田莉 胡鶴宇 康迎曦
【摘要】在“工程教育認證+課程思政”大背景下,將思政元素、工程認證和教學內容有機融已成為教學改革的重要內容。本文以工程教育專業(yè)認證為導向,挖掘《數(shù)字電子技術》課程的思政元素,構建了學習通+BOPPPS的教學模式。實踐表明:學習通+BOPPPS的教學模式較好地實現(xiàn)了信息技術、教學內容和思政元素的有機混合,能有效支撐工程教育認證畢業(yè)要求,在教學中應用效果良好。
【關鍵詞】工程教育認證? 課程思政? 學習通? 數(shù)字電子技術
【基金項目】以學生為中心的《電工電子技術》課程思政教學改革與實踐(2020年湖南省普通高等學校課程思政建設研究項目,HNKCSZ-2020-0887);《電工電子技術》課程線上線下混合式“金課”建設的研究與實踐(2020年湖南省普通高等學校教學改革研究項目,HNJG-2020-0748)。
【中圖分類號】TM131.4;G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2021)07-0187-03
2016年12月召開的全國高校思想政治工作會議上,習近平總書記強調要堅持把“立德樹人”作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學全過程﹐實現(xiàn)全程育人、全方位育人,努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保證制度,是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎,《中國工程教育專業(yè)認證》提出了12條畢業(yè)要求,如工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展﹑職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通等[2]。在“工程教育+課程思政”背景下,為滿足工程教育認證標準,又能保證實現(xiàn)專業(yè)課的育人目標,筆者從提取思政元素、教學模式兩方面嘗試,將《數(shù)字電子技術》課程中的思政元素、工程認證畢業(yè)指標和教學內容有機融融合。
1.以工程教育認證為導向的思政元素挖掘
《中國工程教育專業(yè)認證》分別從知識能力及素養(yǎng)方面設定了相應的12項目標,要求學生在掌握工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具等專業(yè)知識能力同時,還需培養(yǎng)學生工程與社會、溝通、個人和團隊、職業(yè)規(guī)范、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范和終身學習等人文素養(yǎng)[3-5]。在教學過程中,筆者發(fā)現(xiàn)《數(shù)字電子技術》課程內容隱含豐富的思政范疇,如職業(yè)責任、敬業(yè)奉獻、團隊合作意識、方法論、科學精神、馬克思主義哲學思想等。可見,專業(yè)工程認證畢業(yè)要求與《數(shù)字電子技術》課程蘊含的思政范疇有很高的契合度和交集性,表1給出了《數(shù)字電子技術》課程的思政范疇和其支撐的畢業(yè)要求[6]。本課程從知識能力和人文素養(yǎng)兩大方面進行了思政元素的挖掘,期望實現(xiàn)以認證為導向的課程思政。
表1? 《數(shù)字電子技術》課程思政范疇
及支撐工程認證的畢業(yè)要求
1.1知識能力的思政元素
在介紹數(shù)字電子技術的發(fā)展史時,融入美國制裁中興事件、華為5G技術,使同學深刻感受“自主創(chuàng)新、核心科技”是強國之重,激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當,支持“工程與社會”的畢業(yè)要求。在講解補碼運算時,引入超強計算、人工智能的優(yōu)勢,引導學生應用高科技術手段解決問題時應遵守科學中的倫理與道德,支持“使用現(xiàn)代工具”的畢業(yè)要求。在學習CMOS的電路結構和工作原理,介紹CMOS的科學前沿如二維材料CMOS 結構的紅外探測器,CMOS結構的傳感器等,引導學生深刻認識創(chuàng)新思維在工程、科研中的重要性,支撐“設計/開發(fā)方案”的畢業(yè)要求。在講解組合邏輯電路設計時,同一電路實現(xiàn)可選用的電子器件種類有限,因此,需將邏輯函數(shù)的形式轉變?yōu)榕c器件相適應的形式,以此映射解決問題需要學會“變通”,啟發(fā)學生在科學研究中學會靈活處理問題,鍛煉學生的解決問題能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新開放思維,支撐“問題分析”的畢業(yè)要求。觸發(fā)器學習經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—研究解決方案—再發(fā)現(xiàn)問題—再解決問題—成果總結”的過程,以此融入科學研究的基本思維,支撐“研究”的畢業(yè)要求。
