面向新工科建設(shè)的高職數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革探研

饒星星

摘要：新工科中的“新”既指人才培養(yǎng)過程要有創(chuàng)新性，又指現(xiàn)工科專業(yè)要更新、創(chuàng)新與升級。基于新工科建設(shè)，數(shù)字電子技術(shù)課程要以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力、提升學(xué)生素質(zhì)水平為目標進行改革。在教學(xué)中，教師要進一步明確數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)目標，更新數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容，豐富數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)手段，實行項目化數(shù)字電子技術(shù)課程考核模式，以期為數(shù)字電子技術(shù)課程面向新工科的建設(shè)和發(fā)展提供有益參考。

關(guān)鍵詞：新工科建設(shè)；數(shù)字電子技術(shù)課程；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)手段；教學(xué)目標；考核模式

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2023）26-0117-04

基金項目：本文系江西省教育廳教改課題“深度融合‘1+X傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)證書的《嵌入式開發(fā)》課程建設(shè)研究”（編號：JXJG-20-74-8）研究成果

新工科是一個涉及面、影響面廣泛的綜合性工程，其內(nèi)涵為以“立德樹人”為導(dǎo)向，以“應(yīng)變、塑造未來”為辦學(xué)理念，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，主動布局未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域人才培養(yǎng)，加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才，構(gòu)建一支具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨界融合、高素質(zhì)的交叉復(fù)合型優(yōu)秀工程技術(shù)人才隊伍，改變原工程教育對學(xué)術(shù)的純粹追求，回歸到知識在現(xiàn)實生活中的運用層面[1]。新工科中的“新”既指在整個人才培養(yǎng)過程中各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的改革、變化與發(fā)展要具備創(chuàng)新性，又指現(xiàn)有工科專業(yè)要通過信息化、智能化或與其他學(xué)科的滲透，實現(xiàn)更新、創(chuàng)新與升級[2]。可見，新工科教育的重心在培養(yǎng)新興領(lǐng)域的應(yīng)用型工程科技人才上。在高職教育體系，數(shù)字電子技術(shù)是一門應(yīng)用性、實踐性、綜合性很強的基礎(chǔ)課程。如何在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力及國際競爭力，使學(xué)生成為符合新工科時代需求的高素質(zhì)畢業(yè)生，是高職教育改革的重要方向。本文結(jié)合教學(xué)實踐，在分析新工科建設(shè)特點、數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)存在的問題及改革必要性的基礎(chǔ)上，重點探究面向新工科建設(shè)的高職數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革措施。

一、新工科建設(shè)特點分析

“北京指南”“復(fù)旦共識”“天大行動”，這“三部曲”對新工科的構(gòu)建和實施起到重要指引作用，指出新工科構(gòu)建的方向、策略[3]。在人才培養(yǎng)上，新工科注重突出學(xué)生的課堂主體地位，倡導(dǎo)“以生為本”的理念，這就要求教師適時調(diào)整教學(xué)和考核模式，積極開展師生、生生互動，有效解決學(xué)科教學(xué)存在的缺乏創(chuàng)新內(nèi)容、課程時間有限、教育資源匱乏等問題[4]。隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)等與其他相關(guān)技術(shù)的交叉融合已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。但有的學(xué)科教材還強調(diào)內(nèi)容的整體性和系統(tǒng)性，忽視新技術(shù)對實際生活產(chǎn)生的影響，所以并不適用于新工科人才培養(yǎng)。目前，我國很多高校已經(jīng)開展基于新工科背景的學(xué)科教學(xué)改革工作，如首都師范大學(xué)、四川大學(xué)等。下面就上述高校在新工科方面的研究進行簡單介紹，為后續(xù)課程教學(xué)改革策略的提出提供借鑒。首都師范大學(xué)提出“以專業(yè)知識傳授、探究能力培養(yǎng)為主”的教學(xué)思路，開展“線上+線下”混合式教學(xué)，學(xué)生的反饋表明，教學(xué)效果良好。四川大學(xué)是全國第一個響應(yīng)新工科建設(shè)的高等院校，其以建成“一流”高校為目標，不斷改善辦學(xué)條件，深化教學(xué)改革。在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中，該校教師嘗試以過程性評價作為切入點，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與小班教學(xué)、口袋實驗等教學(xué)模式相結(jié)合，學(xué)生的參與程度明顯提高，教學(xué)效果也更接近于預(yù)期[5]。

