“數(shù)字電子電路”課程建設的創(chuàng)新與實踐

吳燕波 向大為

摘? 要：隨著現(xiàn)代信息技術與教育技術的不斷融合，高校的教學理念、教學模式與教學方法都在發(fā)生著變化。本課程教學中堅持以學生為本的教學理念，以加強學生動手能力為原則，充分挖掘和利用校內外各種教學資源，綜合運用各種網(wǎng)絡教學平臺來構建科學有效的教學體系，探索線上線下有機融合的教學模式，把對學生知識技能的訓練轉變?yōu)閷W生持續(xù)學習的能力。

關鍵詞：數(shù)字電子電路;課程建設;融合式教學;創(chuàng)新與實踐

中圖分類號：TN79;G434? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）19-0183-06

Innovation and Practice of Course Construction of Digital Electronic Circuit

WU Yanbo， XIANG Dawei

（Hubei University of Police， Wuhan? 430034， China）

Abstract： With the continuous integration of modern information technology and educational technology， the teaching concept， teaching mode and teaching methods of colleges and universities are all changing. The teaching of this course adheres to the student-oriented teaching concept， based on the principle of strengthening students practical ability， fully tap and make use of various teaching resources inside and outside the school， comprehensively use various network teaching platforms to build a scientific and effective teaching system， explore the teaching mode of online and offline organic integration， and transform the training of students knowledge and skills into the ability of students continuous learning.

Keywords： digital electronic circuit; course construction; integrated teaching; innovation and practice

0? 引? 言

“數(shù)字電子電路”作為湖北警官學院計算機科學與技術專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，其教學質量的高低直接影響著學生對后續(xù)計算機硬件類課程的掌握程度。如何突出“線上線下混合式教學”的教學理念？如何充分合理地利用各種教學資源，構建高效優(yōu)質的課堂教學模式，提高教學效果？如何進一步縮短培養(yǎng)目標與實戰(zhàn)需求之間的差距？無疑是當前學院課程教學改革的研究熱點。我們應盡快順應高校課程建設改革的需求，采用各種新興教學形式（如MOOC、翻轉課堂、微課），結合任務驅動、案例教學、線上線下混合式教學等方法來開展教學。將理論教學與課內實驗、綜合實驗、課程設計以及課外科技活動有機地結合起來，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)設計能力和創(chuàng)新能力。

1? 課程介紹

開設“數(shù)字電子電路”課程的主要目的是使學生掌握數(shù)字邏輯電路的基本概念以及分析、設計方法。作為專業(yè)前導課程，學生通過該課程的學習，可為后續(xù)專業(yè)核心課程“計算機組成原理”“微型計算機接口技術及應用”的學習打下堅實的基礎。通過本課程的理論教學和相關實驗訓練，使學生掌握數(shù)字電子電路的應用和發(fā)展以及邏輯代數(shù)的基本知識，重點掌握組合邏輯電路和同步時序邏輯電路分析和設計的基本方法，使學生具備一定的數(shù)字電子電路設計能力。此外，使學生能夠運用Mutisim仿真軟件進行簡單的數(shù)字邏輯設計。課程培養(yǎng)目標為：

（1）素質目標。激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的自主學習能力和團隊協(xié)作精神。

（2）能力目標。使學生能夠正確使用電子儀器，靈活運用集成電路并對其進行檢測，培養(yǎng)學生的小型電路分析及設計能力。

（3）知識目標。通過本課程的學習，幫助學生掌握數(shù)字邏輯電路的基本理論、分析設計方法及Multisim虛擬仿真，為學生后續(xù)課程的學習奠定扎實的理論基礎。

2? ?教學設計與實施

2.1? 課程設計理念

遵循“做中學、學中做，線上線下混合式”的教學理念，使學生樂學、善學、活學。線上線下混合式教學主要是按照課前導讀、在線自主學習、實際課堂翻轉、課后作業(yè)等環(huán)節(jié)來開展教學。學期末，采用多維考核的方式，根據(jù)學生觀看慕課視頻總時長、完成任務點百分比、課后作業(yè)及單元測情況，是否參與課程討論、是否完成實驗報告以及期末考試成績等多方位考核學生，最后給出綜合分。教學過程中淡化器件內部電路的分析，突出中規(guī)模集成電路的外部特性和應用。將知識吸收、能力形成和素養(yǎng)提升貫穿于學生的整個學習過程當中。同時，通過綜合性與設計性仿真實驗，培養(yǎng)學生綜合運用數(shù)字電路知識分析解決問題的能力。

2.2? 教學方法

通過引入自主學習法、翻轉課堂法、虛擬仿真實驗、案例教學、任務驅動等多樣化的教學方法，提升學生的綜合能力，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才。采用超星平臺、考試與練習系統(tǒng)等作為師生之間的教學互動平臺，教師提前發(fā)布通知，布置任務，提供參考文獻，學生提前預習。為了提高學生的學習積極性，教師綜合運用多媒體課件、錄像、慕課、微視頻等多種現(xiàn)代化教學手段，使整個教學過程生動、形象、直觀，進一步培養(yǎng)學生的思維能力，提高學生利用信息技術發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，如圖1所示。

