四新建設(shè)背景下專業(yè)課程創(chuàng)新改革實踐探索

周豐鐳 楊桔

摘要：在數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展日新月異的時代背景下，《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》傳統(tǒng)式教學模式缺少活力和新意，不利于培養(yǎng)工科生的綜合能力和素質(zhì)，也不利于實現(xiàn)建設(shè)“新工科”背景下的課程培養(yǎng)目標。結(jié)合課程理論知識邏輯性強、實踐要求高等特點，對傳統(tǒng)式的課程教學進行了創(chuàng)新改革，利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)了“三階”“七過程”的教學模式，真正做到了線上線下多元混合式教學。通過一系列的創(chuàng)新教學改革活動，點燃了學生的學習熱情，提高了積極性和主動性，學生聽課率和考試成績均有明顯的提升，實踐證明“三階段七過程”教學模式實踐效果良好。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)；新工科；三階段七過程教學；創(chuàng)新實踐

1?課程教學創(chuàng)新改革的背景

隨著時代的發(fā)展，“數(shù)字化”浪潮幾乎席卷了電子技術(shù)應(yīng)用的一切領(lǐng)域，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用在生活中無處不在，其發(fā)展也在向著廣度和深度擴展。《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門研究數(shù)字電子器件和電路的專業(yè)基礎(chǔ)課程。根據(jù)2004年在“教育部電子信息科學與電氣信息類基礎(chǔ)課程教學指導分委員會”的主持下，修訂了“《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學基本要求”。強調(diào)了該課程的性質(zhì)是“電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課”，其任務(wù)在于“使學生獲得數(shù)字電子技術(shù)方面的基本知識、基本理論和基本技能，為深入學習數(shù)字電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)”。

由于其廣泛的實際應(yīng)用背景，所以它是一門許多工科學生必修專業(yè)課，比如電子信息、計算機、自動化、儀器儀表等專業(yè)。授課的對象主要包括工科大二大三的學生，針對這個群體的學生，實際學情主要包括：學生思維活躍，對現(xiàn)代信息技術(shù)手段接受能力非常強，但自主學習能力較弱，對學習抽象理論知識存在畏難情緒，實踐能力較弱。

課程本身也存在內(nèi)容邏輯性強，基礎(chǔ)理論抽象，而且課程知識體系系統(tǒng)完整，使得課程本身存在獨立性，理論框架和內(nèi)容多年保持不變，缺少新意，教學不能顯示其活力，不利于培養(yǎng)工科生的綜合能力與素質(zhì)；課程是專業(yè)基礎(chǔ)課，課程教學內(nèi)容本身的專業(yè)針對性不強，教材中的案例也沒有對應(yīng)實際工程背景。學生普遍缺少一種專業(yè)的認同感，以及學習的興趣和動力；單一的教學模式無法實現(xiàn)“新工科”建設(shè)背景下的課程培養(yǎng)目標等問題。

2?課程創(chuàng)新改革措施

經(jīng)過多年不斷摸索和長期教學實踐，逐步形成了一套完整、獨具特色的“三階段七過程”教學體系，將課堂說課、線上線下教學及實踐教學融為一體。具體如下：

2.1優(yōu)化更新教學內(nèi)容

制訂詳細科學的授課計劃，對課本知識內(nèi)容進行篩選。擯棄教學內(nèi)容中一些繁、難、偏、舊的內(nèi)容，避免讓學生陷入枯燥、艱澀的理論學習中；注重應(yīng)用知識的傳授。將課本知識分為概念性知識、原理性知識、應(yīng)用性知識，尤其注重對實踐能力的培養(yǎng)，加大講解應(yīng)用知識的比重。在每個章節(jié)理論課后布置一些數(shù)字電路仿真小實驗，要求學生去實驗室或者獨自在計算機上完成，培養(yǎng)其理論應(yīng)用能力；從實際問題、學生提問入手，編寫設(shè)計分析與思考題。及時了解掌握學生學情，每周反饋一次學生的提問，并一舉反三設(shè)置一些思考題加深鞏固相關(guān)知識點；針對學生不同需求，層次化教學。學習該課程的學生目標不盡相同，包括以參加考研、以培養(yǎng)工程實踐能力、以參加電子設(shè)計比賽等為目標的學生，針對學生的不同需求，細分課程難度，因材施教，精準匹配不同群體學生的需求。