1.2人文素養(yǎng)的思政元素
在學習常用編碼時,通過介紹生活中的常用編碼如郵政編碼、車牌編碼、身份證編碼,學號編碼,引導學生規(guī)范編碼書寫、不冒用和不借用車牌、身份證、學號等,嚴格遵守學校和國家的各項規(guī)章制度,從而融入社會主義核心價值觀“誠信”,支撐“職業(yè)規(guī)范”的畢業(yè)要求。通過卡諾圖化簡使得實現(xiàn)一定的功能所用到的元器件個數(shù)減少,引導學生減少元器件對環(huán)境污染,樹立環(huán)保意識、杜絕資源浪費,融入社會主義建設核心理念:“綠水青山就是金山銀山”,支持“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”的畢業(yè)要求。化簡一組多輸出邏輯函數(shù)不能以求出每個函數(shù)的最簡形式為目標,映射個人與集體的關系,培養(yǎng)學生的大局觀和大局意識,培養(yǎng)工程項目中支撐“個人和團隊”的畢業(yè)要求。溝通與項目管理:通過完成數(shù)字技術的項目,以此融入項目實施、管理流程和溝通意識,在掌握培養(yǎng)學生的溝通能力、重視語言藝術、文化水平等,支撐“溝通”和“項目管理”的畢業(yè)要求。通過施密特觸發(fā)器電路的正反饋電路部分,映射學生的“三思”和自省能力,形成正反饋,激發(fā)學生通過不斷自省提升和完善自己,支撐“終身學習”畢業(yè)要求。
2.BOPPPS+學習通的教學模式
為有效地將思政元素融入教學內容從而支撐工程認證的畢業(yè)要求,筆者以BOPPPS教學模式為指導,利用學習通信息化手段為輔助進行了教學設計?;趯W習通+BOPPPS模式的教學過程如圖1所示。該模式指導下的教學過程實施具體如下:(1)引入環(huán)節(jié)。利用超星學習通發(fā)布含思政元素的社會新聞、有趣的案例和實現(xiàn)的項目等,其目的在于使學生產(chǎn)生強烈的學習興趣和學習動力。(2)學習目標。該環(huán)節(jié)需要教師言簡意賅地闡明知識目標、能力目標和素質目標或思政目標,學習目標可利用超星學習通的公告功能或群聊功能提前發(fā)布。(3)前測。在該環(huán)節(jié),教師利用超星學習通創(chuàng)建主觀題、投票題、單選題、多選題等進行簡短測試,教師通過反饋可及時調整課程內容深度與進度。在此環(huán)節(jié)中,針對引入環(huán)節(jié)中素材的測試可了解學生的價值觀、方法論等。(4)參與式學習。教師可以利用學習通工具有效開展小組討論、個人報告、情境模擬、角色扮演和開展辯論等活動。對于簡單知識點,可以利用學習通創(chuàng)建單選題、多選題、主觀題、投票題等進行鞏固,對于疑難知識點可以利用“投票”功能;對于任務型、案例型的教學,教師可以利用學習通創(chuàng)建小組進行組內討論。在參與式環(huán)節(jié)中,教師可以根據(jù)挖掘的思政元素引導學生形成正確的價值觀、人生觀和方法論等。(5)后測環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)中,教師可以利用學習通進行隨堂測試,學生以圖片、文檔、視頻方式提交。教師可以布置心得、日志等類型的作業(yè)來對學生的態(tài)度、價值觀等做更深層次的認知。(6)總結。教師利用白板功能,讓學生利用思維導圖的方式進行課堂總結。教師鼓勵學生在討論區(qū)、群聊區(qū)發(fā)表對課堂中相關案例的觀點、問題的解決思路和方案,幫助同學樹立正確的價值觀、人生觀和方法論等。
3.實踐案例
《數(shù)字電子技術》是電氣工程、自動化等電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課,555定時器接成的多諧震蕩電路是本課程的一個重要知識點。利用基于學習通+BOPPPS教學模式,筆者對“555定時器接成的多諧震蕩電路”教學過程進行了重新設計和實踐。該教學案例以學習通為主要信息化手段,將思政元素、教學內容融入BOPPPS教學環(huán)節(jié)中以達到《數(shù)字電子技術》課程思政和專業(yè)認證要求。
