新工科背景下逆向教學課程模式的實踐與應用

鄭潔菲

(貴州師范大學，貴州 貴陽 550025)

0 引言

近年來，產業需求與技術發展不斷推進工程教育改革，也對傳統工科建設提出了新的挑戰[1]。新工科是順應時代步伐、引領工程教育創新的重要選擇，在教育理念上強調工程思維培養和教學質量提升，注重學科的綜合性、交叉性。作為機電專業主干課程，“數字電子技術”涵蓋知識面廣、實用性強，在專業人才培育中起著承上啟下的作用。新工科背景下，如何依據學科特點創新教學模式、探索學科育人的價值路徑，成為教育工作者值得研究的關鍵問題。為此，文章基于“數字電子技術”教學現狀，針對具體單元創新教學思維，在實踐中完善知識體系，以期夯實學習者專業素養，帶動新工科教育創新發展。

1 “數字電子技術”課程教學現狀分析

“數字電子技術”課程涉及數字電路、硬件描述語言和可編程邏輯器件的講解，要求學習者熟練掌握電路理論基礎與分析方法，了解電子技術的最新應用與進展，具備解決問題的實際能力[2]。結合“數字電子技術”教學現狀發現，傳統教學目標傾向于對課程標準的簡單移接；教學評價注重紙筆測驗、方式單一；課堂以理論教學為主，未能深化實踐。因此，文章分別從教學目標、授課模式、評價體系上針對教學問題展開討論。

1.1 教學目標設定的局限性

新工科教育的重點在于明確課程教學理念與目標定位，教學目標制定是否準確清晰，一定程度上影響著課堂教學的時效性。在“數字電子技術”課程中，三維目標的確立是為了更好地指導教學方向，有效落實教學活動。然而，教學設計者常常將三維目標簡單理解為3部分目標，盲目追求教學效果卻忽視學習者的知識基礎與能力水平，弱化了目標體系的合理建構，使課堂教學失去了明確的方向。

1.2 教學評價方式的片面性

課堂評價是教師把握教學環節、調控教學行為的重要手段。“數字電子技術”課程在教學評價上主要表現為：課程考核以課后測試與作業完成情況為主，重結果而輕過程，影響學生學習的積極性；教師未能結合教學目標的實施情況針對性地設置多元化的評價任務，導致評價標準簡單化；教學活動忽略評價的改進和發展功能，造成理論與實踐的脫節。

1.3 教學活動組織的隨意性

課堂教學活動是指導學生掌握專業知識，提升學科素養的關鍵環節。數字電路知識邏輯性強、內容抽象，部分學生缺乏對電子器件與工藝流程的感性認識，在概念理解與實際應用方面較為薄弱。傳統灌輸式教學對新方法、新技術的引入較少，教師在教具使用上依賴多媒體講解，導致學生被動接受教學內容，學習效率低下。

由上述問題可知，傳統課堂教學側重理論先于實踐，關注學后評價而非目標取向，原因在于教學過程缺乏科學的理念指導，使教學活動趨于形式，難以構建高效的課堂環境。為克服現行教學矛盾，需要從具體實踐著手積極探索教學設計新思路，促進教學系統的整體優化，以發揮學科育人的功能價值。

2 “數字電子技術”課程逆向教學設計

2.1 逆向教學設計

作為一種新的教學理念，逆向教學設計倡導理解為先、結果為導向、學生為中心，其實踐要素包括確定教學目標、設定評估任務、優化教學活動。在教學過程中，教師圍繞課程標準、教學重難點、知識與技能的要求串聯知識網絡，搭建邏輯清晰的目標體系，針對學習者知識掌握情況設計多元化的評價工具，靈活調用課程內容安排教學活動、創新教學方法、解決實際問題，在反思與修正中提升教學效果。逆向教學設計融合現實情境、細化目標要素，在持續性評價中營造多樣化的活動體驗，為指向知識理解與能力培育的單元整體教學提供了良好的思維框架，實現教、學、評的動態聯結[3]。

基于新工科教育的現實需求，革新教學思路在于明確課程要求、了解學前背景、分析單元內容，架構起目標、任務、活動三位一體的逆向模式，促進單元設計與學科育人的實踐融合。文章選取“數字電子技術”課程的時序電路單元，就如何有效運用逆向教學法展開探討。具體設計模塊如圖1所示。

圖1 基于“數字電子技術”課程的逆向教學設計模塊

2.2 “數字電子技術”課程逆向教學設計——以時序電路單元為例

邏輯代數是實現數字電路設計的數學基礎，組合邏輯電路和時序電路是學習數字電路使用規則的核心模塊。在“數字電子技術”課程中，時序電路單元包含常見時序電路的類型、工作原理及特點，時序電路的分析與設計方法。整體知識結構如圖2所示。

圖2 時序電路單元知識結構

根據學前分析，學生已經接觸了邏輯門電路和組合邏輯電路的基本概念，為學習時序電路奠定了基礎。其中，組合邏輯電路強調輸出信號與輸入信號的相關性，而時序電路除了具備邏輯運算功能的組合電路外，還增加了記憶電路狀態的存儲或延遲單元[4]。另外，時序電路也為將來理解脈沖信號的產生與轉換、數字與模擬信號間的轉換提供了知識指引。

