融入思政元素的電子技術實驗線上教學法*

郭強 劉洲峰 楊蕾 劉生

1 中原工學院電子信息學院 鄭州 450007 2 中原工學院校辦公室 鄭州 450007

0 引言

課程思政的探索研究發展至今，在運用的深度上和廣度上都有了長足的進步。相對來說，對于工科專業課，特別是基礎理論課，始終存在切入點少，挖掘難度大的特點[1]。在這種情況下，要真正在工科課程中融入思政元素，就要在教學內容和教學環節上探尋切入點，課程實驗是一個不錯的選項。

線上教學廣泛應用，基于此，本文從電子技術課程邏輯電路的視角，推出了基于“圖片+動畫”的實驗教學課件。

電子技術在很多高校是非電類專業電工學的一門工科基礎課，與政治思想理論并不直接相關，對應的課程實驗大都屬于為基礎理論服務的驗證性實驗，以及少數綜合性、設計性實驗。這些實驗與工程應用雖有一定距離，但卻是由理論到實踐跨出的第一步，可以說它們承擔著培養社會主義建設需要的工程應用型人才的任務，這與課程思政的目標不謀而合。

作為課程體系的一部分，電子技術實驗的線上教學內容是整個線上課程的關鍵和難點。以往的視頻和課件只是作為實驗準備和預習的輔助材料。要真正將實驗“搬到線上”，就要設計出有別于輔助材料、能夠完全取代線下實驗的執行方案，這是一個前所未有的新課題。傳統的視頻拍攝仍是一個重要的選擇，但單純的視頻播放讓教師無法掌控實驗過程，有些視頻的細節受位置、視角遮擋等影響較大。為此，筆者針對電子技術邏輯電路的設計、綜合實驗，提出采用實驗臺（板）圖片結合PPT 動畫的方法，講述、演示實驗過程。

1）教師可根據需要主動掌控實驗進度，克服了視頻課件平鋪直敘的播放方式；

2）對有些不易觀察的實驗細節，如溫度、音量變化等，可放慢播放速度或強調提示；

3）線上教學避免了某些實驗風險和設備損耗；

4）便于以實驗習題形式，開展學生綜合應用和自主設計的實驗方案，拓展思路，開發創新；

5）便于適時進行實驗總結，圍繞理論聯系實際的主題，強調實驗規律，及其所需的一絲不茍、鍥而不舍的工匠精神，及時積累經驗，為思政元素的融入創造條件。

1 線上電子技術實驗“圖片+動畫”實現方案

電子技術課程的邏輯電路包括組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大部分[2]，相應的兩部分課程實驗內容多、連線復雜、具有較強的設計開發性。但由于以二進制和邏輯代數為基礎的計量特點，實驗無需測量實驗數據，便于開展線上實驗。

無論是組合邏輯電路實驗還是時序邏輯電路實驗，最大特點是連線復雜，容易出錯，卻難以糾錯。即使是線下實驗，教師檢查學生的連線布局只能通過結果驗證，一旦出錯，往往只能拆除重連。而利用線上的動畫課件，可以清楚地檢查對照每根連線，從而快速糾錯。邏輯電路的連接一般要經過“原理電路→管腳連接圖→實際接線”三個步驟，圖1 所示是74LS20 集成4 輸入與非門的功能測試電路，其中的圖1a、1b、1c 分別是原理電路、管腳連接和實際接線。

圖1 74LS20 集成4 輸入與非門的功能測試電路

比較圖中的三個步驟，可以看出：由理論到實踐的過程是一個逐漸復雜化的過程，理論上能夠實現的一個簡單功能，實際中還要考慮供電、接地、高電平處理，輸入輸出表示（如圖1c 所示）等理論上并未提及的問題；另外，圖1c 的實際連線數量多、分布密集，即使是單個的門電路，也不易觀察。若是多個門電路的組合，連線將更加密集。但是對于線上教學的PPT 演示，可以采用實驗面板的圖片，結合動畫連線，不但可使連線清晰分明，還能將每段線路的連接逐個展示，既可以清楚地分析布線的最佳路徑，又可以方便地查找錯誤。如圖2a 是由5 個與非門組成的兩輸入兩輸出電路，圖2b 是由2片74LS00 的動畫連接實現方案。

圖2 2 片74LS00 集成2 輸入與非門的邏輯電路連線

圖2b 中包括的23 個動畫組件均為單個圖形，如表1 所示。其中1 ～18 是圖2a 按照與非門1 ～5的順序，以每個門的上、下輸入為標記的接線；組件20、22 以先后的“出現”與“消失”表示A、B輸入的4 種組合，與之對應的組件21、23 的“出現”與“消失”，完整地表示了輸出Y1、Y2異或和相與的邏輯關系，重現了從啟動電源到輸出結果的所有線下實驗現象。

表1 圖2 電路連線的動畫組件

2 教學與思政教育效果分析

通常情況下，課程線下實驗只是作為平時成績的計分項，有時受實驗學時和設備數量影響，很多學生重視不足，做實驗敷衍了事。對于分組進行的線下實驗，教師很難面面俱到，因此，對于學生理論聯系實際、工程實踐能力和創新能力的培養收效甚微。而線上實驗可以顯著改變這種狀況。在實驗方式上，相當于教師手把手地給每一個學生在同一時間傳授了實驗操作的每一個細節，克服了實驗設備性能不穩定等產生的影響，解決了潛在的典型性問題，有較充裕的時間重點加強對學生能力的提升。

實驗以及其他任何實踐活動中，學生都需要培養細致入微、踏實肯干、忘我奉獻的品格，這是做一個合格工程師的必備條件，也是任何工程人員都應遵循的道德規范；同時，由于工程實踐中的問題千變萬化，這就要求學生培養發現問題、解決問題和開發創新的能力，既要以所學理論為依據，又要擺脫書本的束縛、突破傳統的桎梏，開發創新成果。圖2 中的實驗可以在圖1 實驗的基礎上，由學生自主操作完成；還可以進一步擴展，根據給定的實際問題，設計邏輯電路，并完成實驗連接，實現問題解決，這可以讓學生增強獲得感。

3 結束語

本實驗課件依據課程實驗制作而成，而實驗教學還包括課程設計、實習、實訓在內，是一個較大的范疇，并非所有實踐類科目都可照搬照用。但本實驗課件仍可為此類課程提供一種思路或啟發，幫助其他教師采用不同的形式和技術手段，設計出不同類型的線上教學方案。

思政教育要有的放矢、精準定位，根據青年學生的學習、思想狀況，有意識、動態地掌握思政內容的融入。針對普通高校青年學生普遍存在的不自信、怕吃苦、缺乏耐心、畏懼困難的現象，可借助線上實驗的機會，讓他們通過克服困難、解決問題，找回自信。

教師要進一步分析學生的思想根源，從愛國主義的角度，幫助學生樹立職業道德和理想信念，恰如其分地在課程中融入思政元素，讓學生在專業學習中接受思想政治教育。

工程能力教育和開發創新思維是一種通過教學內容來實現的能力培養[3]，這種能力培養包括培養學生不怕困難、腳踏實地、精益求精的工匠精神，以及追求真理、勇攀高峰的創新精神，這也是對學生進行思政教育的目的。

由于工科專業的思政元素是從專業知識和技能學習中挖掘而來，更能夠在學生成長的人生道路上對其產生潛移默化的影響，相對于直接的政治思想教育和道德灌輸，更入骨髓、更加深刻。