基于混合式教學的《數字電路與邏輯設計》課程思政探索與實踐

胡 丹

（貴州大學大數據與信息工程學院，貴州 貴陽 550025）

1 課程概要

《數字電路與邏輯設計》課程自開課到現在經歷了起步、探索、加速三個階段。課程最初的名稱為《脈沖與數字電路》，課程團隊主要進行的是基本教學設計及實驗室建設。隨著課程建設的全面推進，我們擁有了屬于自己課程的實驗室，并且能夠很好地與理論課程展開對接。通過教學實踐環節的推動，課程團隊展開了一系列教學改革活動，特別在教學手段和教學內容上有了質的飛躍，先后獲得了校級教學成果三等獎和一等獎。2017年，教育部積極推進新工科建設，課程團隊積極做出調整以應對新形勢下對人才的需求，從教學理念、教學模式、教學資源、教學過程、課程思政、評價體系等方面展開教學創新活動。我校通信工程專業2020年入選國家一流本科建設專業，數字電路與邏輯設計是通信工程的必修課，課程組通過深化課程目標、內容、結構、模式等方面的改革，把政治認同、國家意識、文化自信、人格養成等思想政治教育導向與課程固有的知識、技能傳授有機融合，實現顯性與隱性教育的有機結合，促進學生的自由全面發展，充分發揮教育教書育人的作用。

2 課程思政教學面臨的主要問題

課程思政指以構建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，把“立德樹人”作為教育的根本任務的一種綜合教育理念。但是課程思政在教學中仍然面臨諸多問題：

2.1 課程思政目標不明確

以往的教學活動在課程目標的制定中忽略了思政教學的目標，這也導致學生缺乏學習動力，影響他們對課程和專業的正確認識。

2.2 課程思政元素單一

《數字電路與邏輯設計》作為工科專業課程，缺乏多元化的課程思政元素與教學內容有效的銜接，多數情況只能從科學家成長過程展開對學生“工匠精神”的教育。

2.3 師生對課程思政的誤解

剛開始在談到課程思政時，部分師生都誤以為是要把思想政治課搬進專業課，從而導致在課程思政教學中無從下手。

為解決這些問題，課程組從制定教學目標出發，通過挖掘思政元素、定策略，再結合教學內容進行課程思政設計，實現了課程思政的教學改革目標。

3 教學目標的建設

3.1 知識探究目標

通過課程的學習要求學生掌握數字電路的基本概念、基本原理；掌握各種常用的邏輯電路，能夠熟練對其進行分析和設計；掌握數字集成芯片的應用方法和注意事項，能夠根據客觀需求選用合適的集成芯片完成各種邏輯部件的設計。

3.2 能力建設目標

通過課程的學習要求學生具備利用集成芯片設計復雜電路的能力；掌握EDA在電路設計中的應用，并且能夠通過相關工具完成電路系統的設計和驗證。通過培養學生自主學習、團隊協作和自主研發的能力實現課程思想政治教育的建設。

3.3 價值引領目標

通過課程的學習培養其良好的學習習慣，形成嚴謹的學習方法和科學的研究態度，鼓勵投身信息技術領域，掌握核心關鍵技術，引領集成電路快速發展。課程思政中要求學生在基礎知識的學習中，培養一顆中國匠心；在綜合設計方面，通過小組討論學習的方式培養團隊協作意識，同時為中國創新打下基礎；在高階的學習中，鼓勵學生克服困難、自主研發，融入家國情懷，為中國強芯注入力量。

4 課程思政的層級劃分

圍繞課程的核心價值觀──中國匠心、中國創新、中國強芯，我們把課程的教學內容劃分為三個層級，即基礎知識、分析與設計、項目開發。如圖1所示。

圖1 教學內容的三個層級

基礎知識主要包括邏輯代數的基本原理和方法，以及門電路的基本特性。課程組通過混合式的教學方法，一方面讓學生牢固掌握基礎知識，另一方面還要通過課前、課中、課后的教學活動充分調動學生的積極性和主動性。通過探究知識來源、了解科學家成長的故事，培養學生求真務實、嚴謹細致的工作作風，樹立“中國匠心”的核心價值觀。

在能力提升方面，我們把邏輯電路的分析設計以及集成電路的應用作為教學的第二個層級。課程組以“問題為導向”，通過典型案例的引入帶領學生進行實際問題的分析、方案的設計與論證，最終確定解決方案。學生以小組為單位展開學習討論，不僅培養了團結協作的精神，還提升了創新思維的能力，為實現“中國創新”價值觀打下基礎。

課程的高階知識部分，我們把基于EDA技術的邏輯電路設計引入課堂，通過課堂展示讓學生了解前沿知識，激發學生的民族精神和家國情懷，為“中國強芯”注入自己的一份力。

5 課程思政的設計

課程思政的本質是學科德育，我們要落實立德樹人的根本任務，就要在教學活動中充分挖掘思政元素，幫助學生塑造優秀品格、激發創新精神、樹立家國情懷。課程思政教學設計的基本流程是：挖元素、定目標、講策略、做評估。

