新工科背景下電子技術(shù)課程教學(xué)模式探索

白曦龍　王迎輝　楊倩　唐紅霞　張艷鵬　盧振生　王九龍

摘 要：以模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)為代表的電子技術(shù)課程是電氣工程、電子信息工程、機(jī)械工程等工科專業(yè)的必修課程，本文在結(jié)合“新工科”的背景下，對電子技術(shù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索研究，利用線上豐富的課程資源優(yōu)化傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式，引導(dǎo)學(xué)生線上+線下混合式學(xué)習(xí)，通過該教學(xué)模式，可將邏輯電路設(shè)計(jì)和課程建設(shè)有機(jī)結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生自主分析和設(shè)計(jì)電路的能力，為后續(xù)集成電路的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新工科 線上+線下 教學(xué)模式 電路設(shè)計(jì)

隨著數(shù)字信息化和數(shù)字集成電路的飛速發(fā)展，我國數(shù)字化產(chǎn)品的創(chuàng)新力在集成電路設(shè)計(jì)和芯片制作方面的能力得到快速發(fā)展[1]，而應(yīng)用型本科院校的電子技術(shù)課程正是數(shù)字集成電路的基礎(chǔ)課程，在新一輪的產(chǎn)業(yè)革命和科技革命的背景下，國家提出了大力發(fā)展“新工科”建設(shè)，這是對工程教育的一次重大改革[2]?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)鼓勵推動學(xué)科交叉融合和跨學(xué)科整合，倡導(dǎo)基于新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式下的高質(zhì)量工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)，從而主動應(yīng)對新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，為國家服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供重要支撐?！赌M電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》課程是高等院校電氣工程、電子信息工程、機(jī)械工程等工科專業(yè)的必修課程，屬于應(yīng)用型課程，傳統(tǒng)的教學(xué)課程早已無法滿足人工智能、VR技術(shù)、區(qū)域鏈等科技領(lǐng)域前沿技術(shù)的迅猛發(fā)展，在我國的數(shù)字電子技術(shù)的全新發(fā)展階段，降低經(jīng)濟(jì)增大增速，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，科技發(fā)展已經(jīng)趨于智能化和多學(xué)科專業(yè)技術(shù)融合發(fā)展[3]。2017年以后，教育部積極推進(jìn)高校的“新工科”建設(shè)教育體系，先后由行業(yè)專家集中研討后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》和《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》等系列重要教育政策文件，旨在探索國內(nèi)工程教育發(fā)展的新模式[4]。

電子技術(shù)課程是學(xué)生設(shè)計(jì)特定功能的集成電路的基礎(chǔ)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，可鍛煉學(xué)生的邏輯思維、提高學(xué)生實(shí)際處理問題的能力，具有課程內(nèi)容生動、偏重電路設(shè)計(jì)、邏輯嚴(yán)密等特點(diǎn)，同時(shí)電子技術(shù)課程具有應(yīng)用性強(qiáng)、技術(shù)更新速度很快、實(shí)踐要求比較高等特點(diǎn)，這也導(dǎo)致了在實(shí)際的教學(xué)環(huán)節(jié)中，許多專業(yè)教師都更傾向于傳統(tǒng)的理論講解授課模式，這種模式對學(xué)生的課堂教學(xué)吸引力不夠，最終的學(xué)習(xí)效果不夠理想。

1 課程教學(xué)模式改革的實(shí)際舉措

為克服傳統(tǒng)電子技術(shù)教學(xué)存在的不足，本文利用線上豐富的課程資源優(yōu)化傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式，引導(dǎo)學(xué)生線上+線下混合式學(xué)習(xí)，通過該教學(xué)模式，可將邏輯電路設(shè)計(jì)和課程建設(shè)有機(jī)結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生自主分析和設(shè)計(jì)電路的能力，為后續(xù)集成電路的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4-5]，具體教學(xué)模式改革措施如下：

（1）教學(xué)團(tuán)隊(duì)精細(xì)分工，分章節(jié)多教師共同授課，集中教師教學(xué)力量共同打造互聯(lián)網(wǎng)精品課程，并開展學(xué)生線上通過智慧樹和愛課程等平臺進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力;互聯(lián)網(wǎng)精品課程的打造過程中，一方面要大量收集網(wǎng)上相關(guān)國家精品課程的教學(xué)資源，并通過前期的學(xué)習(xí)、歸納、總結(jié)，提升自身團(tuán)隊(duì)的教學(xué)水平，做到科研反饋教學(xué)，豐富課程教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，本課程的教學(xué)內(nèi)容主要分為分立電路、集成電路、數(shù)字電路和課程設(shè)計(jì)四個(gè)模塊，分別由不同領(lǐng)域的老師完成;另一方面，也要做好教學(xué)項(xiàng)目模塊，完善學(xué)生后期的學(xué)習(xí)效果考核機(jī)制，通過線上布置作業(yè)、靈活設(shè)置考核項(xiàng)目和考核任務(wù)等方式跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，從而實(shí)現(xiàn)任務(wù)式教學(xué)。這種新的教學(xué)形式可以打破常規(guī)教育模式的時(shí)空限制，充分調(diào)動教師的教學(xué)激情和學(xué)生的自學(xué)積極性，為學(xué)生學(xué)習(xí)打造第二課堂。

