基于混合式教學(xué)的《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程思政探索與實(shí)踐

胡 丹

（貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

1 課程概要

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程自開課到現(xiàn)在經(jīng)歷了起步、探索、加速三個(gè)階段。課程最初的名稱為《脈沖與數(shù)字電路》，課程團(tuán)隊(duì)主要進(jìn)行的是基本教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。隨著課程建設(shè)的全面推進(jìn)，我們擁有了屬于自己課程的實(shí)驗(yàn)室，并且能夠很好地與理論課程展開對(duì)接。通過教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的推動(dòng)，課程團(tuán)隊(duì)展開了一系列教學(xué)改革活動(dòng)，特別在教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容上有了質(zhì)的飛躍，先后獲得了校級(jí)教學(xué)成果三等獎(jiǎng)和一等獎(jiǎng)。2017年，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，課程團(tuán)隊(duì)積極做出調(diào)整以應(yīng)對(duì)新形勢(shì)下對(duì)人才的需求，從教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)資源、教學(xué)過程、課程思政、評(píng)價(jià)體系等方面展開教學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)。我校通信工程專業(yè)2020年入選國(guó)家一流本科建設(shè)專業(yè)，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)是通信工程的必修課，課程組通過深化課程目標(biāo)、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、模式等方面的改革，把政治認(rèn)同、國(guó)家意識(shí)、文化自信、人格養(yǎng)成等思想政治教育導(dǎo)向與課程固有的知識(shí)、技能傳授有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)顯性與隱性教育的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生的自由全面發(fā)展，充分發(fā)揮教育教書育人的作用。

2 課程思政教學(xué)面臨的主要問題

課程思政指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念。但是課程思政在教學(xué)中仍然面臨諸多問題：

2.1 課程思政目標(biāo)不明確

以往的教學(xué)活動(dòng)在課程目標(biāo)的制定中忽略了思政教學(xué)的目標(biāo)，這也導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，影響他們對(duì)課程和專業(yè)的正確認(rèn)識(shí)。

2.2 課程思政元素單一

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》作為工科專業(yè)課程，缺乏多元化的課程思政元素與教學(xué)內(nèi)容有效的銜接，多數(shù)情況只能從科學(xué)家成長(zhǎng)過程展開對(duì)學(xué)生“工匠精神”的教育。

2.3 師生對(duì)課程思政的誤解

剛開始在談到課程思政時(shí)，部分師生都誤以為是要把思想政治課搬進(jìn)專業(yè)課，從而導(dǎo)致在課程思政教學(xué)中無從下手。

為解決這些問題，課程組從制定教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，通過挖掘思政元素、定策略，再結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課程思政設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了課程思政的教學(xué)改革目標(biāo)。

3 教學(xué)目標(biāo)的建設(shè)

3.1 知識(shí)探究目標(biāo)

通過課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本概念、基本原理；掌握各種常用的邏輯電路，能夠熟練對(duì)其進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)；掌握數(shù)字集成芯片的應(yīng)用方法和注意事項(xiàng)，能夠根據(jù)客觀需求選用合適的集成芯片完成各種邏輯部件的設(shè)計(jì)。

3.2 能力建設(shè)目標(biāo)

通過課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備利用集成芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜電路的能力；掌握EDA在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并且能夠通過相關(guān)工具完成電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。通過培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和自主研發(fā)的能力實(shí)現(xiàn)課程思想政治教育的建設(shè)。

3.3 價(jià)值引領(lǐng)目標(biāo)

通過課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)其良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)方法和科學(xué)的研究態(tài)度，鼓勵(lì)投身信息技術(shù)領(lǐng)域，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)集成電路快速發(fā)展。課程思政中要求學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)一顆中國(guó)匠心；在綜合設(shè)計(jì)方面，通過小組討論學(xué)習(xí)的方式培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，同時(shí)為中國(guó)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)；在高階的學(xué)習(xí)中，鼓勵(lì)學(xué)生克服困難、自主研發(fā)，融入家國(guó)情懷，為中國(guó)強(qiáng)芯注入力量。

4 課程思政的層級(jí)劃分

圍繞課程的核心價(jià)值觀──中國(guó)匠心、中國(guó)創(chuàng)新、中國(guó)強(qiáng)芯，我們把課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為三個(gè)層級(jí)，即基礎(chǔ)知識(shí)、分析與設(shè)計(jì)、項(xiàng)目開發(fā)。如圖1所示。

