周丰镭 杨桔

摘要：在數字电子技术发展日新月异的时代背景下，《数字电子技术基础》传统式教学模式缺少活力和新意，不利于培养工科生的综合能力和素质，也不利于实现建设“新工科”背景下的课程培养目标。结合课程理论知识逻辑性强、实践要求高等特点，对传统式的课程教学进行了创新改革，利用现代信息技术实现了“三阶”“七过程”的教学模式，真正做到了线上线下多元混合式教学。通过一系列的创新教学改革活动，点燃了学生的学习热情，提高了积极性和主动性，学生听课率和考试成绩均有明显的提升，实践证明“三阶段七过程”教学模式实践效果良好。

关键词：数字电子技术基础；新工科；三阶段七过程教学；创新实践

1 课程教学创新改革的背景

随着时代的发展，“数字化”浪潮几乎席卷了电子技术应用的一切领域，数字电子技术的应用在生活中无处不在，其发展也在向着广度和深度扩展。《数字电子技术基础》是一门研究数字电子器件和电路的专业基础课程。根据2004年在“教育部电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会”的主持下，修订了“《数字电子技术基础》课程教学基本要求”。强调了该课程的性质是“电子技术方面入门性质的技术基础课”，其任务在于“使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术及其在专业中的应用打下基础”。

由于其广泛的实际应用背景，所以它是一门许多工科学生必修专业课，比如电子信息、计算机、自动化、仪器仪表等专业。授课的对象主要包括工科大二大三的学生，针对这个群体的学生，实际学情主要包括：学生思维活跃，对现代信息技术手段接受能力非常强，但自主学习能力较弱，对学习抽象理论知识存在畏难情绪，实践能力较弱。

课程本身也存在内容逻辑性强，基础理论抽象，而且课程知识体系系统完整，使得课程本身存在独立性，理论框架和内容多年保持不变，缺少新意，教学不能显示其活力，不利于培养工科生的综合能力与素质；课程是专业基础课，课程教学内容本身的专业针对性不强，教材中的案例也没有对应实际工程背景。学生普遍缺少一种专业的认同感，以及学习的兴趣和动力；单一的教学模式无法实现“新工科”建设背景下的课程培养目标等问题。

2 课程创新改革措施

经过多年不断摸索和长期教学实践，逐步形成了一套完整、独具特色的“三阶段七过程”教学体系，将课堂说课、线上线下教学及实践教学融为一体。具体如下：

2.1优化更新教学内容

制订详细科学的授课计划，对课本知识内容进行筛选。摈弃教学内容中一些繁、难、偏、旧的内容，避免让学生陷入枯燥、艰涩的理论学习中；注重应用知识的传授。将课本知识分为概念性知识、原理性知识、应用性知识，尤其注重对实践能力的培养，加大讲解应用知识的比重。在每个章节理论课后布置一些数字电路仿真小实验，要求学生去实验室或者独自在计算机上完成，培养其理论应用能力；从实际问题、学生提问入手，编写设计分析与思考题。及时了解掌握学生学情，每周反馈一次学生的提问，并一举反三设置一些思考题加深巩固相关知识点；针对学生不同需求，层次化教学。学习该课程的学生目标不尽相同，包括以参加考研、以培养工程实践能力、以参加电子设计比赛等为目标的学生，针对学生的不同需求，细分课程难度，因材施教，精准匹配不同群体学生的需求。

2.2重构教学体系和教学过程

2.2.1将课程教学与专业结合起来，形成有专业特色的课程教学体系

面向不同的专业，选用不同的教案和教材，授课的重点也有所侧重。比如针对重在培养逻辑思维的计算机类专业学生，侧重于讲解电路中输入到输出的数字逻辑关系。而针对电子信息工程、自动化等硬件专业的学生，对电路的工作原理和分立器件的动态、静态特性也进行详细讲解和分析。

2.2.2将课程的教学与工程实际紧密结合，形成有工程背景的教学形式

在知识传授过程中，不仅仅局限于课本理论知识，同时引入一些数字电路在实际工程应用的案例，以培养学生工程思维。比如在学习第六章时序逻辑电路后，为学生讲解深圳航空公司波音737飞机中直流发电系统实例，在课堂上对该实际电路功能进行分析和讲解，让学生感受到理论知识的学习并不是纸上谈兵，通过数字电路基础知识的学习可以学以致用，用来解决实际问题。波音737飞机直流发电系统实际案例的引入不仅凸显学院航空专业特色，也一定程度提高了学生理论实践相结合的能力，培养了学生工匠精神。