2.2.1 單元目標的分解與敘寫

目標分類學認為，教學目標應強調可觀察、可測量的學習變化，這與逆向教學模式的目標擬定原則存在一致性。本單元的知識模塊涵蓋計數器、寄存器等常見電路類型，在輸入和輸出方式、接口形式和實際應用方面介紹了電路邏輯功能、工作類型和組成特點。依據教學大綱和單元要求，文章對教學目標展開分解與敘寫。

(1)目標分解：熟悉典型時序電路的結構、特點和工作原理；學會時序電路功能的表達方式并準確使用電子器件；熟練繪制波形圖、狀態表，總結時序電路的分析方法并獨立完成特定電路的案例設計。

(2)目標敘寫：學生能運用比較、歸納、推理的思維模式，區別時序電路與組合邏輯電路間的功能特性；學生能在模型建立、參數選擇和仿真計算過程中了解時序電路的工作機理，訓練科學的學習方法和自主的學習能力；學生能在電路設計和分析中樹立起整體觀念，學會舉一反三。

2.2.2 預設教學評價

評價活動先于教學活動是逆向教學區別傳統教學的設計要領。文章基于目標分析與重難點探討，設計檢驗目標達成情況的考核方式，將教學評價貫穿于教學全過程。

(1)模塊化評估：遵循知識模塊化與理實一體化原則，依據時序電路單元目標的具體要求編制試題；試題難度應由簡到繁，突出科學探究、團隊協作、工匠精神等學科核心素養考察，實現評價形式多元化、綜合化。

(2)任務驅動設計：根據學習者現有水平分配自主化任務，要求學生在解讀電路圖中判斷組合邏輯電路與時序電路在結構和邏輯功能上的區別；在硬件電路與仿真實驗中考查學生獨立思考與實際應用能力[5]；通過對時序電路分析與設計模塊的任務分解，檢驗學生是否根據任務需求調用知識點。

(3)隨堂量化考核：組織學生參與隨堂抽測、分組答辯、班級展示；實行組間互評、師生互評、學生自評等方式，注重過程性、真實性和發展性評價，及時接收學習反饋以改進教學。

2.2.3 教學活動設計

單元教學活動是達成預期教學效果的工具。在教學組織與實施階段，設計者要考慮呈現什么樣的教學內容和核心任務；采用何種方式讓學生深入理解與運用知識解決問題。文章圍繞課前導學、課中促學、課后思學3階段，以具體活動與設計目的為線索，融入教學案例、趣味游戲、仿真實驗、自主性任務展開時序電路單元教學。教學過程如表1所示。

表1 時序電路單元教學過程

3 “數字電子技術”課程逆向教學實踐啟示

傳統教學以教師和活動為中心，遵循先設計、后教學、再評價的固有模式。而逆向教學關注主體認知，追求目標導向，以評價先行判斷學生的能力差距并設計教學活動，其核心理念在于以學生為中心重構教學思路，著眼于學生能力發展與教學質量提高，充分落實理論性和實踐性的統一。基于新工科形勢下的學科要求，逆向教學在“數字電子技術”課程中的運用具有重要意義，也為設計者全面理解教學提供了借鑒思路。

3.1 整合拓展內容，發掘學科價值

在時序電路單元逆向教學中，目標的分解與敘寫使任務要求更加合理化，預設教學評價不再是單一的紙筆測驗，而是融合了評價內容、評價任務、評價方法等諸多要素，單元活動建立在對學生能力水平和教學內容考察的基礎上，并從培養學科核心素養角度出發建構起認知體系，以達到知識的遷移與應用。可見，逆向設計體現了學習結果、評估證據和教學活動的回歸關系，對教學內容進行了適度優化，不斷豐富教學載體以促進單元間的主動銜接，實現常規教學的突破和創新。

3.2 理論實踐并進，強化教學效果

新工科教育重點在于突出理論與實踐的并重。逆向教學模式鼓勵學生動手實踐，在目標分析與評價考察中發現問題，克服了傳統教學重理論而輕實踐的現象。時序電路單元教學中既包含抽象概念和知識講解，又引入虛擬電子仿真軟件介紹，通過電路案例訓練學生在真實情境中學以致用的能力，圍繞實踐、理論、再實踐的邏輯互動形式引領學生由感性認識上升為理性認識，在教學方法更新中還原教育本質。

3.3 追求理解為先，提升核心素養

逆向教學模式旨在建立知識間聯系，將知識遷移到新的教學情境中，突顯情感、認知、態度和價值觀，這與培養適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力的核心素養體系是高度一致的[6]。具體單元實踐為工程理念培養和創新思維拓展做好鋪墊，開展游戲式教學、引入綜合性實驗和項目式設計，將培養能力、提高素質有機地融入第一課堂，為深入理解知識的功能價值給予保證。

4 結語

現代教學論認為，實現教學最優化要保證教學目標與過程的最優化[7]。文章通過對“數字電子技術”課程教學現狀的分析與探究，從科學的單元知識結構出發，遵循逆向思維從目標、評價、活動3個環節設計教學，將電路理論與實踐案例緊密結合，幫助學習者明確目標指向、發展能力水平、實現知識遷移。未來，隨著新工科教育對機電專業人才需求的日益增長，教育工作者仍需不斷豐富教學水平，積極參與教學研究，建構以學生為主體的育人模式，推動學科核心素養落地。