2.2重構(gòu)教學體系和教學過程

2.2.1將課程教學與專業(yè)結(jié)合起來，形成有專業(yè)特色的課程教學體系

面向不同的專業(yè)，選用不同的教案和教材，授課的重點也有所側(cè)重。比如針對重在培養(yǎng)邏輯思維的計算機類專業(yè)學生，側(cè)重于講解電路中輸入到輸出的數(shù)字邏輯關(guān)系。而針對電子信息工程、自動化等硬件專業(yè)的學生，對電路的工作原理和分立器件的動態(tài)、靜態(tài)特性也進行詳細講解和分析。

2.2.2將課程的教學與工程實際緊密結(jié)合，形成有工程背景的教學形式

在知識傳授過程中，不僅僅局限于課本理論知識，同時引入一些數(shù)字電路在實際工程應(yīng)用的案例，以培養(yǎng)學生工程思維。比如在學習第六章時序邏輯電路后，為學生講解深圳航空公司波音737飛機中直流發(fā)電系統(tǒng)實例，在課堂上對該實際電路功能進行分析和講解，讓學生感受到理論知識的學習并不是紙上談兵，通過數(shù)字電路基礎(chǔ)知識的學習可以學以致用，用來解決實際問題。波音737飛機直流發(fā)電系統(tǒng)實際案例的引入不僅凸顯學院航空專業(yè)特色，也一定程度提高了學生理論實踐相結(jié)合的能力，培養(yǎng)了學生工匠精神。

2.2.3在課程教學中開發(fā)實驗，將實驗知識、能力、素質(zhì)有機融合

將數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)實驗課程分為基礎(chǔ)型實驗、提高型實驗和研究創(chuàng)新型實驗，三個層次實驗內(nèi)容循序漸進、能力要求逐層提高。實驗內(nèi)容不僅包括對課本理論知識驗證實驗和每個章節(jié)的設(shè)計性實驗，還在學期末最后兩周開設(shè)了與理論課程配套的電子技術(shù)課程設(shè)計實驗，課程設(shè)計實驗要求學生根據(jù)題目獨立完成電路設(shè)計、電路繪制仿真、電子器件選型、電路板焊接和撰寫課程設(shè)計報告，并完成課程設(shè)計答辯，整個過程要求學生具有一定的理論基礎(chǔ)、獨立思考、分析問題及動手實踐能力。在每個章節(jié)的理論課之余設(shè)置一些開放性趣味性強的小實驗，鼓勵學生獨立思考，充分發(fā)揮個性創(chuàng)新。通過實踐鞏固理論，做到了實驗知識、能力、素質(zhì)有機融合。

2.2.4利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)線上線下多元混合模式教學模式

在教學過程中，我們引入線上線下混合式多元教學模式，使得課程具有教學多樣性和實用性，突出了學生在教學與實踐過程中的主體地位，符合現(xiàn)代教育模式的特點，具有傳統(tǒng)及單一教學模式不可替代的優(yōu)勢。建立完整的開放運行的在線課程，依托“雨課堂”平臺，將所有課程教學資源共享至線上，包括教學視頻、課程教案、課程課件、測試題庫等，學生可以通過微信小程序登錄在線課堂，觀看教學視頻、復習課件、進行習題自測、進行線下提問和討論等，通過這些學習方式拓展了學生的學習渠道和空間，使學習整個過程并不僅僅局限于課堂和自習室。在每個教學周開始之前，教師在線上平臺發(fā)布課程本周的學習任務(wù)，學生在教學周開展前依據(jù)學習任務(wù)進行有針對的預(yù)習。在課中通過線上平臺設(shè)置一些課堂簽到、線上搶答等互動環(huán)節(jié)，以提高學生利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段學習的積極性。課后學生也可以利用課程網(wǎng)上的測試題進行線上自測，以檢驗學習的效果。教師定期會在線上發(fā)布課程作業(yè)和學習討論貼，通過師生間的互動，進行知識討論、探究和拓展，同時學生線上的表現(xiàn)也會納入到最終的課程成績考核，教師批改作業(yè)的評語通過線上點評及時反饋給學生。

