基于三位一體育人方法的數字電子技術課程思政建設探究

譚躍　李穩國　熊潔　周來秀

關鍵詞：知識傳授；能力培養；思政教育；三位一體；課程育人

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）12-0146-03

數字電子技術是電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、網絡工程、電子科學與技術、光電信息科學與工程、機械電子工程、電氣工程及其自動化、機械設計、軌道交通、測控技術、導彈工程、指揮信息系統工程等工科專業的專業基礎課。通過本課程的學習，要求學生掌握數字電子技術的基本理論知識，以及培養學生的實踐能力和一定的創新能力[1-4]。數字電子技術課程處在專業的底層，它不僅是微機原理與接口技術、單片機原理及應用等后續專業課程學習的基礎，而且也是電子信息工程等專業在學科競賽、畢業設計和考研過程中的核心課程之一。數字電子技術課程受眾學習的質量直接影響專業素質的培養，因而，建立完善的授課體系是培養優秀專業素質人才的重要保障[5-6]。

為把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量，教育部制定了“高等學校課程思政建設指導綱要”（教高〔2020〕3 號）。綱要明確指出工學類專業課程，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

結合數字電子技術課程目標和“高等學校課程思政建設指導綱要”文件精神，構建“知識傳授、能力培養、思政教育”三位一體數字電子技術課程育人方法非常必要。

1 數字電子技術課程主要的授課內容

隨著我國高等教育改革的不斷深化，數字電子技術課程在不同專業甚至同一個專業的教學課時也有所不同，其中理論課教學主要有32、48、50、51、52、54、58、60、64、68、72等課時，實驗課教學主要有6、8、12、14、15、16、18、20、24、32等課時。理論課教學內容主要包括以下幾個方面：

1） 數制、碼值、數字電子技術的發展歷史及基本概念

數制和碼值主要介紹二進制、十六進制、BCD碼、格雷碼、ASCII碼等方面的內容，以及進制之間的相互轉換。數字電子技術的發展歷史主要包括數字電子技術產生、發展及其應用等方面的內容。數字電子技術的基本概念主要包括數字信號的定義、數字電路的分類及其特點、數字信號的表示等內容。

2） 邏輯代數基礎知識、邏輯門電路和組合邏輯電路

邏輯代數主要包括邏輯運算、邏輯代數的基本定律和規則，邏輯函數的表示形式及化簡方法。邏輯門電路主要包括分立元件門電路、TTL 邏輯門電路和CMOS邏輯門電路的電路結構、工作原理、特性及簡單的應用。組合邏輯電路主要介紹4個方面的內容，包括組合邏輯電路的分析方法、組合邏輯電路的設計方法、典型的組合邏輯電路及組合邏輯電路的競爭-冒險現象。

3） 鎖存器、觸發器、時序邏輯電路和半導體存儲器電路

鎖存器主要介紹鎖存器電路結構及工作原理。觸發器主要包括觸發器的電路結構、工作原理和動作特性。時序邏輯電路主要包括時序邏輯電路的分析方法、設計方法以及一些典型的時序邏輯電路的結構、工作原理及其應用。半導體存儲器電路主要包括只讀存儲器和隨機存儲器的電路結構、工作原理及其應用。

4） 脈沖波形的產生和整形、數模和模數轉換電路

脈沖波形的產生和整形主要包括單穩態觸發器、施密特觸發器、多諧振蕩器和555定時器的電路結構、工作原理及其應用。數模和模數轉換電路主要包括D/A和A/D轉換器的電路結構、工作原理、主要技術指標及其應用。

從數字電子技術課程的主要內容可以看出，本課程從理論知識層面的育人主要任務是：要求學生了解數字電子技術的發展歷史，熟悉數字信號中的數碼形式-數制和碼制，理解教材上各類數字電路的工作原理，掌握數字電子技術的基本概念，能夠利用所學的知識分析和設計組合邏輯電路和時序邏輯電路。

2 數字電子技術課程的能力培養

不同專業的人才培養要求各不相同，因而對數字電子技術課程的教學要求也不盡相同，有些專業注重理論教學，而有些專業更重視實踐教學。由于數字電子技術課程具有應用性強的特點，因此無論怎樣的教學要求，該課程都有一定的實驗教學。

目前，很多高校采用實驗箱來完成實驗教學任務，學生可以利用實驗室提供的芯片，事先設計好電路，再通過導線將芯片所需引腳連接到電源、輸入和輸出信號端，最后給定輸入信號通過輸出端查看設計結果是否正確。通過實驗，顯然可以培養學生的設計能力和動手能力。實驗過程中，如果連線錯誤或者芯片使用不當造成引腳功能失效而導致結果錯誤，可以通過講解一些電路的排錯方法，讓學生自己查找問題直至得到正確的結果，這樣也可以提高學生分析問題和解決問題的能力。

由于實驗室提供的芯片有限，而實際的數字電路芯片和器件非常豐富，因此只通過實驗箱來完成實驗限制了學生能力的培養。為了進一步提高學生的學習能力、動手能力、創新能力、語言表達能力和交流溝通能力的培養，綜合性或創新性實驗教師課前布置任務，限定實驗項目功能，學生需要自己查找資料、設計電路、購買元器件、焊接實物以及測試實驗結果。為了確保電路設計的正確性，要求學生利用Proteus或Multisim等軟件進行電路仿真實驗，只有仿真成功后才進入到下一個階段。實驗課上，教師要求學生講解所制作的實物工作原理，分析產生有關實驗現象的原因，以及今后如何改進使其功能更完善。

3 數字電子技術課程的思政元素

由于數字電子技術課程內容知識點多，實踐性強，因此本課程思政元素豐富，只要用心挖掘，就可以將思政教育與課程知識點有機地融合在一起。數字電子技術課程思政元素如表1所示。

4 結束語

根據“高等學校課程思政建設指導綱要”文件精神和數字電子技術課程育人目標，本文從數字電子技術授課內容方面闡明了學生通過理論課需要獲取的有關知識，再通過實驗課說明了如何培養學生的能力，最后結合課程的某個知識點如何對學生進行思政教育，提出了一種“知識傳授、能力培養、思政教育”三位一體的課程育人方法。