混合式教學(xué)背景下基于PBL教學(xué)法的“EDA”課程思政設(shè)計

[基金項目]2022年度山東省本科高校教學(xué)改革研究項目“基于PBL教學(xué)法的‘一中心、三階段、五環(huán)節(jié)’電子設(shè)計自動化課程混合式教學(xué)模式改革研究與實踐”（M2022150）;2023年度濱州學(xué)院課程思政教學(xué)改革研究項目“基于‘三階十四思’理念的電子設(shè)計自動化課程思政混合式教學(xué)研究與實踐”（BYKCSZJY202303）;2024年度山東航空學(xué)院實驗教學(xué)和教學(xué)實驗室建設(shè)研究項目“新工科背景下電子信息類專業(yè)‘四層次、六結(jié)合、六平臺’實驗教學(xué)創(chuàng)新體系建設(shè)”（SHYSYXM202402）；2023年度濱州學(xué)院研究生教育教學(xué)改革研究項目“基于工匠精神的研究生實踐創(chuàng)新能力提升路徑研究”（SHYJG202305）；2024年度山東航空學(xué)院教學(xué)改革研究項目“智慧教育視域下課堂教學(xué)改革與質(zhì)量評價研究與實踐”（SHYJYYB202436）

[作者簡介]王彩鳳（1982—），女，山東臨沂人，博士，山東航空學(xué)院航空工程學(xué)院教授，主要從事電子技術(shù)研究。

圖分類號]G642.0 [文獻標識碼］A [文章編號]1674-9324（2025）31-0013-04 [收稿日期］2023-

近幾年，全國高校相繼開展了課程思政教學(xué)改革，目的是增強專業(yè)課教師在授課過程中對學(xué)生進行思想政治教育的意識，推動專業(yè)課教師自覺參與思政教育工作改革實踐。本文針對高校專業(yè)課思政教學(xué)中存在的問題，結(jié)合線上線下混合教學(xué)模式，采用PBL教學(xué)法，構(gòu)建“EDA”課程思政教學(xué)模式，旨在為高校專業(yè)課程思政教學(xué)提供一種可行的借鑒方案。

一、高校專業(yè)課程思政教學(xué)中存在的不足

經(jīng)問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受理工科專業(yè)課程屬性影響，大部分學(xué)生認為在專業(yè)課授課過程中穿插思想政治教育理論，其概念抽象、晦澀難懂，穿插過程過于生硬，似乎與課程自身發(fā)展無直接關(guān)聯(lián)，學(xué)生不感興趣，甚至?xí)绊懰麄儗I(yè)知識的專注和吸收。大多數(shù)學(xué)生在課前預(yù)習(xí)時不會主動去挖掘思政元素，不會對思政內(nèi)容進行深入理解與領(lǐng)會。由此可見，大部分學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)思想政治理論的主動性，更無法將專業(yè)知識與思政內(nèi)容緊密聯(lián)系起來。另外，本文通過對專業(yè)課教師問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分教師認為在理工科專業(yè)課程中挖掘思政元素困難，他們?nèi)狈λ颊虒W(xué)經(jīng)驗，無法將思政內(nèi)容與專業(yè)知識有機融合，導(dǎo)致課堂引入思政內(nèi)容時過于生硬，教學(xué)效果不佳。此外，在期末考核評價體系中，也沒有明確、具體、能夠量化的課程思政考核指標，這使得課程思政與期末考核脫節(jié)，無法達到課程思政的預(yù)期效果。

二、基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)