2.3改進教學方法

（1）在課堂教學中，重點采用問題探究式教學方法，引入大量有趣的數(shù)字電路實際案例。學習新知識點前，由數(shù)字電路現(xiàn)實案例引出實際問題和需求，通過引導，以學生為主體，讓學生發(fā)揮主動意識，自發(fā)地思考和探索，再通過教師講解的方式幫助學生掌握認識解決問題的方法和步驟，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路理論知識的起因和內(nèi)部的聯(lián)系，找出其中規(guī)律和方法，建立自己的認知模型和學習方法架構(gòu)。鼓勵學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去主動探究，發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論。

（2）不僅重視課程緒論章節(jié)的講解，也非常重視每堂課的開場白和結(jié)束語，重視每一章節(jié)第一堂課，并特別注重在此融入課程思政元素，將專業(yè)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，踐行課程教育以“立德樹人”為根本任務(wù)的教育理念。比如在第五章開篇前，融入了《孟子》“心之官則思，思則得之，不思則不得之”這一儒家思想，引導學生積極思考，學而勤思之。通過積極引入課程思政要素，達到隱性教育與顯性教育有機融合的目的，充分發(fā)揮大學課堂教書育人的作用，促進學生開放全面的發(fā)展。

（3）重視學習能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學生良好的學習習慣和嚴謹?shù)膶W習態(tài)度，在這個過程中尤其注重言傳身教，教師板書和課件有序結(jié)合，板書的過程做到規(guī)范細致，同時將手寫教案作為示范向?qū)W生展示，培養(yǎng)學生形成勤記筆記的良好學習習慣及規(guī)范的答題步驟。在實際課堂中，通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式，及時將學術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程，讓基礎(chǔ)課程的教學也能體現(xiàn)前沿性和時代性。

2.4改革考核方式

在課程考核過程中，將傳統(tǒng)的一次性期末考試改為全程分階段性測試，以測試各個階段對知識點的掌握度，引導學生從應(yīng)付最終期末考試變?yōu)樽⒅馗鱾€階段的學習過程。為避免學生高分低能只會做題，更加注重考察學生在平時實踐環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，對每一次實驗環(huán)節(jié)的表現(xiàn)進行評分，包括8次基本實驗以及2次設(shè)計性實驗的成績，并按照一定比例納入到總成績的計算中。

課程考核主要包含三個方面，階段測試、平時表現(xiàn)、試卷考核以及實驗環(huán)節(jié)評價，對應(yīng)考核比重分別占20%?、30%、40%?和10%?，評價體系覆蓋了每個部分的預(yù)期學習成果，并按比例滲透到平時作業(yè)及卷面考核。課程考核重在肯定課程學習過程中所付出的努力和所收獲的每一點進步，將所有學生在教學過程中線上線下的表現(xiàn)納入到最終考核，并且做到有章可查、有跡可循，以激勵學生積極參與到各種形式的教學活動中。

3??課程創(chuàng)新改革評價和成效

3.1學生考試得分提高

經(jīng)過上述舉措和課程創(chuàng)新改革活動，學生學習主動性和積極性明顯提升，線上線下多元化教學方式也讓學生興趣提高，教學模式也從傳統(tǒng)的“灌溉式教學”轉(zhuǎn)為“點燃式教學”，學生的上課聽課率、出勤率有了較大的提升。多輪次教學實踐表明，取得了很好的教學成果，期末考試成績更是教學改革改進效果的最終檢驗石，以卷面考核為例，在實施課程創(chuàng)新改革前后，將同專業(yè)學生2018—2019學年和2020—2022學年期末測試試卷得分進行對比分析。

在對比同專業(yè)學生2018—2022學年成績可以看出，近五年來學生的卷面平均分均超過了70分，每年期末試卷的難度都控制在預(yù)期值平均分75分左右，2018—2019年兩個學年間，學生實際卷面平均分都低于預(yù)期值75分，在實施數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程創(chuàng)新改革后（2020—2022學年），相同難度的試卷學生平均分都超過了預(yù)期值75分，前后平均分提高了5分左右，學生的不及格率也從16.1%下降到5.84%。近五年在期末試卷中的簡答題考察知識點采取相同模式，難度也保持接近，其中第一大題為數(shù)制和碼制轉(zhuǎn)換題，第二大題為卡諾圖化簡邏輯函數(shù)題，第三大題組合邏輯電路分析題，第四大題為時序邏輯電路題，第五大題為電路綜合設(shè)計題。對學生試卷各題得分情況進行分析，通過表2可以看出相較于2018—2019學年期間，2020—2022學年期間的學生第一題得分由76.4提高至80.3，第二題得分基本持平，第三題得分由63.4提高至75.4，第四題得分由73.6提高至85.8，第五題得分由65.4提高至75.9。通過對比不同學年學生表現(xiàn)可以看出，在學生試卷測試表現(xiàn)環(huán)節(jié)上，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學創(chuàng)新改革取得了較大的進步，有效地達到預(yù)期目標及教學效果。