圖1 教學(xué)內(nèi)容的三個(gè)層級(jí)

基礎(chǔ)知識(shí)主要包括邏輯代數(shù)的基本原理和方法，以及門電路的基本特性。課程組通過混合式的教學(xué)方法，一方面讓學(xué)生牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)，另一方面還要通過課前、課中、課后的教學(xué)活動(dòng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。通過探究知識(shí)來源、了解科學(xué)家成長(zhǎng)的故事，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，樹立“中國(guó)匠心”的核心價(jià)值觀。

在能力提升方面，我們把邏輯電路的分析設(shè)計(jì)以及集成電路的應(yīng)用作為教學(xué)的第二個(gè)層級(jí)。課程組以“問題為導(dǎo)向”，通過典型案例的引入帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際問題的分析、方案的設(shè)計(jì)與論證，最終確定解決方案。學(xué)生以小組為單位展開學(xué)習(xí)討論，不僅培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，還提升了創(chuàng)新思維的能力，為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)創(chuàng)新”價(jià)值觀打下基礎(chǔ)。

課程的高階知識(shí)部分，我們把基于EDA技術(shù)的邏輯電路設(shè)計(jì)引入課堂，通過課堂展示讓學(xué)生了解前沿知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的民族精神和家國(guó)情懷，為“中國(guó)強(qiáng)芯”注入自己的一份力。

5 課程思政的設(shè)計(jì)

課程思政的本質(zhì)是學(xué)科德育，我們要落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，就要在教學(xué)活動(dòng)中充分挖掘思政元素，幫助學(xué)生塑造優(yōu)秀品格、激發(fā)創(chuàng)新精神、樹立家國(guó)情懷。課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)的基本流程是：挖元素、定目標(biāo)、講策略、做評(píng)估。

5.1 挖元素

工科專業(yè)課程中存在較多的隱形思政元素，課程組圍繞知識(shí)點(diǎn)，把一些重要定理背后的科學(xué)家們的成長(zhǎng)故事作為思政元素在課堂上與學(xué)生分享，通過“講故事”進(jìn)行思政教學(xué)設(shè)計(jì)；數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程在選擇以問題為導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)中，抓住時(shí)事熱點(diǎn)新聞，深挖與課程相關(guān)的潛在話題或人物進(jìn)行知識(shí)的導(dǎo)入，不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠通過“述情懷”貫穿科技強(qiáng)國(guó)的重要精神；我們課程組在學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)中也在潛移默化地進(jìn)行思政教育，比如學(xué)生在方案驗(yàn)證過程中會(huì)遇到這樣那樣的困難，我們一方面要幫助他們及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，修改方案，同時(shí)也鼓勵(lì)他們嘗試采用其他方法，實(shí)現(xiàn)途徑創(chuàng)新。如圖2所示，教師要善于發(fā)現(xiàn)、挖掘并凝練思政元素并巧妙地將其融入教學(xué)中。

圖2 挖掘思政元素

5.2 定目標(biāo)

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程把隱含的思政元素通過合理的教學(xué)設(shè)計(jì)巧妙地融入教學(xué)。如表1所示，我們?cè)跀M定每一章的教學(xué)目標(biāo)中，通過知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)強(qiáng)化工程倫理教育、培養(yǎng)大國(guó)工匠精神；通過思政元素的融合，幫助樹立正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀，并且激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

表1 教學(xué)內(nèi)容與思政目標(biāo)

5.3 講策略

課程組在教學(xué)策略上通過講授思辨、直觀教學(xué)等實(shí)現(xiàn)知識(shí)認(rèn)同；通過組織研討、體驗(yàn)教學(xué)等實(shí)現(xiàn)情感認(rèn)同；通過社會(huì)實(shí)踐、情境教學(xué)等實(shí)現(xiàn)行為轉(zhuǎn)變。良好的教學(xué)策略，能夠讓學(xué)生從知識(shí)認(rèn)同過渡到情感認(rèn)同，最終發(fā)生行為轉(zhuǎn)變。