PBL教學(xué)法是基于問題的學(xué)習(xí)，指教師提出問題，學(xué)生通過小組合作與討論的形式來分析、解決問題的教學(xué)方法。PBL教學(xué)法以學(xué)生為中心，圍繞教師提出的問題展開教與學(xué)，教師在整個教學(xué)過程中充當(dāng)組織者與引導(dǎo)者，啟發(fā)、監(jiān)督、引導(dǎo)學(xué)生進行問題的分析與解決[1]?；旌鲜浇虒W(xué)是采用線上線下相結(jié)合的方式，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率最大化的一種高效課堂教學(xué)模式[2]。這種依托網(wǎng)絡(luò)的線上線下教學(xué)有機結(jié)合已成為高校的一種常態(tài)化教學(xué)模式，它不僅能使教學(xué)突破時間和地點的限制，方便學(xué)生隨時隨地學(xué)習(xí)，也為課程思政提供了多樣化的教學(xué)資源。基于PBL教學(xué)法的混合式教學(xué)可以使分析、解決問題的主線貫穿整個教學(xué)過程，包括課前、課中和課后，為學(xué)生提供更加便利、全面的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生利用所學(xué)知識分析、解決問題的能力。此外，學(xué)生利用網(wǎng)上資源可以獲取豐富的課程思政內(nèi)容，了解專業(yè)發(fā)展史，更容易將所學(xué)專業(yè)知識和思想政治理論緊密結(jié)合，在提升專業(yè)技能的同時，還能提高思想道德覺悟。

三、“EDA”課程思政教學(xué)設(shè)計

“EDA”課程將VHDL程序、QuartusⅡI軟件和FPGA芯片緊密結(jié)合，是一門實踐性、應(yīng)用性很強的課程。內(nèi)容主要包括VHDL程序基本結(jié)構(gòu)、VHDL數(shù)據(jù)對象、VHDL數(shù)據(jù)類型、VHDL順序語句和并行語句、基本電路的VHDL設(shè)計、時序仿真和硬件實現(xiàn)、VHDL狀態(tài)機設(shè)計等。同時，輔以配套實驗環(huán)節(jié)，鍛煉并提升學(xué)生的動手實踐能力、理論聯(lián)系實際能力，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生研究創(chuàng)新能力，促進學(xué)生學(xué)以致用。目前，“EDA”技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于輔助電路設(shè)計的各個領(lǐng)域，在當(dāng)前電子電路設(shè)計中發(fā)揮著舉足輕重的作用[3]。本課程學(xué)習(xí)，能使學(xué)生掌握“EDA”課程的編程要領(lǐng)和電子電路仿真及設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實踐創(chuàng)新能力，讓學(xué)生養(yǎng)成嚴謹求實的科學(xué)研究態(tài)度，具備一定的電路編程與設(shè)計能力。學(xué)生能夠利用現(xiàn)代電路設(shè)計與分析手段，設(shè)計簡單的組合電路和時序電路，并具備一定的軟件操作與分析運用能力，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)與從事相關(guān)工程技術(shù)工作打下一定基礎(chǔ)。同時，本課程能夠培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感，讓學(xué)生具有熱發(fā)科子、頭爭求定的子風(fēng)，其有開拓創(chuàng)新的相種、持續(xù)創(chuàng)新的意識和良好的職業(yè)道德[4-6]。因此，在“EDA”課程思政教學(xué)設(shè)計中，要做到將知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合，將實踐能力培養(yǎng)與思想道德素質(zhì)提升相統(tǒng)一，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，努力將“EDA”課程目標轉(zhuǎn)化為學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，提升教學(xué)效果7。教師可以從“EDA”課程特點和學(xué)生實際情況出發(fā)，將課程內(nèi)容重新整合為基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和工程實踐性逐層遞進的三大模塊，即程序語法模塊、電路編程模塊和實踐應(yīng)用模塊，由淺入深，由簡單到復(fù)雜，逐漸增加電路設(shè)計難度，提高綜合性，逐步提升學(xué)生的電路設(shè)計能力和工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生不怕困難、勇于探索的創(chuàng)新精神。程序語法模塊主要包括VHDL程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)對象、VHDL文字規(guī)則和數(shù)據(jù)類型、VHDL順序語句和并行語句等。教師可利用項目導(dǎo)入法、啟發(fā)式教學(xué)法、小組討論法、比較分析法和案例教學(xué)法等，結(jié)合“蛟龍”號載人潛水器的研制過程的小故事，幫助學(xué)生理解代碼規(guī)范的重要性，使學(xué)生掌握VHDL基本語法，并養(yǎng)成嚴謹細致的工程習(xí)慣，樹立代碼規(guī)范意識，提高職業(yè)素養(yǎng)，具備團隊合作意識，能正視錯誤、正視自己，提高自身內(nèi)涵。電路編程模塊主要包括多路選擇器、D觸發(fā)器、鎖存器、加法計數(shù)器、數(shù)據(jù)比較器、移位寄存器等電路的VHDL設(shè)計。在教學(xué)過程中，教師提醒學(xué)生注意同樣的實體可以有截然不同的結(jié)構(gòu)體，從而引入“好看的皮囊千篇一律，有趣的靈魂萬里挑一”這句話，告訴學(xué)生只有在大好青春年華不斷充實自己，不負時光、不負自己，才是正確的做法。同時，教師注重提高學(xué)生的動手、分析和解決問題等綜合實踐能力，使學(xué)生能熟練利用各種語句進行電路的VHDL編程，增強代碼規(guī)范意識、責(zé)任意識和擔(dān)當(dāng)意識，并具備電路編程能力。實踐應(yīng)用模塊主要包括數(shù)碼顯示譯碼器、掃描顯示電路、數(shù)控分頻器、統(tǒng)計電路、狀態(tài)機和電子搶答器等實際應(yīng)用電路設(shè)計。在實踐過程中，教師結(jié)合QuartusII軟件開發(fā)流程中的報錯調(diào)試方法，使學(xué)生能夠了解“EDA”開發(fā)流程，理解FPGA可編程原理與結(jié)構(gòu)，熟練利用QuartusII軟件進行電路的層次化設(shè)計，提高硬件和軟件設(shè)計能力，引導(dǎo)學(xué)生樹立精益求精、一絲不茍的科學(xué)家精神。在設(shè)計狀態(tài)機時，教師引入“人生好比狀態(tài)機”這一說法，激勵學(xué)生在青年階段不斷充實自己。同時，教師結(jié)合華為斷供事件背后FPGA設(shè)計的爭奪情況，引發(fā)學(xué)生思考與討論，培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情。教師通過講述案例故事，引導(dǎo)學(xué)生樹立知識產(chǎn)權(quán)保護意識，尤其是自主創(chuàng)新意識，同時提升學(xué)生的工程實踐水平。