二、數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題及改革的必要性

1.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題

數(shù)字電子技術(shù)是高校電氣類、電子信息類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，同時也是必修課，旨在讓學(xué)生了解一些簡單的電路結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用知識等，對于學(xué)生的專業(yè)成長而言具有很強的理論意義和實踐意義[6]。但部分高校教師在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中，以理論知識講解為主，整個教學(xué)過程采用的是“填鴨式”方法，缺乏有效的指導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生的參與積極性不高。另外，數(shù)字電子技術(shù)課程中的部分實驗以教師示范為主，且是驗證性的，沒有把科學(xué)理念滲透到每一個學(xué)生心中，沒有體現(xiàn)出學(xué)生的課堂主體地位，并缺少對學(xué)生創(chuàng)新能力的開發(fā)。這就導(dǎo)致數(shù)字電子技術(shù)學(xué)科的教學(xué)效果不理想。

2.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革的必要性

正因為各高校在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中存在一些問題，所以基于新工科背景對該課程進行教學(xué)改革非常有必要。數(shù)字電子技術(shù)課程現(xiàn)有的教育方式，有很大改革空間。除了教師授課、學(xué)生聆聽之外，是否有一種讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式？在操作課程中，是否可以添加一些便于學(xué)生用手機課前預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)的視頻材料？傳統(tǒng)的教學(xué)方式過于乏味，黑板板書既單調(diào)又費時，是否有一種全新的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方式，能縮短學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)時間，讓學(xué)生把更多時間用在實際操作或模擬實踐操作上[7]？面向新工科建設(shè)，教師對課程進行改革，對教學(xué)手段進行創(chuàng)新，可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，讓他們感受到知識學(xué)習(xí)的樂趣，并進行積極思考，真正成為課堂教學(xué)的主體。這樣，學(xué)生就可以根據(jù)自己的需要，積極探索課本知識及課外的新知識、新技能，不斷提高自己的專業(yè)能力，成為符合社會需要的新型人才。

三、面向新工科建設(shè)的高職數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革措施

1.明確數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)目標

“新工科”的建設(shè)背景是高校為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)，促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整[8]。對此，高校要對區(qū)域內(nèi)的企業(yè)進行調(diào)查，了解行業(yè)發(fā)展趨勢，將專業(yè)教育目標定位于服務(wù)企業(yè)所需上。現(xiàn)在，新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的高端技術(shù)崗位對人才的需求較大。而數(shù)字電子課程是IT專業(yè)的一門必修課程，其重要性不言而喻。在新一代IT專業(yè)中，F(xiàn)PGA技術(shù)人員不可或缺，但我國的FPGA技術(shù)人員非常少，大約相當于美國的十分之一。基于此，本校面向新工科建設(shè)，提出以“基礎(chǔ)FPGA開發(fā)”為核心，以適應(yīng)“區(qū)域經(jīng)濟與科技發(fā)展需求為導(dǎo)向”的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)目標。教師將學(xué)生的能力提升作為專業(yè)人才培養(yǎng)的切入點，明確可利用的網(wǎng)絡(luò)資源，對現(xiàn)有教育框架進行調(diào)整，適當增加實踐活動的比重，并確保學(xué)生有足夠的時間對所學(xué)的知識展開自主探究[9]。而要想真正落實教學(xué)目標，教師就要加強溝通和協(xié)作，全程參與學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。一方面，當學(xué)生產(chǎn)生疑問時，教師要及時予以指導(dǎo)、解答。另一方面，教師要針對學(xué)生在各學(xué)習(xí)階段產(chǎn)生的困惑、出現(xiàn)的問題，采取相應(yīng)的交流協(xié)作方式和策略，積極幫助學(xué)生解決問題或提供可借鑒的方法，促使學(xué)生不斷提高專業(yè)素養(yǎng)，成長為符合新工科要求的創(chuàng)新型卓越工程科技人才。

2.更新數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)課程在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，主要側(cè)重于理論知識的教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力缺乏，且所掌握的知識比較“陳舊”，不符合信息時代的發(fā)展要求[10]。為與新工科培養(yǎng)目標保持一致，本校在數(shù)字電子技術(shù)課程中增加軟件模擬、FPGA電路開發(fā)、VHDL語言等方面的教學(xué)內(nèi)容，并對原教材內(nèi)容進行適當刪減，以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)。基于新工科背景的數(shù)字電子技術(shù)課程內(nèi)容，除了能確保學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本理論知識外，還可讓學(xué)生對當前的技術(shù)發(fā)展、對相關(guān)企業(yè)的人才需求有深刻的認識，并進行積極實踐。具體而言，數(shù)字電子技術(shù)課程知識點如下。

