基于“新工科與課程思政”理念的數(shù)字電子技術(shù)實驗教改探索

李青 高志武 閻昌國 包勇

摘?要：以立德樹人為引領(lǐng)，積極融入思政元素，培育高素質(zhì)創(chuàng)新應(yīng)用型人才是高校新工科人才培養(yǎng)的要求。針對當(dāng)前數(shù)字電子技術(shù)實驗課程教學(xué)存在的問題，結(jié)合新工科建設(shè)要求及課程思政建設(shè)理念，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，優(yōu)化實驗內(nèi)容，充分融入思政元素，采用開放式教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，引入Multisim仿真，更新考核方案，鼓勵學(xué)生積極參與工程實踐項目。實現(xiàn)“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值塑造”的有機統(tǒng)一，為高校電氣工程及其自動化專業(yè)新工科人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新工科；課程思政；數(shù)字電子技術(shù)實驗；開放式教學(xué)；Multisim仿真

中圖分類號：TB?????文獻標(biāo)識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.02.090

0?引言

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)，對高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建和培養(yǎng)體系的創(chuàng)新產(chǎn)生了巨大影響，進而提出新工科概念。新工科建設(shè)要求各高校在人才培養(yǎng)的過程中，堅持以立德樹人為引領(lǐng)，積極推動現(xiàn)有專業(yè)的改革創(chuàng)新，培養(yǎng)契合工程教育規(guī)律和新時代人才需求的高素質(zhì)工科人才，為我國新經(jīng)濟的發(fā)展和新業(yè)態(tài)的建設(shè)提供人才支持。

2020年教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：高校要以立德樹人為引領(lǐng)，將思想政治教育融入課程教學(xué)的全過程、多環(huán)節(jié)，突出思政教育在人才培養(yǎng)中的價值引領(lǐng)作用。

對比新工科建設(shè)要求和“課程思政”育人原則可知：二者均強調(diào)以立德樹人為引領(lǐng)，在“授業(yè)”的同時注重“傳道”，這為工科專業(yè)教學(xué)改革指明了方向。數(shù)字電子技術(shù)實驗作為電氣專業(yè)的基礎(chǔ)實驗課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力和解決數(shù)字邏輯問題的能力，為工程實踐能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。然而，其原有的教學(xué)模式已不能滿足新時期人才培養(yǎng)的要求，其教學(xué)方法單一，實驗項目陳舊，考核缺乏科學(xué)性等問題愈加突出。鑒于此，研究結(jié)合新工科建設(shè)要求與“課程思政”建設(shè)理念，深入挖掘癥結(jié)所在，探索該課程的教學(xué)改革方案，充分融入思政元素，希望以新的教學(xué)模式提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力、分析解決數(shù)字邏輯問題的工程應(yīng)用能力，為電氣專業(yè)新工科人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

1?數(shù)字電子技術(shù)實驗存在的問題

在數(shù)字電子技術(shù)實驗的教學(xué)中，普遍存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不佳，實驗操作不積極，分析解決實驗問題的能力較弱，實驗設(shè)計缺乏系統(tǒng)思維，實驗報告撰寫混亂。究其原因有：

（1）教學(xué)內(nèi)容單一：以驗證性、基礎(chǔ)設(shè)計性實驗為主，創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度較低。

（2）教學(xué)方式成舊：以傳統(tǒng)課堂實驗教學(xué)為主，局限性較大，比如由于板書和講解受時間的限制，實驗演示展示面較窄，學(xué)生實驗操作時間有限，影響了學(xué)生對實驗的理解和自由發(fā)揮，使得學(xué)生被動式操作，“灌輸式”接受知識，導(dǎo)致教學(xué)效果不好。

（3）考核不全面：考核以實驗操作和實驗報告為主，在一定程度上忽視了過程性考核，科學(xué)性較差；教學(xué)質(zhì)量評價主要以課程考核為主，評價元素單一，缺乏系統(tǒng)評價和持續(xù)改進。

（4）實驗設(shè)施不足：設(shè)備陳舊、芯片質(zhì)量不好、無拓展平臺，在一定程度上限制了創(chuàng)新實驗的設(shè)計驗證。

（5）德育經(jīng)驗不足：工科類教師為非師范院校教師，缺乏完整的教育教學(xué)理念，在“授業(yè)”的過程中易忽視“傳道”，思政元素融入實驗教學(xué)經(jīng)驗欠缺。

2?實驗教學(xué)改革方案實施

針對數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)存在的問題，結(jié)合新工科建設(shè)要求及課程思政建設(shè)理念，采用順向設(shè)計、閉環(huán)反饋、持續(xù)改進的思路（圖1）進行教學(xué)改革。第一輪教學(xué)改革實施對象為2021級電氣工程及其自動化專業(yè)（以下簡稱“電氣”）本科生，共50人。

