基于三位一體育人方法的數(shù)字電子技術(shù)課程思政建設(shè)探究

譚躍　李穩(wěn)國　熊潔　周來秀

關(guān)鍵詞：知識傳授；能力培養(yǎng)；思政教育；三位一體；課程育人

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）12-0146-03

數(shù)字電子技術(shù)是電子信息工程、通信工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、電子科學(xué)與技術(shù)、光電信息科學(xué)與工程、機(jī)械電子工程、電氣工程及其自動化、機(jī)械設(shè)計、軌道交通、測控技術(shù)、導(dǎo)彈工程、指揮信息系統(tǒng)工程等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本理論知識，以及培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和一定的創(chuàng)新能力[1-4]。數(shù)字電子技術(shù)課程處在專業(yè)的底層，它不僅是微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用等后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，而且也是電子信息工程等專業(yè)在學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計和考研過程中的核心課程之一。數(shù)字電子技術(shù)課程受眾學(xué)習(xí)的質(zhì)量直接影響專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，因而，建立完善的授課體系是培養(yǎng)優(yōu)秀專業(yè)素質(zhì)人才的重要保障[5-6]。

為把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量，教育部制定了“高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要”（教高〔2020〕3 號）。綱要明確指出工學(xué)類專業(yè)課程，要注重強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)課程目標(biāo)和“高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要”文件精神，構(gòu)建“知識傳授、能力培養(yǎng)、思政教育”三位一體數(shù)字電子技術(shù)課程育人方法非常必要。

1 數(shù)字電子技術(shù)課程主要的授課內(nèi)容

隨著我國高等教育改革的不斷深化，數(shù)字電子技術(shù)課程在不同專業(yè)甚至同一個專業(yè)的教學(xué)課時也有所不同，其中理論課教學(xué)主要有32、48、50、51、52、54、58、60、64、68、72等課時，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)主要有6、8、12、14、15、16、18、20、24、32等課時。理論課教學(xué)內(nèi)容主要包括以下幾個方面：

1） 數(shù)制、碼值、數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷史及基本概念

數(shù)制和碼值主要介紹二進(jìn)制、十六進(jìn)制、BCD碼、格雷碼、ASCII碼等方面的內(nèi)容，以及進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換。數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷史主要包括數(shù)字電子技術(shù)產(chǎn)生、發(fā)展及其應(yīng)用等方面的內(nèi)容。數(shù)字電子技術(shù)的基本概念主要包括數(shù)字信號的定義、數(shù)字電路的分類及其特點(diǎn)、數(shù)字信號的表示等內(nèi)容。

2） 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)知識、邏輯門電路和組合邏輯電路

邏輯代數(shù)主要包括邏輯運(yùn)算、邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則，邏輯函數(shù)的表示形式及化簡方法。邏輯門電路主要包括分立元件門電路、TTL 邏輯門電路和CMOS邏輯門電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及簡單的應(yīng)用。組合邏輯電路主要介紹4個方面的內(nèi)容，包括組合邏輯電路的分析方法、組合邏輯電路的設(shè)計方法、典型的組合邏輯電路及組合邏輯電路的競爭-冒險現(xiàn)象。

3） 鎖存器、觸發(fā)器、時序邏輯電路和半導(dǎo)體存儲器電路

鎖存器主要介紹鎖存器電路結(jié)構(gòu)及工作原理。觸發(fā)器主要包括觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和動作特性。時序邏輯電路主要包括時序邏輯電路的分析方法、設(shè)計方法以及一些典型的時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。半導(dǎo)體存儲器電路主要包括只讀存儲器和隨機(jī)存儲器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。

4） 脈沖波形的產(chǎn)生和整形、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

脈沖波形的產(chǎn)生和整形主要包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器和555定時器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要包括D/A和A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、主要技術(shù)指標(biāo)及其應(yīng)用。

從數(shù)字電子技術(shù)課程的主要內(nèi)容可以看出，本課程從理論知識層面的育人主要任務(wù)是：要求學(xué)生了解數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷史，熟悉數(shù)字信號中的數(shù)碼形式-數(shù)制和碼制，理解教材上各類數(shù)字電路的工作原理，掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本概念，能夠利用所學(xué)的知識分析和設(shè)計組合邏輯電路和時序邏輯電路。

2 數(shù)字電子技術(shù)課程的能力培養(yǎng)

不同專業(yè)的人才培養(yǎng)要求各不相同，因而對數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)要求也不盡相同，有些專業(yè)注重理論教學(xué)，而有些專業(yè)更重視實(shí)踐教學(xué)。由于數(shù)字電子技術(shù)課程具有應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此無論怎樣的教學(xué)要求，該課程都有一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

目前，很多高校采用實(shí)驗(yàn)箱來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，學(xué)生可以利用實(shí)驗(yàn)室提供的芯片，事先設(shè)計好電路，再通過導(dǎo)線將芯片所需引腳連接到電源、輸入和輸出信號端，最后給定輸入信號通過輸出端查看設(shè)計結(jié)果是否正確。通過實(shí)驗(yàn)，顯然可以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力和動手能力。實(shí)驗(yàn)過程中，如果連線錯誤或者芯片使用不當(dāng)造成引腳功能失效而導(dǎo)致結(jié)果錯誤，可以通過講解一些電路的排錯方法，讓學(xué)生自己查找問題直至得到正確的結(jié)果，這樣也可以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

由于實(shí)驗(yàn)室提供的芯片有限，而實(shí)際的數(shù)字電路芯片和器件非常豐富，因此只通過實(shí)驗(yàn)箱來完成實(shí)驗(yàn)限制了學(xué)生能力的培養(yǎng)。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力、創(chuàng)新能力、語言表達(dá)能力和交流溝通能力的培養(yǎng)，綜合性或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教師課前布置任務(wù)，限定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目功能，學(xué)生需要自己查找資料、設(shè)計電路、購買元器件、焊接實(shí)物以及測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了確保電路設(shè)計的正確性，要求學(xué)生利用Proteus或Multisim等軟件進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)，只有仿真成功后才進(jìn)入到下一個階段。實(shí)驗(yàn)課上，教師要求學(xué)生講解所制作的實(shí)物工作原理，分析產(chǎn)生有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，以及今后如何改進(jìn)使其功能更完善。

3 數(shù)字電子技術(shù)課程的思政元素

由于數(shù)字電子技術(shù)課程內(nèi)容知識點(diǎn)多，實(shí)踐性強(qiáng)，因此本課程思政元素豐富，只要用心挖掘，就可以將思政教育與課程知識點(diǎn)有機(jī)地融合在一起。數(shù)字電子技術(shù)課程思政元素如表1所示。

4 結(jié)束語

根據(jù)“高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要”文件精神和數(shù)字電子技術(shù)課程育人目標(biāo)，本文從數(shù)字電子技術(shù)授課內(nèi)容方面闡明了學(xué)生通過理論課需要獲取的有關(guān)知識，再通過實(shí)驗(yàn)課說明了如何培養(yǎng)學(xué)生的能力，最后結(jié)合課程的某個知識點(diǎn)如何對學(xué)生進(jìn)行思政教育，提出了一種“知識傳授、能力培養(yǎng)、思政教育”三位一體的課程育人方法。