以數(shù)字電子技術(shù)課程第一章第一節(jié)“邏輯函數(shù)基礎(chǔ)———數(shù)字信號與數(shù)制”為例。該章節(jié)為課程入門的介紹，教師在教學(xué)過程中可采取傳統(tǒng)教學(xué)方式，增加對相關(guān)技術(shù)發(fā)展的說明，并適當減少數(shù)制轉(zhuǎn)換、公式化等內(nèi)容，以此讓學(xué)生在初步認識該課程時便能將“新工科”理念牢記于心。再以第二章第一節(jié)“Matlab仿真技術(shù)———仿真模塊Simulation”的介紹為例。該章節(jié)要求學(xué)生掌握Simulation模塊中的信號發(fā)生器、示波器以及邏輯門的具體使用方式，能夠?qū)唵坞娐愤M行仿真操作，并用示波器實現(xiàn)對輸入與輸出邏輯關(guān)系的觀察[11]。在教學(xué)中，教師可借助仿真軟件開展教學(xué)，以此讓學(xué)生能夠更加直觀地感受到課程內(nèi)容，從而對Simulation模塊進行深刻了解。第四章第三節(jié)“觸發(fā)器與時序邏輯電路———時序邏輯電路的設(shè)計”要求學(xué)生了解基本觸發(fā)的構(gòu)造與作用，并能對時序邏輯電路進行分析。在教學(xué)中，教師可采用傳統(tǒng)教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生進行觸發(fā)的思考，然后利用模擬程序，讓學(xué)生對自己的推測進行驗證。

3.豐富數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)手段

《教育部辦公廳關(guān)于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》指出，要充分發(fā)揮新工科研究與實踐項目群的平臺作用，這為高校開展新工科建設(shè)提供了依據(jù)。基于新工科背景，在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中，教師可將基礎(chǔ)知識、仿真技術(shù)等相結(jié)合，利用多樣化教學(xué)方式，讓知識變得更加具象化，以此降低知識的理解難度，提高學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握水平。例如，Matlab等模擬軟件可幫助學(xué)生更好地了解芯片結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生對邏輯電路的認識以及電路設(shè)計能力。在具體教學(xué)中，教師可將FPGA開發(fā)板作為重點，選擇不同的實驗平臺，或者多平臺聯(lián)動進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合運用能力，豐富學(xué)生的VHDL編程經(jīng)驗。基于信息技術(shù)的發(fā)展，眾多優(yōu)質(zhì)教育平臺被應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)中，對教與學(xué)效率的提升起到積極促進作用。這其中，MOOC和SPOC的使用頻率和適用范圍具有較大優(yōu)勢，在實際應(yīng)用中，教師可根據(jù)教學(xué)條件、教學(xué)要求以及教學(xué)目標選擇相應(yīng)的教學(xué)平臺發(fā)布課程內(nèi)容。以教學(xué)視頻發(fā)布為例，教師要廣泛搜集有關(guān)素材，并對教學(xué)內(nèi)容進行適當壓縮，以突出教學(xué)重點，一方面要兼顧一般性知識和專業(yè)知識，另一方面要保留核心知識，在保證知識連續(xù)性和獨立性的基礎(chǔ)上，將與學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)性并不緊密的部分剝離，然后選擇MOOC或SPOC平臺發(fā)布，為學(xué)生自由選擇某節(jié)課程的知識點進行深入學(xué)習(xí)提供便利。目前，本校基于以上模式制作的“綜合實踐課程”線上教學(xué)視頻已經(jīng)正式運用，為新工科背景下的數(shù)字電子技術(shù)課程創(chuàng)新性發(fā)展提供了有力支撐。

在制作教學(xué)視頻的時候，教師要注重多種教學(xué)手段的綜合運用。首先，要根據(jù)學(xué)生的實際情況，借助網(wǎng)絡(luò)搜集教學(xué)資源并整合，使教學(xué)視頻內(nèi)容呈現(xiàn)出“基本—強化—擴展”的層級遞進關(guān)系，確保每個學(xué)生都能找到符合自己需要的學(xué)習(xí)資源。其次，可綜合利用板書、音頻、動畫等多種教學(xué)手段，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。最后，在選擇思考性題目的時候，要先了解學(xué)生的具體學(xué)情，然后遵循分層思想，讓學(xué)生主動探索學(xué)習(xí)內(nèi)容，實現(xiàn)更深層次理解。