2.1?以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，優(yōu)化實驗內(nèi)容

結(jié)合高校新工科建設(shè)要求及課程思政育人理念，解讀才培養(yǎng)方案畢業(yè)指標(biāo)，分析我校電氣專業(yè)畢業(yè)生該課程學(xué)習(xí)應(yīng)達到的要求，確立教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)含品德素質(zhì)、實踐技能、創(chuàng)新技能，并對畢業(yè)要求指標(biāo)點進行支撐。以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以項目設(shè)計優(yōu)化實驗內(nèi)容，優(yōu)化后的實驗項目與所支撐的課程目標(biāo)如表1。

2.2?充分融入思政元素

結(jié)合實驗項目，從家國情懷、個人品格、科學(xué)觀三方面深入挖掘思政元素，做好課程思政教學(xué)設(shè)計（表2）。以多樣化的教學(xué)方法，利用課前、課中、課后將思政元素融入課程教學(xué)全過程，使實踐技能的培養(yǎng)和思政教育有機融合，實現(xiàn)德育與智育協(xié)同提升。

2.3?開放式教學(xué)與課堂教學(xué)結(jié)合

開放式教學(xué)即學(xué)生利用課外時間自主學(xué)習(xí)和實踐，教師適時輔導(dǎo)和監(jiān)督。對于基礎(chǔ)驗證性實驗，采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，學(xué)生能在規(guī)定的時間內(nèi)正確完成實驗，有助于學(xué)生固本強基，掌握實驗操作技能。對于設(shè)計類和綜合類實驗，主要培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移應(yīng)用和分析及解決問題的能力，部分學(xué)生很難在有限的時間內(nèi)完成，需要采用開放式教學(xué)模式：課前學(xué)生根據(jù)給定項目進行設(shè)計，用Multisim仿真驗證；課中教師檢查仿真情況，并進行提示講解，學(xué)生能快速修改設(shè)計、搭建電路進行測試驗證，即使遇到實驗問題，學(xué)生由于課前仿真環(huán)節(jié)已對實驗有一定了解，能快速分析并解決所遇問題；課后嚴格要求學(xué)生規(guī)范實驗報告書寫，對于課中沒有做出結(jié)果的學(xué)生，教師利用課余時間再次給學(xué)生講解，要求其修改設(shè)計，仿真驗證正確后，于實驗室搭建電路，直到結(jié)果正確；安排難度更大的項目，要求學(xué)生課后查閱文獻資料，進行項目的設(shè)計并驗證，以此作為加分項。

2.4?更新考核方案，強化過程性考核

更新后的考核方案（表3）主要從課前預(yù)習(xí)、課中實驗操作、課后實驗報告3個方面考核，更加注重過程性評價。

嚴格課前考核，引入Multisim課前設(shè)計與仿真，讓學(xué)生課前熟悉實驗項目，實驗原理、有利于課堂實驗的開展。嚴格課中實驗情況考核，有利于讓學(xué)生積極參與實驗，規(guī)范實驗操作，提高實踐技能。嚴格課后實驗報告考核，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，養(yǎng)成規(guī)范撰寫文檔的習(xí)慣，為接下來的課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。將課后文獻資料的查閱及實驗改進的設(shè)想納入考核，有利于培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

2.5?鼓勵學(xué)生積極參與工程實踐

為了進一步提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，在確保實驗項目有序完成的前提下，鼓勵學(xué)生積極參與各類工程實踐活動。比如，鼓勵學(xué)生積極參加貴州省機器人大賽、工程訓(xùn)練大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯競賽、申報全國大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目，以數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計的形式引導(dǎo)學(xué)生進行項目設(shè)計和驗證。

3?改革成效

以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，優(yōu)化實驗項目、更新教學(xué)方式，在實驗項目的開展過程中充分融入思政元素，強化過程性考核，促使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)到主動參與實驗，能正確進行實驗項目的設(shè)計與驗證，小組間積極交流探討，實現(xiàn)了生生交互，開放式教學(xué)實現(xiàn)了師生間適時有效的良性溝通。學(xué)生積極參與工程實踐：2021級電氣本科班共50人，在2022-2023學(xué)年，超過2/3的學(xué)生參加工程實踐項目，獲貴州省機器人比賽一等獎4項，二等獎7項，三等獎4項，獲批立項全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目5項，獲“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽校級賽優(yōu)秀獎1項。改革后的課程成績較改革之前有明顯提升，參賽學(xué)生的比例明顯增加，其差異性表明該教學(xué)改革方式提高了學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量。

4?結(jié)論

教學(xué)改革實踐表明，新的教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實踐技能及創(chuàng)新能力，鍛造了學(xué)生嚴謹規(guī)范的職業(yè)素養(yǎng)；充分融入思政元素，使學(xué)生形成優(yōu)良的品德素養(yǎng)，為鑄牢“工匠精神”打下堅實的基礎(chǔ)；學(xué)生積極參與學(xué)科競賽，提高了學(xué)生的工程實踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生敢于創(chuàng)新的精神，增強了學(xué)生科技報國的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。該教學(xué)改革方案符合新工科人才培養(yǎng)及課程思政建設(shè)理念的要求，可推廣應(yīng)用于電氣專業(yè)其他實驗課程的教學(xué)改革，為培養(yǎng)新工科應(yīng)用型人才打下堅實基礎(chǔ)。

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