2.2.3在课程教学中开发实验，将实验知识、能力、素质有机融合

将数字电路技术基础实验课程分为基础型实验、提高型实验和研究创新型实验，三个层次实验内容循序渐进、能力要求逐层提高。实验内容不仅包括对课本理论知识验证实验和每个章节的设计性实验，还在学期末最后两周开设了与理论课程配套的电子技术课程设计实验，课程设计实验要求学生根据题目独立完成电路设计、电路绘制仿真、电子器件选型、电路板焊接和撰写课程设计报告，并完成课程设计答辩，整个过程要求学生具有一定的理论基础、独立思考、分析问题及动手实践能力。在每个章节的理论课之余设置一些开放性趣味性强的小实验，鼓励学生独立思考，充分发挥个性创新。通过实践巩固理论，做到了实验知识、能力、素质有机融合。

2.2.4利用现代信息技术实现线上线下多元混合模式教学模式

在教学过程中，我们引入线上线下混合式多元教学模式，使得课程具有教学多样性和实用性，突出了学生在教学与实践过程中的主体地位，符合现代教育模式的特点，具有传统及单一教学模式不可替代的优势。建立完整的开放运行的在线课程，依托“雨课堂”平台，将所有课程教学资源共享至线上，包括教学视频、课程教案、课程课件、测试题库等，学生可以通过微信小程序登录在线课堂，观看教学视频、复习课件、进行习题自测、进行线下提问和讨论等，通过这些学习方式拓展了学生的学习渠道和空间，使学习整个过程并不仅仅局限于课堂和自习室。在每个教学周开始之前，教师在线上平台发布课程本周的学习任务，学生在教学周开展前依据学习任务进行有针对的预习。在课中通过线上平台设置一些课堂签到、线上抢答等互动环节，以提高学生利用现代信息技术手段学习的积极性。课后学生也可以利用课程网上的测试题进行线上自测，以检验学习的效果。教师定期会在线上发布课程作业和学习讨论贴，通过师生间的互动，进行知识讨论、探究和拓展，同时学生线上的表现也会纳入到最终的课程成绩考核，教师批改作业的评语通过线上点评及时反馈给学生。

2.3改进教学方法

（1）在课堂教学中，重点采用问题探究式教学方法，引入大量有趣的数字电路实际案例。学习新知识点前，由数字电路现实案例引出实际问题和需求，通过引导，以学生为主体，让学生发挥主动意识，自发地思考和探索，再通过教师讲解的方式帮助学生掌握认识解决问题的方法和步骤，从而发现数字电路理论知识的起因和内部的联系，找出其中规律和方法，建立自己的认知模型和学习方法架构。鼓励学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去主动探究，发现并掌握相应的原理和结论。

（2）不仅重视课程绪论章节的讲解，也非常重视每堂课的开场白和结束语，重视每一章节第一堂课，并特别注重在此融入课程思政元素，将专业课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，践行课程教育以“立德树人”为根本任务的教育理念。比如在第五章开篇前，融入了《孟子》“心之官则思，思则得之，不思则不得之”这一儒家思想，引导学生积极思考，学而勤思之。通过积极引入课程思政要素，达到隐性教育与显性教育有机融合的目的，充分发挥大学课堂教书育人的作用，促进学生开放全面的发展。

（3）重视学习能力培养，培养学生良好的学习习惯和严谨的学习态度，在这个过程中尤其注重言传身教，教师板书和课件有序结合，板书的过程做到规范细致，同时将手写教案作为示范向学生展示，培养学生形成勤记笔记的良好学习习惯及规范的答题步骤。在实际课堂中，通过翻转课堂的方式，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程，让基础课程的教学也能体现前沿性和时代性。

2.4改革考核方式

在课程考核过程中，将传统的一次性期末考试改为全程分阶段性测试，以测试各个阶段对知识点的掌握度，引导学生从应付最终期末考试变为注重各个阶段的学习过程。为避免学生高分低能只会做题，更加注重考察学生在平时实践环节的表现，对每一次实验环节的表现进行评分，包括8次基本实验以及2次设计性实验的成绩，并按照一定比例纳入到总成绩的计算中。

课程考核主要包含三个方面，阶段测试、平时表现、试卷考核以及实验环节评价，对应考核比重分别占20% 、30%、40% 和10% ，评价体系覆盖了每个部分的预期学习成果，并按比例渗透到平时作业及卷面考核。课程考核重在肯定课程学习过程中所付出的努力和所收获的每一点进步，将所有学生在教学过程中线上线下的表现纳入到最终考核，并且做到有章可查、有迹可循，以激励学生积极参与到各种形式的教学活动中。

3  课程创新改革评价和成效

3.1学生考试得分提高

经过上述举措和课程创新改革活动，学生学习主动性和积极性明显提升，线上线下多元化教学方式也让学生兴趣提高，教学模式也从传统的“灌溉式教学”转为“点燃式教学”，学生的上课听课率、出勤率有了较大的提升。多轮次教学实践表明，取得了很好的教学成果，期末考试成绩更是教学改革改进效果的最终检验石，以卷面考核为例，在实施课程创新改革前后，将同专业学生2018—2019学年和2020—2022学年期末测试试卷得分进行对比分析。