(1)引入環(huán)節(jié),以問題的方式導入。問題:日常生活中我們都見過防盜電路、還有救護車電路,這些電路是如何實現(xiàn)的呢?拋出與生活中常用的案例,引起學員思考、調動學員的學習興趣。(2)學習目標。知識目標:由555構成多諧振蕩器原理的分析;555多諧振蕩器的周期、頻率計算方法。能力目標:應用555定時器構成多諧振蕩器設計電路。素質目標:培養(yǎng)學生的研究思維,提高學生法制和文明意識。(3)前測。本環(huán)節(jié)設計了兩個測試題。第一個測試題:555定時器的邏輯功能?第二個測試題:施密特觸發(fā)電路是如何構成多諧震蕩電路?通過學習通發(fā)布測試題,根據(jù)反饋結果,對參與式教學環(huán)節(jié)起到“投石問路”的作用。(4)參與式學習。主要以問題為先導,融入探究性學習過程。該環(huán)節(jié)通過以下3個步驟實現(xiàn),步驟1:給出555定時器接成多諧震蕩電路,利用學習通分組限時討論“555定時器是如何接成施密特觸發(fā)器?在施密特觸發(fā)器的基礎上如何形成多諧震蕩電路?”通過問題導向和小組討論的方式,實現(xiàn)課程教學目標:掌握555定時器接成的多諧震蕩電路。步驟2:采用Multisim軟件對多諧震蕩電路進行仿真,通過多諧震蕩電路的輸出電壓的仿真波形,提出問題“電容充電時間、放電時間和電路的震蕩周期?如何改變周期?”通過實驗仿真和問題為導向的方式,實現(xiàn)課程教學目標:555多諧振蕩器的周期頻率計算方法。步驟3:在步驟2的基礎上,用學習通隨機點名讓學生回答占空比表達式?引導學生觀察占空比是始終大于50%的,提出問題“如何用555定時器組成占空比可調的多諧震蕩電路”? 教師回顧用施密特觸發(fā)電路構成占空比可調的多諧震蕩電路,引導大家思考問題。至此,參與式學習環(huán)節(jié)結束。在這個環(huán)節(jié)中,以合作討論、引導思考、仿真驗證為主要的參與活動,在這個過程讓學生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—研究解決方案—再發(fā)現(xiàn)問題—再解決問題”的過程,以此融入科學研究的基本思維,支撐“研究”的畢業(yè)要求。此外,采用仿真軟件培養(yǎng)同學理論聯(lián)系實際的意識和方法,并支撐“使用現(xiàn)代工具”的畢業(yè)要求。(5)后測。利用學習通發(fā)布兩個主觀測試題以檢驗教學目標和學以致用的目的。測試題1:用555定時器設計一個多諧震蕩電路,要求震蕩周期為1S,輸出脈沖幅度大于3V而小于5V,輸出脈沖的占空比為2/3。測試題2:已知555定時器組成的報警電路,分析該電路是如何實現(xiàn)報警功能的?在這個環(huán)節(jié)中,通過測試達到“學以致用”的目的,培養(yǎng)同學理論聯(lián)系實際的意識和方法論,并支撐“問題分析”“工程知識”的畢業(yè)要求。(6)總結。利用學習通白板功能,用思維導圖形式總結知識內容。在該環(huán)節(jié)也可布置思政的相關討論:在引入環(huán)節(jié)的防盜門電路和救護車電路視頻,討論如果遇見盜竊事件,同學們如何做?引導同學學以致用、生活中加強防盜意識,面對罪犯在保護自己的同時伸張正義,融入社會主義核心價值觀“法制”。救護車電路案例中,引導同學生命第一,文明禮讓,進行社會主義核心價值觀“文明”的教育。
可見,在本教學案例中,通過參與式環(huán)節(jié)支撐了“使用現(xiàn)代工具”“研究”的畢業(yè)要求,而課程思政在引入、學習目標、參與式環(huán)節(jié)、總結這四個環(huán)節(jié)得以體現(xiàn)。
4.結語
在課程思政和專業(yè)認證大背景下,為實現(xiàn)《數(shù)字電子技術》課程思政和專業(yè)認證的融合,筆者挖掘以專業(yè)認證為導向的思政元素,構建了學習通+BOPPPS的模式,在該模式的指導下,筆者對“555定時器接成的多諧震蕩電路”內容進行了重新設計和實踐。該案例表明:教師可以根據(jù)具體課程、教學內容將教學思政元素、認證的畢業(yè)要求和信息化教學手段有效地融入到BOPPPS各環(huán)節(jié)中。本文的思政元素和基于學習通+BOPPPS的教學實施對《數(shù)字電子技術》課程的教學設計有一定的指導作用,為“課程思政+專業(yè)認證”背景下教學改革提供參考。
參考文獻:
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作者簡介:
田莉(1980年-),女,博士,副教授,碩士生導師,研究方向:主要從事電路理論的教學工作和電子材料與器件的研究工作。