以課程第八章脈沖電路為例介紹課程思政設(shè)計(jì)的實(shí)施辦法。案例以2020年公共衛(wèi)生事件為背景，通過我省從僅有的6臺(tái)負(fù)壓車中調(diào)配出3臺(tái)，再加上多輛救護(hù)車連夜趕往鄂州，向兄弟省份援助的視頻報(bào)道，告訴學(xué)生只要團(tuán)結(jié)一致，再大的困難都能克服。同時(shí)通過觀察救護(hù)車閃爍的藍(lán)光和長(zhǎng)鳴的警笛引出課程第八章的教學(xué)內(nèi)容，脈沖電路。通過555定時(shí)器的學(xué)習(xí)，結(jié)合施密特電路、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧振蕩電路，掌握脈沖信號(hào)產(chǎn)生的原理，并能夠用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)上述三種脈沖電路。

5.4 做評(píng)估

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程組通過問卷調(diào)查，包括學(xué)生學(xué)習(xí)意識(shí)、學(xué)習(xí)方向、專業(yè)認(rèn)同、社會(huì)責(zé)任、精神品格等實(shí)現(xiàn)課程思政評(píng)估。育人的最終成效不是單獨(dú)課程的結(jié)果，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能體現(xiàn)出來。我們?cè)谝呀?jīng)完成教學(xué)的行政班級(jí)中展開了隨機(jī)調(diào)查，學(xué)生給出了不同的反饋。其中有一個(gè)學(xué)生反饋，在小組合作學(xué)習(xí)的這種方式中，他們真正體會(huì)了“從被老師牽著走到自己摸著走的不易”；還有一個(gè)學(xué)生說，以前在宿舍的空余時(shí)間就是打游戲，現(xiàn)在自從開展了小組學(xué)習(xí)方式，他們每次拿到小組任務(wù)后都特別積極，組隊(duì)也特別快。這些都反映出學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)態(tài)度的轉(zhuǎn)變，對(duì)專業(yè)認(rèn)同度的提高。

6 過程化評(píng)價(jià)體系

6.1 課程考核指標(biāo)

課程加重過程化考核的占比，在全過程的教學(xué)活動(dòng)中針對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)，把課前預(yù)習(xí)、課后作業(yè)、單元測(cè)試、小組項(xiàng)目開發(fā)等作為量化指標(biāo)。通過過程化考核的方式鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升他們的學(xué)習(xí)能力。與此同時(shí)，在期末考試中，我們采用題庫隨機(jī)抽題的方式形成A、B卷，嚴(yán)格按照貴州大學(xué)期末考試的要求進(jìn)行閱卷。最終按照過程性考核50%、期末考試50%的比例核算學(xué)生的最終成績(jī)。

6.2 課程思政效果

我們?cè)谡n程開始前圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)、實(shí)踐活動(dòng)、學(xué)習(xí)能力等方面展開調(diào)研，通過問卷的形式梳理學(xué)生的問題，并對(duì)教學(xué)痛點(diǎn)進(jìn)行改革創(chuàng)新，落實(shí)了立德樹人的根本任務(wù)。在課程進(jìn)行的過程中通過課程思政設(shè)計(jì)引領(lǐng)學(xué)生專業(yè)認(rèn)同，培養(yǎng)其工匠精神和樹立科技報(bào)國(guó)的遠(yuǎn)大理想。課程結(jié)束后，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)收獲、專業(yè)需求和課程滿意度等方面再次展開調(diào)查，以此檢驗(yàn)課程思政的教學(xué)效果。

7 結(jié)語

在新工科背景下，通過教學(xué)創(chuàng)新培養(yǎng)出實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的復(fù)合型人才是我們的行動(dòng)綱領(lǐng)。在今后的教學(xué)活動(dòng)中，我們將從以下幾方面繼續(xù)努力：

7.1 完善教學(xué)資源

盡管我們篩選出了優(yōu)質(zhì)的國(guó)家精品網(wǎng)絡(luò)在線開放課程作為線上學(xué)習(xí)資源，但與我們的課程目標(biāo)仍舊存在差距。今后我們要持續(xù)更新教學(xué)資源，特別是線上資源，把錄制微課作為一項(xiàng)工作繼續(xù)開展下去。

7.2 提升教師能力，保證高質(zhì)量教學(xué)活動(dòng)

作為新工科專業(yè)的老師，我們一方面要面臨學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的更新迭代，另一方面還要應(yīng)對(duì)學(xué)生的各類需求。只有不斷提升專業(yè)素質(zhì)、注重教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，才能保證高質(zhì)量教學(xué)活動(dòng)。