3.2學生實驗動手能力得到增強

通過對實驗課程的創(chuàng)新改革，學生的動手實踐能力、獨立思考能力、創(chuàng)新意識、文檔撰寫能力和綜合素質(zhì)都取得了很大的進步。可以說數(shù)字電子技術(shù)課程三層次的實驗設(shè)置，不僅對學生學習后續(xù)專業(yè)課程打下了堅實的基礎(chǔ)，更將理論聯(lián)系實際、嚴謹細致、實事求的科學作風和不懼挑戰(zhàn)、積極刻苦的工程精神傳導給學生，為將學生培養(yǎng)一名合格的專業(yè)技術(shù)工程師打下了基礎(chǔ)。?本課程的三層次的實驗實踐活動，在提升學生工程意識、實踐能力等諸方面，取得了較好的突破，許多在課程實驗實踐中取得優(yōu)異成績的學生在畢業(yè)后也同樣受到用人單位的歡迎。

3.3學生創(chuàng)新意識得到提升

學生踴躍參與到課外科技活動和各類電子制作比賽，在比賽過程中，學生針對實際問題進行電子設(shè)計制作，提升了學生的自主創(chuàng)造和創(chuàng)新能力，通過課余實踐活動的錘煉，為培養(yǎng)優(yōu)秀的工程人才做好了鋪墊，這些具有實踐經(jīng)歷的學生畢業(yè)后深受用人單位歡迎。在近3年來，學生積極參加各類電子設(shè)計制作比賽，此類比賽的特點是與數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容密切結(jié)合，通過比賽的鍛煉，也推動課程教學、教學改革和實驗室建設(shè)工作。比賽特色是與理論聯(lián)系實際學風建設(shè)緊密結(jié)合，既有理論設(shè)計，又有實際制作，以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎(chǔ)和實踐創(chuàng)新能力。在實施課程創(chuàng)新改革以來，在各類電子比賽中，學生取得了許多可喜的成績，比如：“傳智杯”全國電子大賽中，獲得國家級一等獎2項，國家級二等獎8項；江西省“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品獲省級一等獎3項；“大唐杯”全國大學生移動通信5G技術(shù)大賽中獲省級一等獎4項；江西省大學生電子專題設(shè)計競賽中獲江西省三等獎1項；江西省大學生電子綜合設(shè)計競賽中獲江西省一等獎3項、二等獎2項；江西省大學生工業(yè)設(shè)計競賽中，獲得江西省本科專業(yè)組一等獎1項等。這些成果充分體現(xiàn)了課程基于創(chuàng)新精神、實踐與工程意識協(xié)同教學的優(yōu)勢。

結(jié)語

通過對傳統(tǒng)教學的改革創(chuàng)新，從優(yōu)化更新課程教學內(nèi)容、重構(gòu)教學體系和教學過程、改進教學方法、改革考核方式這些方面著手發(fā)力。形成獨具特色的“數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學體系，使學生從被動灌輸式學習轉(zhuǎn)為自主探索式學習，學生在學習過程中，不僅增進了本領(lǐng)，也培養(yǎng)的濃厚的專業(yè)興趣。培養(yǎng)學生科學的獲取新理論知識、應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力，全面提高學生的素質(zhì)。?通過創(chuàng)新型教學模式的實施，改變了當前陳舊的教學思想、滯后的課程內(nèi)容、單一的授課方法、固化的教學手段，以及忽視培養(yǎng)學生素質(zhì)教育的局面。最終形成融理論、實踐、興趣、能力和素質(zhì)為一體，具有專業(yè)背景的教學體系，從而實現(xiàn)立德樹人這一根本任務(wù)。

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基金項目：安徽省省級質(zhì)量工程項目（2020wyxm188）

作者簡介：周豐鐳（1987—??），男，漢族，江西九江人，碩士研究生，助教，研究方向：高校教育實踐。