5.1 挖元素

工科專業課程中存在較多的隱形思政元素，課程組圍繞知識點，把一些重要定理背后的科學家們的成長故事作為思政元素在課堂上與學生分享，通過“講故事”進行思政教學設計；數字電路與邏輯設計課程在選擇以問題為導向的教學活動中，抓住時事熱點新聞，深挖與課程相關的潛在話題或人物進行知識的導入，不僅能夠提高學生的學習興趣，還能夠通過“述情懷”貫穿科技強國的重要精神；我們課程組在學生的實踐活動中也在潛移默化地進行思政教育，比如學生在方案驗證過程中會遇到這樣那樣的困難，我們一方面要幫助他們及時發現問題，修改方案，同時也鼓勵他們嘗試采用其他方法，實現途徑創新。如圖2所示，教師要善于發現、挖掘并凝練思政元素并巧妙地將其融入教學中。

圖2 挖掘思政元素

5.2 定目標

數字電路與邏輯設計課程把隱含的思政元素通過合理的教學設計巧妙地融入教學。如表1所示，我們在擬定每一章的教學目標中，通過知識點的學習強化工程倫理教育、培養大國工匠精神；通過思政元素的融合，幫助樹立正確的情感態度和價值觀，并且激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

表1 教學內容與思政目標

5.3 講策略

課程組在教學策略上通過講授思辨、直觀教學等實現知識認同；通過組織研討、體驗教學等實現情感認同；通過社會實踐、情境教學等實現行為轉變。良好的教學策略，能夠讓學生從知識認同過渡到情感認同，最終發生行為轉變。

以課程第八章脈沖電路為例介紹課程思政設計的實施辦法。案例以2020年公共衛生事件為背景，通過我省從僅有的6臺負壓車中調配出3臺，再加上多輛救護車連夜趕往鄂州，向兄弟省份援助的視頻報道，告訴學生只要團結一致，再大的困難都能克服。同時通過觀察救護車閃爍的藍光和長鳴的警笛引出課程第八章的教學內容，脈沖電路。通過555定時器的學習，結合施密特電路、單穩態電路和多諧振蕩電路，掌握脈沖信號產生的原理，并能夠用555定時器實現上述三種脈沖電路。

5.4 做評估

《數字電路與邏輯設計》課程組通過問卷調查，包括學生學習意識、學習方向、專業認同、社會責任、精神品格等實現課程思政評估。育人的最終成效不是單獨課程的結果，需要很長時間才能體現出來。我們在已經完成教學的行政班級中展開了隨機調查，學生給出了不同的反饋。其中有一個學生反饋，在小組合作學習的這種方式中，他們真正體會了“從被老師牽著走到自己摸著走的不易”；還有一個學生說，以前在宿舍的空余時間就是打游戲，現在自從開展了小組學習方式，他們每次拿到小組任務后都特別積極，組隊也特別快。這些都反映出學生對學習態度的轉變，對專業認同度的提高。

6 過程化評價體系

6.1 課程考核指標

課程加重過程化考核的占比，在全過程的教學活動中針對個人學習和小組學習，把課前預習、課后作業、單元測試、小組項目開發等作為量化指標。通過過程化考核的方式鼓勵學生自主學習，提升他們的學習能力。與此同時，在期末考試中，我們采用題庫隨機抽題的方式形成A、B卷，嚴格按照貴州大學期末考試的要求進行閱卷。最終按照過程性考核50%、期末考試50%的比例核算學生的最終成績。

6.2 課程思政效果

我們在課程開始前圍繞學習目標、實踐活動、學習能力等方面展開調研，通過問卷的形式梳理學生的問題，并對教學痛點進行改革創新，落實了立德樹人的根本任務。在課程進行的過程中通過課程思政設計引領學生專業認同，培養其工匠精神和樹立科技報國的遠大理想。課程結束后，針對學生的學習收獲、專業需求和課程滿意度等方面再次展開調查，以此檢驗課程思政的教學效果。

7 結語

在新工科背景下，通過教學創新培養出實踐能力強、創新能力強的復合型人才是我們的行動綱領。在今后的教學活動中，我們將從以下幾方面繼續努力：

7.1 完善教學資源

盡管我們篩選出了優質的國家精品網絡在線開放課程作為線上學習資源，但與我們的課程目標仍舊存在差距。今后我們要持續更新教學資源，特別是線上資源，把錄制微課作為一項工作繼續開展下去。

7.2 提升教師能力，保證高質量教學活動

作為新工科專業的老師，我們一方面要面臨學科知識和技術的更新迭代，另一方面還要應對學生的各類需求。只有不斷提升專業素質、注重教學經驗的積累，才能保證高質量教學活動。