6]鄧建華，馮煥煥，課程思政目標構建路徑[J]，教育現代化，2019，6（88）：127-129

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。