（2）線下輔助教學(xué)主要以學(xué)生為主體，不同于傳統(tǒng)意義上的“老師教、學(xué)生學(xué)”的教學(xué)模式，將學(xué)生分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，采用小組討論式教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等教學(xué)方法，把學(xué)生的“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)”，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。為了完成一次成功的討論，要求學(xué)生課下一定要提前做好準(zhǔn)備工作，學(xué)生會主動利用網(wǎng)絡(luò)資源和學(xué)校的圖書資源瀏覽大量的參考文獻(xiàn)，并進(jìn)行歸納、總結(jié)，最終轉(zhuǎn)化成自己的學(xué)習(xí)觀點(diǎn)，在這個(gè)過程中，學(xué)生的自學(xué)能力得到了提升，同時(shí)，也增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)造力。

（3）積極開展線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)，線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生的動手實(shí)踐為主，教師指導(dǎo)為輔，目的是對電子技術(shù)課程中的理論知識加以驗(yàn)證，并鍛煉學(xué)生對電子電路的設(shè)計(jì)應(yīng)用，在這一教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)前期要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，目的在于夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生對電子電路使用的實(shí)踐能力，例如：單級放大電路、門電路測試、半加器、全加器及邏輯運(yùn)算等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教學(xué)后期，隨著學(xué)生對數(shù)字電路操作熟練度的上升和對數(shù)字電子技術(shù)理論學(xué)習(xí)的不斷深入，增設(shè)一些設(shè)計(jì)類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如：觸發(fā)器應(yīng)用電路測試及設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目需要學(xué)生根據(jù)所學(xué)習(xí)的JK觸發(fā)器的工作原理，自行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)電路、沖息電路、串行數(shù)據(jù)比較電路、乒乓球練習(xí)電路等特定的邏輯功能;時(shí)序電路測試及研究，利用74LS90十進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成電路芯片設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)七進(jìn)行計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)過程需學(xué)生自行完成并通過實(shí)驗(yàn)加以實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在這種實(shí)踐教學(xué)模式，會不斷的利用實(shí)驗(yàn)方法，對數(shù)字電子技術(shù)的理論知識加以驗(yàn)證并加深學(xué)習(xí)，這就達(dá)到了真正意義上的“學(xué)以致用”的學(xué)習(xí)目的和教學(xué)目標(biāo)，大大提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)效果。

2 考核方式優(yōu)化

（1）合理分配考核分值權(quán)重。電子技術(shù)類課程目前考核方案基本上是平時(shí)成績（含出勤占10%、課后作業(yè)占20%）占期末考核總成績的30%，期末閉卷筆試考核占課程總成績的70%。這種考核方式既不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性，也不能完全反映出學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)水平。因此需要增加新的評分和考核形式，如增加翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論、電路設(shè)計(jì)應(yīng)用考核和互動學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。降低期末試卷考核所占總成績的比重，如調(diào)整平時(shí)成績占總成績的60%（分組討論成績、學(xué)生課程準(zhǔn)備成績和課程設(shè)計(jì)成績各占20%），期末考試成績占總成績的40%。這樣在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)成績的同時(shí)，也囊括了傳統(tǒng)的平時(shí)成績。

（2）增加課堂練習(xí)。平時(shí)成績除學(xué)生出勤和日常課后作業(yè)以外，應(yīng)增加課堂練習(xí)時(shí)間，關(guān)鍵章、節(jié)完成學(xué)習(xí)進(jìn)度后，及時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生針對當(dāng)節(jié)課程內(nèi)容進(jìn)行例題練習(xí)，熟悉相應(yīng)電子技術(shù)理論知識點(diǎn)，這樣可以通過課堂練習(xí)方式使得學(xué)生對所學(xué)過知識點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)復(fù)習(xí)和加深鞏固記憶，并以測驗(yàn)方式完成，可隨時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)。

（3）實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)一般采用“平時(shí)成績+期末實(shí)驗(yàn)考核測試”來評定，這種評價(jià)方式比較單一，往往容易在實(shí)驗(yàn)過程中，相互抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)互相幫忙的現(xiàn)象，為了改善這種情況，可以考慮采用多元化考核辦法。例如采用“課堂實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)+實(shí)驗(yàn)報(bào)告+綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)+答辯”作為最終實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)成績。由于要對電路能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先需要學(xué)生熟練掌握相應(yīng)功能電路的工作原理，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和答辯環(huán)節(jié)，既能考驗(yàn)學(xué)生對基礎(chǔ)理論的掌握程度，又能培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用意識，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。

3 結(jié)語

本文以電子技術(shù)課程的教學(xué)模式為研究對象，結(jié)合教育部提出的“新工科”項(xiàng)目教育要求，針對傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)主動性差、課堂學(xué)習(xí)效率低、自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)等問題，提出了新的電子技術(shù)課程教學(xué)模式，從線上精品課程建設(shè)、線下討論式輔助教學(xué)、線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)方面進(jìn)行了分析，并對考核方式進(jìn)行了優(yōu)化，使電子技術(shù)課程的教學(xué)模式能夠與當(dāng)前我國數(shù)字信息化的快速發(fā)展相接軌，通過完善課程教學(xué)模式，提升了實(shí)際教學(xué)效果，2020年我院參加博創(chuàng)杯獲獎數(shù)較2019年增加20%、藍(lán)橋杯比賽獲獎數(shù)較2019年增加28%，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎數(shù)較2019年增加200%，綜述所述：新的教學(xué)模式可培養(yǎng)出更多的專業(yè)應(yīng)用型人才。

項(xiàng)目資助：2020年綏化學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JJ2020015）;2020年綏化學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目“兩育兩業(yè)”專項(xiàng)課題（SZ2020002）。

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