（一）設(shè)計與導(dǎo)入問題

授課前，教師需要根據(jù)每堂課要講的知識內(nèi)容，將相應(yīng)的思政元素與課程知識進行融合，不能生搬硬套，要做到潛移默化、潤物無聲，明確教學(xué)重點和難點，設(shè)置課程思政目標和課程學(xué)習(xí)目標。教師應(yīng)依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和課程屬性，結(jié)合專業(yè)特點和思政元素來設(shè)計每堂課程的導(dǎo)入問題。教師通過智慧樹或超星教學(xué)平臺提前把問題發(fā)放給學(xué)生，讓學(xué)生能在課前觀看教學(xué)視頻，挖掘思政元素。學(xué)生以小組為單位，小組成員分工明確、團結(jié)協(xié)作，帶著問題進行資料的查找與收集，做好課程預(yù)習(xí)工作，深人思考專業(yè)知識所蘊含的思政元素，比如哪些內(nèi)容可以培養(yǎng)愛國主義情懷、民族自豪感和社會責(zé)任感，哪些內(nèi)容可以培養(yǎng)科學(xué)精神和奉獻精神等。學(xué)生帶著問題進行課前預(yù)習(xí)，激發(fā)其求知欲和學(xué)習(xí)興趣，同時培養(yǎng)其團隊合作意識。

（二）分析與解決問題

授課過程中，教師講解每堂課的重點和難點知識，并進行歸納總結(jié)。針對課前提出的問題，教師不斷引導(dǎo)學(xué)生深入思考，并組織學(xué)生進行問題的分析和討論。小組成員之間將各自形成的觀點進行分析、交流、討論與整合，最后得出解決問題的辦法，從而提高學(xué)生分析和解決問題的能力。同時，教師可以在課堂中利用QuartusI軟件或者線上資源進行電路仿真，加深學(xué)生對編程知識的理解和應(yīng)用，將抽象的程序內(nèi)容和電路功能生動、直觀地展示給學(xué)生，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