在对比同专业学生2018—2022学年成绩可以看出，近五年来学生的卷面平均分均超过了70分，每年期末试卷的难度都控制在预期值平均分75分左右，2018—2019年两个学年间，学生实际卷面平均分都低于预期值75分，在实施数字电子技术基础课程创新改革后（2020—2022学年），相同难度的试卷学生平均分都超过了预期值75分，前后平均分提高了5分左右，学生的不及格率也从16.1%下降到5.84%。近五年在期末试卷中的简答题考察知识点采取相同模式，难度也保持接近，其中第一大题为数制和码制转换题，第二大题为卡诺图化简逻辑函数题，第三大题组合逻辑电路分析题，第四大题为时序逻辑电路题，第五大题为电路综合设计题。对学生试卷各题得分情况进行分析，通过表2可以看出相较于2018—2019学年期间，2020—2022学年期间的学生第一题得分由76.4提高至80.3，第二题得分基本持平，第三题得分由63.4提高至75.4，第四题得分由73.6提高至85.8，第五题得分由65.4提高至75.9。通过对比不同学年学生表现可以看出，在学生试卷测试表现环节上，数字电子技术基础课程教学创新改革取得了较大的进步，有效地达到预期目标及教学效果。

3.2学生实验动手能力得到增强

通过对实验课程的创新改革，学生的动手实践能力、独立思考能力、创新意识、文档撰写能力和综合素质都取得了很大的进步。可以说数字电子技术课程三层次的实验设置，不仅对学生学习后续专业课程打下了坚实的基础，更将理论联系实际、严谨细致、实事求的科学作风和不惧挑战、积极刻苦的工程精神传导给学生，为将学生培养一名合格的专业技术工程师打下了基础。 本课程的三层次的实验实践活动，在提升学生工程意识、实践能力等诸方面，取得了较好的突破，许多在课程实验实践中取得优异成績的学生在毕业后也同样受到用人单位的欢迎。

3.3学生创新意识得到提升

学生踊跃参与到课外科技活动和各类电子制作比赛，在比赛过程中，学生针对实际问题进行电子设计制作，提升了学生的自主创造和创新能力，通过课余实践活动的锤炼，为培养优秀的工程人才做好了铺垫，这些具有实践经历的学生毕业后深受用人单位欢迎。在近3年来，学生积极参加各类电子设计制作比赛，此类比赛的特点是与数字电子技术基础课程内容密切结合，通过比赛的锻炼，也推动课程教学、教学改革和实验室建设工作。比赛特色是与理论联系实际学风建设紧密结合，既有理论设计，又有实际制作，以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。在实施课程创新改革以来，在各类电子比赛中，学生取得了许多可喜的成绩，比如：“传智杯”全国电子大赛中，获得国家级一等奖2项，国家级二等奖8项；江西省“挑战杯”大学生课外学术科技作品获省级一等奖3项；“大唐杯”全国大学生移动通信5G技术大赛中获省级一等奖4项；江西省大学生电子专题设计竞赛中获江西省三等奖1项；江西省大学生电子综合设计竞赛中获江西省一等奖3项、二等奖2项；江西省大学生工业设计竞赛中，获得江西省本科专业组一等奖1项等。这些成果充分体现了课程基于创新精神、实践与工程意识协同教学的优势。

结语

通过对传统教学的改革创新，从优化更新课程教学内容、重构教学体系和教学过程、改进教学方法、改革考核方式这些方面着手发力。形成独具特色的“数字电路技术基础”课程教学体系，使学生从被动灌输式学习转为自主探索式学习，学生在学习过程中，不仅增进了本领，也培养的浓厚的专业兴趣。培养学生科学的获取新理论知识、应用理论知识解决实际问题的能力，全面提高学生的素质。 通过创新型教学模式的实施，改变了当前陈旧的教学思想、滞后的课程内容、单一的授课方法、固化的教学手段，以及忽视培养学生素质教育的局面。最终形成融理论、实践、兴趣、能力和素质为一体，具有专业背景的教学体系，从而实现立德树人这一根本任务。

参考文献：

[1]阎石，王红.数字电子技术基础（第五版）[M].高等教育出版社，2006.

[2]张延军，卢继华，孙磊.“三位一体”教学模式在“数字电路”课程中的应用[J].电气电子教学学报，2022，12.

[3]梅永，庄建军，徐伟.基于OBE的数字电路综合实验教学设计[J].电气电子教学学报，2023，2.

基金项目：安徽省省级质量工程项目（2020wyxm188）

作者简介：周丰镭（1987—  ），男，汉族，江西九江人，硕士研究生，助教，研究方向：高校教育实践。