要想取得理想的教學(xué)效果，教師在選擇教學(xué)手段時還要遵循以下幾個步驟，有序進行。第一個步驟就是教與學(xué)的溝通。在制作教學(xué)視頻時，教師要先了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的困惑、疑問，然后將這些問題歸類，找出其中的共性問題，從而確定授課要點，以此掃清學(xué)生在學(xué)習(xí)中的障礙。在答疑解惑的過程中，教師可借助典型事例，實現(xiàn)新舊知識的有效鏈接，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，促使學(xué)生自主鉆研。第二個步驟是以團隊為單位進行知識探究。教師可把班級學(xué)生以一定標準分成若干個小組，每個小組的人數(shù)要相等，為3個～4個，讓學(xué)生以小組為單位展開重難點知識探究。探究模式可由團隊成員自主決定，如分工合作，或先獨立研究再分工合作等。在條件允許的情況下，學(xué)生可使用實驗盒來進行實驗。在此需要指出的是，在決定團隊探究的課題時，教師應(yīng)與相關(guān)專業(yè)的其他教師進行交流，以保證課題不會出現(xiàn)沖突、重復(fù)。這樣不僅可使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)課程的相關(guān)知識，還可為學(xué)生進行其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。課程結(jié)束后，學(xué)生要自主完成學(xué)習(xí)報告的制作，如將學(xué)習(xí)報告制作成PPT形式。在這一過程中，師生可通過線上平臺進行溝通和交流，如上傳視頻、資料，討論學(xué)習(xí)報告等。豐富的教學(xué)手段，可使學(xué)生扎實掌握數(shù)字電子技術(shù)課程知識，促進數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)有效性的提升。

4.實行項目化數(shù)字電子技術(shù)課程考核模式

在新工科建設(shè)中，傳統(tǒng)的考核方式已無法滿足課程改革需要。數(shù)字電子技術(shù)課程的考核可采用“課題”的項目化考核方式，對新一代計算機應(yīng)用技術(shù)人才進行全面、系統(tǒng)測試。這種考核方式可整合課程教學(xué)中的各種知識點，真實體現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握情況。同時，“課題”的項目化考核方式對學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力也有很大鍛煉作用。學(xué)生可自主解決預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)遇到的問題，記錄課堂上的學(xué)習(xí)難點，自行整理學(xué)習(xí)成果，從而深化對所學(xué)內(nèi)容的理解。教師的工作，就是在課堂上指導(dǎo)學(xué)生理順思維，將理論知識轉(zhuǎn)化為實際技能。由于數(shù)字電子技術(shù)課程的知識體系比較復(fù)雜，因此，僅僅依靠課上的時間很難確保教學(xué)質(zhì)量。在這種情況下，教師可以把課堂教學(xué)內(nèi)容延伸到課外，并靈活對此項內(nèi)容進行考核。例如，在進行電路設(shè)計的時候，學(xué)生可基于課上學(xué)習(xí)內(nèi)容，在課后使用Multisim等軟件，獨立完成實踐內(nèi)容的模擬和調(diào)試。對學(xué)生的創(chuàng)新行為，教師要給予鼓勵并作出評價，進一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動力，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

反饋評價環(huán)節(jié)的執(zhí)行主體既可是教師，也可是學(xué)生。教師的評價以學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)為主，而學(xué)生的評價可采取自評或互評的方式，圍繞任務(wù)完成情況進行。評估的重點是向過程傾斜，以此讓教師更好地了解學(xué)生對知識的掌握情況，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，進行針對性的指導(dǎo)，確保每個學(xué)生都能夠達到既定的學(xué)習(xí)目標。另外，在對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行評價時，教師要綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，合理調(diào)整課堂測試以及期中、期末考試成績在評價中的比重，并參考小組討論、撰寫報告等因素，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

四、結(jié)語

數(shù)字電子技術(shù)課程作為電子、電氣專業(yè)的基礎(chǔ)課程，要基于新工科背景進行改革，形成全新的教學(xué)模式，積極提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，以此為其他學(xué)科改革提供借鑒。在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中，教師可根據(jù)新工科的建設(shè)特點，進一步明確教學(xué)目標，更新教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，采取項目化考核模式，深入開展新工科研究與實踐，培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才。

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Exploration and Research of the Teaching Reform of Digital Electronic Technology Course in Higher Vocational Education for the Construction of New Engineering Courses

Rao Xingxing

（School of Information Engineering， Jiangxi Technical College of Manufacturing， Nanchang 330095， China）

Abstract： "New" in the new engineering field not only refers to the need for innovation in the talent cultivation process， but also refers to the updating， innovation， and upgrading of current engineering majors. Based on the construction of new engineering disciplines， the digital electronic technology curriculum should be reformed with the goal of cultivating students comprehensive abilities and improving their quality level. In teaching， teachers should further clarify the teaching objectives of the digital electronic technology course， update the teaching content of the digital electronic technology course， enrich the teaching methods of the digital electronic technology course， implement a project-based digital electronic technology course assessment model， in order to provide useful references for the construction and development of the digital electronic technology course towards new engineering subjects.

Key words： new engineering construction； digital electronic technology course； teaching reform； teaching content； teaching methods；teachingobjectives； assessmentmode