采取以教科研推動學生動手能力的機制，探索大學生創(chuàng)新實驗學習方法，引導學生及早走進實驗室，參與導師的科研項目與研究課題。以科技競賽推動大學生創(chuàng)新能力的提升。在參加各類學科和專業(yè)競賽的過程中，教師要結合自己的研究專長，指導學生選題、實驗、設計、改進、備賽，學生迸發(fā)出的鉆研勁頭和方法思路，又會給老師帶來啟發(fā)，使教師的教學水平與科研能力更上一個臺階。

2.3? 教學手段

現(xiàn)代化教學手段的運用，不僅助力于教學內容的傳遞，而且還會改變傳統(tǒng)教與學的方法，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，啟迪學生思維，可以將枯燥無味的教學內容生動化、趣味化：

（1）課堂上采用多媒體課件進行現(xiàn)場講授與演練，夯實基礎，突出重點。同時，利用學習通平臺進行問題搶答，不但增強師生間的互動，使教師及時了解學生對知識點的掌握程度，而且可以活躍氣氛，調動學生的學習熱情與興趣。

（2）課前一天教師通過學習通平臺發(fā)布每節(jié)課的學習任務點，學生通過觀看微視頻或PPT來預習新課，下載任務包，完成預習作業(yè)，課后通過慕課平臺復習鞏固，如圖2、圖3所示。

（3）以學生為主體，釆取“小組幫扶，重點解惑”的方法。經(jīng)常開展“學情”問卷調查，及時了解學生的學習狀況，分類施教，共性問題網(wǎng)上答疑，個別問題小組輔導，不同層次的學生安排不同的作業(yè)。發(fā)揮“小組幫扶”的優(yōu)勢，把老師講學生聽和學生討論結合起來，活躍學習氣氛，真正落實教學互動。教師可根據(jù)學生的整體狀態(tài)適當調整進度，梳理重難點，突出教學針對性。

（4）加強實踐性教學，學生利用Multisim仿真軟件完成實驗如圖4所示。通過項目驅動模式、電子仿真設計、興趣小組等形式，學生在交流中學習，在教師點撥中提升。

2.4? 線上線下融合式教學模式

課前教師通過超星學習通平臺發(fā)布學習任務與要求，學生課前自主學習;課中采取課堂翻轉教學模式，通過重難點講解、問題搶答、小組協(xié)作學習等方式完成教學任務;課后通過學生發(fā)布作業(yè)、上傳筆記、學習通主題討論發(fā)言等環(huán)節(jié)，對學生進行過程化管理，最終實現(xiàn)線上線下有機融合式教學。

該課程的線上線下融合式教學，主要是利用學習通網(wǎng)絡平臺，線上環(huán)節(jié)包括學生課前預習、問題探究，線下課堂老師講解、重難點突破，輔以線上課后練習、交流提升、強化學習三個步驟來完成混合型教學：

（1）課前：學生線上預習+問題探究

線上課前預習有助于學生提前認知和了解教學內容，從而可以在課堂上更好地把握重難點知識的學習：

1）根據(jù)教學計劃，課前在學習通上發(fā)布每次課的教學內容、要點難點、教學資料及學習微視頻。

2）學習通上發(fā)布課前預習任務，如圖5所示。要求學生帶著問題提前預習課程內容，完成任務點，并做好自學筆記。這樣，便于學生對課程內容有一個初步的認知和了解，從而可以在課程講授過程中更好地把握重難點知識。同時幫助教師更加清晰地了解學生的學習起點及學習痛點，從而在線下課堂以及互動答疑過程中實施更加精準、更具針對性的教學。

3）課前10分鐘簽到。認真關注、詳細記錄，掌握學生的簽到情況。

（2）課中：學習重難點突破+小組協(xié)作學習+過程性管理

課堂上有針對性地進行重難點講解、隨堂測驗及交流互動有利于學生的個性化學習，同時，也能促使學生深入思考：

1）對上次課后作業(yè)進行講評，對存在的共性問題進行講解分析。

2）對課前預習情況進行檢查，采取問題導向的方式，對學生進行在線測驗，如圖6所示。

3）問題搶答。充分利用線上平臺，將每一次課所涉及的重要知識點羅列成5～10個問題，安排學生線上測驗、搶答。老師對回答正確的同學給予點贊、加分，為回答錯誤的同學分析和講解問題所在。及時查閱學生活躍程度，對于不活躍的同學利用課堂選人點名回答問題，實現(xiàn)對學生的過程性管理。

4）課堂上對核心知識點進行重點講解，突破難點。教師在課堂教學中，有計劃、有目標地對各個幫扶組（5人一組）提出學習任務，小組成員在各自學習的基礎上，進行組內交流討論，優(yōu)中差之間進行指導、幫扶，共同完成學習任務及問題探研。