隨著編程問題的不斷解決，教師逐步增加計數(shù)器的功能，最終讓學(xué)生實現(xiàn)異步或同步復(fù)位、時鐘使能、可預(yù)置、可逆等計數(shù)器的設(shè)計。在此過程中，學(xué)生需要對編寫的VHDL程序不斷進行調(diào)試、修改和編譯，直至電路功能和語法完全正確。有時，一個小小的標點符號就有可能導(dǎo)致程序編譯不通過，從而讓學(xué)生深入體會代碼規(guī)范的重要性，“差之毫厘、謬以千里”的道理以及精益求精、嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。

（三）匯報與反思改進

在課堂上，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的主觀能動性，以小組為單位針對教師提出的問題進行分析討論，之后進行PPT匯報與展示。展示過程中，小組成員可以進行補充，其他小組成員可以根據(jù)匯報小組展示的內(nèi)容進行提問，由匯報小組解答。之后，教師針對各小組匯報情況進行歸納總結(jié)，同時，教師和其他小組對匯報小組展示的內(nèi)容和表現(xiàn)情況給予評價，這種形式可以大大加強學(xué)生之間的交流與互動，增強課堂凝聚力。另外，在評價過程中，教師要嚴謹客觀、公平公正，及時對學(xué)生的匯報情況進行反饋與說明，對其匯報過程中的優(yōu)點進行表揚和鼓勵，對其不足進行糾正，促使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，端正態(tài)度，樹立自信心。教師鼓勵學(xué)生及時進行自我反思并持續(xù)改進，在此過程中，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，塑造良好的品格，培養(yǎng)團隊合作的意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在課下，教師可以布置與問題相關(guān)的小組作業(yè)，讓學(xué)生利用課余時間協(xié)作完成，并上傳到課程平臺，與其他小組共享。在此過程中，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺，針對學(xué)生作業(yè)中遇到的實際問題給予針對性的指導(dǎo)和建議，并進行答疑解惑。

結(jié)語

為了提高教書育人質(zhì)量，本文根據(jù)“EDA”課程特點和學(xué)生實際情況，在混合式教學(xué)背景下采用PBL教學(xué)法，以學(xué)生為主體，以問題探究與解決為主線，合理融入大學(xué)生思想政治教育，通過潤物無聲的方式落實立德樹人根本任務(wù)，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力和團隊協(xié)作意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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“EDA” Course Ideological and Political Design Based on PBL Teaching Method in the Context of Blended Teaching WANG Cai-fenga，WANG Shou-longb，LI Zhi-yuana， GAO Hai-kuoa （a.Schoolof Aeronautical Engineering，b.OfficeofAcademic Affairs，Shandong Universityof Aeronautics，Binzhou，Shandong2566oo，China）

Abstract： This article focuses on the problems and shortcomings in the ideological and political construction of science and engineering courses in higher education institutions.With a student-centered approach and a fundamental focus on building moralityand cultivating talents，a blended teaching model based on PBL teaching method is adopted to design the ideological and political educationof\"EDA”courses from three stages：“designing and introducing problems”，“analyzingandsolving problems”，and“reportingandreflecting on improvements”，in orderto improve students’professional knowledge，while enablingthemto establisha senseofcode standardization， cultivateascientificattude ofrigor，practicality，and excellence，aswellasasenseof teamwork.Through the reformand practiceofideological and political education in thecourse，students'enthusiasm foractive leaming has ben enhanced，their ability to analyze and solve problems hasbeen improved，andtheir comprehensive quality and innovative consciousness have been enhanced， greatly improving the qualityand effectiveness of teaching.

KeyWords： PBL teachingmethod; blended teaching;course ideology and politics;EDA