5）課程教學中注重立德樹人，課程思政，如圖7所示。采用多樣化的教學互動方式，將大學生思想政治教育納入課堂，融入知識點，調動學生學習興趣，有效提高大學生思想水平，提高計算機專業(yè)基礎課課堂的教學效果。

6）課堂小結。對課前測優(yōu)秀、按時間節(jié)點完成了各任務點、積極主動參與話題討論、問題搶答中較活躍的學生給予肯定表揚;鼓勵學習不夠主動的學生，調動其積極性。

（3）課后：深化鞏固練習+學習通平臺交流

完成問卷星調查、線上課后作業(yè)及上傳課堂筆記，能鞏固、強化課堂上所學的知識，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能解決問題的能力：

1）問卷星調查。通過問卷星調查及時了解學生的學習動態(tài)，密切關注學生需求，調整教學進度，改進教學方法，努力提高教學質量，保證教學效果。

2）課后布置難度系數(shù)不同的作業(yè)，讓學生根據(jù)自己所學情況自行選擇一個作業(yè)來完成，達到深化鞏固練習的目的，如圖8所示。課后為了增強學習的互動性，教師在學習通平臺上發(fā)布討論題，促進學生深入理解，鞏固知識和提升能力。

3）課堂筆記上傳，如圖9所示?！昂糜浶圆蝗鐮€筆頭”，養(yǎng)成課上記筆記的好習慣，不僅能促進記憶，避免上課分心，而且便于課后復習和溫故知新。為促使學生養(yǎng)成良好的學習習慣，努力為學生們營造勤于學習、善于思考的學習氛圍。筆記內容的呈現(xiàn)要求美觀、新穎，鼓勵創(chuàng)新。

2.5? 課程考核

課程綜合評定方法：總成績=平時成績×20%+期末成績×80% 平時成績：課前預習10%+觀看網(wǎng)課視頻10%+完成線上或線下作業(yè)及單元測試30%+參與課程討論10%+實驗訓練項目30%+考勤10%，如圖10所示。

3? 課程建設成效

我們在課程建設中，努力把本課程建設為優(yōu)質課程：

（1）為深入貫徹落實《新時代全國高等學校本科教育工作會議》精神，響應教育部杜絕“水課”、建設“金課”的號召，我們組建了“數(shù)字電子電路”課程教學團隊。在課程建設中，以“數(shù)字電子電路”的教學大綱和實驗教學大綱為依據(jù)，以多媒體技術和網(wǎng)絡技術為依托，以激發(fā)學生自主學習為目的，對教學資源進行了全方位、一體化的研究、設計和制作。目前，該教學團隊已完成“數(shù)字電子電路”網(wǎng)絡課程的建設并推廣應用3年，如圖11所示。該課程的教學大綱、實驗教學大綱、教案、進度表、實驗指南、PPT講稿、習題、參考文獻、授課錄像等全部推上院內網(wǎng)上平臺，免費向學生開放，實現(xiàn)優(yōu)質教學資源共享，便于學生自主學習。

（2）“數(shù)字電子電路”教學團隊不斷進行課程建設與教學改革，及時吸收學科發(fā)展的最新研究成果，不斷充實和更新教學內容;采用多種計算機輔助教學工具，注重傳統(tǒng)教學與啟發(fā)式、研討式教學的結合;將理論教學與課內實驗、綜合實驗、課程設計、EDA設計以及課外科技活動有機結合，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)設計能力和創(chuàng)新能力。2018年教學團隊獲湖北省第八屆教學成果三等獎。

（3）為了充分應用在線開放課程的建設成果，加強對學生學習過程的管理，我們經(jīng)常應用網(wǎng)絡課程平臺進行輔助教學，取得了較好的效果，計算機科學與技術專業(yè)學生在“數(shù)字電子電路”學科的期末考試中通過率達95%。

4? 結? 論

若要培養(yǎng)和提高學生的實際應用與創(chuàng)新能力，教學中的實踐環(huán)節(jié)發(fā)揮著極其重要的作用。但是近3年來，由于公安院校對思政課程及法律課程的重視，不斷修改教學計劃，“數(shù)字電子電路”這門專業(yè)基礎課的課時變少。課程團隊在修改教學大綱時，調整了實驗課時，數(shù)字電路實驗項目個數(shù)與類型都有所減少。

無論教學怎么改，模式怎么變，始終都要遵循基本的教學規(guī)律。堅持以學生為主體，以學科體系為根本，以學科發(fā)展為導向，以學科應用為目的。堅持分類教學，因人施教。在此基礎上改進方法，探索新模式，切不可本末倒置。同時，還要求每一位教師與時俱進，主動吸納學科前沿新知識，了解學科實踐新需求，根據(jù)學生素質狀況，努力探索和嘗試適應現(xiàn)代專業(yè)教育的新方法。

參考文獻：

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作者簡介：吳燕波（1979—），女，漢族，副教授，碩士，研究方向：計算機應用;通訊作者：向大為（1980—），男，漢族，講師，碩士，研究方向：網(wǎng)絡安全與執(zhí)法。